Pada jam 13:00 waktu tempatan pada 24 Ogos 2023, loji kuasa nuklear Fukushima Daiichi Jepun telah memulakan pelepasan air tercemar nuklear ke laut. Ia telah menimbulkan kebimbangan meluas di dunia. Duta Besar China ke Jepun, Wu Jianghao, telah mengemukakan bantahan serius kepada kerajaan Jepun mengenai pelepasan air tercemar nuklear Fukushima ke laut; Pentadbiran Am Kastam China: Penggantungan sepenuhnya import produk akuatik Jepun; Perdana Menteri Korea Selatan: Korea Selatan akan mengekalkan larangan import ke atas produk akuatik Jepun Fukushima tidak berubah.
Kumbahan nuklear, seperti namanya, ialah kumbahan yang mengandungi radioaktiviti. Seperti air sisa radioaktif yang tinggi yang dihasilkan dalam kemalangan kebocoran nuklear, atau air penyejuk yang bersentuhan langsung dengan bahan api nuklear. Pakar mengatakan bahawa air sisa nuklear tidak sama dengan air sisa nuklear. Kumbahan nuklear lebih berbahaya lagi, mengandungi 64 jenis bahan radioaktif nuklear termasuk tritium.
Kumbahan nuklear mengandungi banyak unsur radioaktif, seperti uranium, plutonium, sesium, strontium, iodin dan kobalt. Sebahagian daripadanya mempunyai separuh hayat yang panjang, seperti separuh hayat uranium-238, iaitu 4.5 bilion tahun, dan separuh hayat plutonium-239, iaitu 24,000 tahun. Unsur-unsur radioaktif ini menimbulkan bahaya yang serius kepada tubuh manusia dan alam sekitar, seperti karsinogenik, teratogenik dan mutagenik. Bergantung pada sumber dan keadaan yang berbeza, kepekatan dan perkadaran pelbagai unsur radioaktif dalam efluen nuklear berbeza-beza, tetapi biasanya jauh melebihi piawaian dan had keselamatan antarabangsa.
Jika kumbahan nuklear dilepaskan ke alam sekitar tanpa rawatan yang betul, ia akan memberi kesan yang serius terhadap ekosistem dan kesihatan manusia. Bahan radioaktif boleh disebarkan melalui air, tanah, udara, rantaian makanan, dan sebagainya, mengakibatkan peningkatan dos radiasi dalam organisma, menyebabkan pelbagai penyakit dan mutasi gen. Oleh itu, rawatan dan pelupusan kumbahan nuklear mesti mematuhi piawaian dan norma keselamatan yang ketat untuk mengelakkan sebarang kemungkinan kebocoran dan kemalangan.
Teknologi rawatan air sisa nuklear yang biasa digunakan di pelbagai negara adalah seperti berikut:
- Kaedah pemendakan kimia
Kaedah pemendakan kimia merupakan kaedah untuk memendakan bersama agen pemendakan dan sedikit jumlah radionuklida dalam air sisa. Hidroksida, karbonat, fosfat dan sebatian radionuklida lain dalam air sisa kebanyakannya tidak larut dan oleh itu boleh disingkirkan semasa rawatan. Tujuan rawatan kimia adalah untuk memindahkan dan memekatkan radionuklida dalam air sisa kepada sedikit enap cemar, supaya air sisa yang termendap mempunyai sedikit radioaktiviti yang tinggal dan boleh memenuhi piawaian pelepasan.
Kelebihan kaedah ini adalah kos rendah, kesan penyingkiran radionuklid logaritma yang baik, dan keupayaan untuk merawat komponen bukan radioaktif serta kepekatannya dan air sisa terbendalir dengan pembendarian yang banyak. Kemudahan dan teknologi rawatan yang digunakan mempunyai pengalaman yang agak matang.
Pada masa ini, bahan pengendap seperti garam besi, garam aluminium, fosfat, dan soda adalah yang paling biasa digunakan. Untuk menggalakkan proses pembekuan, bahan bantu pembekuan seperti tanah liat, silika teraktif, dan elektrolit polimer ditambah. Untuk sesium, rutenium, iodin dan nuklida radioaktif pekat lain yang sukar disingkirkan, bahan pengendap kimia khas harus digunakan. Contohnya, sesium boleh disingkirkan melalui pemendakan bersama ferosiaida ferik dan ferosiaida kuprum. Sesetengah orang menggunakan xantat kanji tak larut untuk merawat air sisa radioaktif yang mengandungi logam. Kesan rawatannya baik, kebolehgunaannya luas, dan kadar penyingkiran radioaktif adalah >90%. Ia adalah flokulan pertukaran ion dengan prestasi yang sangat baik. Oleh kerana tiada sulfida sisa semasa merawat air sisa, ia lebih sesuai untuk rawatan air sisa.
- Kaedah pertukaran ion
Banyak radionuklid terionisasi dalam air, terutamanya air sisa radioaktif selepas rawatan pemendakan kimia. Disebabkan penyingkiran radionuklid terampai dan koloid, apa yang tinggal hanyalah spesies ionik, yang kebanyakannya adalah kation. Tambahan pula, radionuklid wujud dalam jumlah yang kecil di dalam air, jadi ia sangat sesuai untuk rawatan pertukaran ion, dan jika tiada gangguan daripada ion bukan radioaktif, pertukaran ion boleh berfungsi dengan berkesan untuk jangka masa yang lama. Kebanyakan resin pertukaran kation mempunyai kapasiti penyingkiran yang tinggi dan kapasiti pertukaran yang besar untuk strontium radioaktif. Resin kation fenolik boleh menyingkirkan sesium radioaktif dengan berkesan, dan resin kation mikropori bukan sahaja boleh menyingkirkan kation radioaktif, tetapi juga menyingkirkan zirkonium, niobium, kobalt dalam bentuk koloid, dan rutenium dalam bentuk kompleks melalui penjerapan. Walau bagaimanapun, hukum ini mempunyai kelemahan yang membawa maut. Apabila kandungan nuklida radioaktif atau ion bukan radioaktif dalam cecair sisa adalah tinggi, lapisan resin akan cepat menembusi dan menjadi tidak sah. Biasanya, resin yang digunakan untuk merawat air sisa radioaktif tidak dijana semula, jadi sebaik sahaja ia rosak, ia perlu diganti dengan segera.
Kaedah pertukaran ion menggunakan resin pertukaran ion, yang sesuai untuk cecair buangan dengan kandungan garam yang rendah. Apabila kandungan garam tinggi, kos rawatan dengan resin pertukaran ion adalah lebih tinggi daripada proses selektif. Ini terutamanya disebabkan oleh selektiviti resin yang rendah yang mempunyai korelasi yang besar dengan radionuklida. Dalam penulenan air sisa radioaktif, penggunaan elektrodialisis dapat meningkatkan kecekapan penggunaan proses pertukaran ion.
- Kaedah penjerapan
Penjerapan merupakan kaedah yang berkesan untuk menyingkirkan ion logam berat daripada air dengan menggunakan bahan pepejal berliang untuk menyerap dan menyingkirkan ion logam berat. Teknologi utama kaedah penjerapan ialah pemilihan penjerap. Penjerap yang biasa digunakan ialah karbon teraktif, zeolit, kaolin, bentonit, tanah liat, dan sebagainya. Antaranya, zeolit adalah murah, selamat dan mudah didapati. Berbanding dengan penjerap bukan organik yang lain, zeolit mempunyai kapasiti penjerapan yang lebih besar dan kesan penulenan yang lebih baik. Keupayaan penulenan zeolit adalah 10 kali lebih tinggi daripada penjerap bukan organik yang lain, jadi ia merupakan agen rawatan air yang sangat kompetitif. Ia sering digunakan sebagai penjerap dalam proses rawatan air, dan ia juga berfungsi sebagai penukar ion dan agen penapis.
Karbon teraktif mempunyai kapasiti penjerapan yang kuat dan kadar penyingkiran yang tinggi, tetapi kecekapan penjanaan semula karbon teraktif adalah rendah, dan kualiti air air yang dirawat sukar untuk memenuhi keperluan penggunaan semula. Harganya mahal dan aplikasinya terhad. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pelbagai bahan penjerap dengan kapasiti penjerapan telah dibangunkan secara beransur-ansur. Kajian yang berkaitan telah menunjukkan bahawa kitosan dan derivatifnya adalah penjerap yang baik untuk ion logam berat. Selepas penyambungan silang, resin kitosan boleh digunakan semula berkali-kali tanpa mengurangkan kapasiti penjerapan dengan ketara. Menggunakan sepiolit yang diubah suai untuk merawat air sisa logam berat mempunyai kapasiti penjerapan yang baik untuk Co dan Ag, dan kandungan logam berat dalam air sisa yang dirawat adalah jauh lebih rendah daripada piawaian pelepasan kumbahan yang komprehensif.
- Penyejatan dan kepekatan
Kaedah kepekatan penyejatan mempunyai faktor kepekatan dan faktor penulenan yang tinggi, dan kebanyakannya digunakan untuk merawat air sisa radioaktif aras sederhana dan tinggi. Prinsip kerja kaedah penyejatan ialah: air sisa radioaktif dihantar ke peranti penyejatan, dan pada masa yang sama, stim pemanasan dimasukkan untuk menyejatkan air menjadi wap air, manakala radionuklid kekal di dalam air. Air pekat yang terbentuk semasa proses penyejatan dilepaskan atau digunakan semula, dan cecair pekat dipejalkan lagi. Kaedah kepekatan penyejatan tidak sesuai untuk merawat air sisa yang mengandungi nuklida meruap dan mudah berbuih; ia menggunakan banyak tenaga haba dan mempunyai kos operasi yang tinggi; pada masa yang sama, ancaman berpotensi seperti kakisan, penskalaan, dan letupan mesti dipertimbangkan semasa reka bentuk dan operasi. Untuk meningkatkan penggunaan stim dan mengurangkan kos operasi, negara-negara telah berusaha keras dalam pembangunan penyejat baharu, seperti penyejat mampatan wap, penyejat filem nipis, penyejat vakum dan penyejat baharu lain telah mencapai hasil yang luar biasa.
- Teknologi pemisahan membran
Teknologi membran merupakan kaedah yang agak cekap, ekonomik dan boleh dipercayai untuk merawat air sisa radioaktif. Oleh kerana teknologi pemisahan membran mempunyai ciri-ciri kualiti efluen yang baik, tiada perubahan fasa bahan, dan penggunaan tenaga yang rendah, teknologi membran telah dikaji secara aktif.
Teknologi membran yang digunakan di luar negara adalah: mikropenapisan, ultrapenapisan, nanopenapisan , penapisan membran polimer larut air, osmosis songsang (RO), elektrodialisis, penyulingan membran, pertukaran ion elektrokimia, membran cecair, pemisahan membran penapisan penjerapan ferit dan membran kertas pertukaran anion dan kaedah lain.
Buih melamin, sejenis substrat penapisan organik bersih tiga dimensi stabil skala nano, saiz liangnya sehingga 1nm, kapasiti liang sehingga 0.297cc/g, kadar pembukaan liang sehingga 98%. Ia boleh mencapai penjerapan dan penapisan kumbahan nuklear yang cekap, malah kebanyakan jenis penjerap boleh ditambah.
- Rawatan biologi
Kaedah rawatan biologi termasuk fitoremediasi dan kaedah mikrob. Fitoremediasi merujuk kepada teknologi rawatan in-situ baharu yang menggunakan tumbuhan hijau dan mikroorganisma asli rizosfera mereka untuk bekerjasama bagi menyingkirkan bahan pencemar dalam alam sekitar.
Daripada hasil penyelidikan sedia ada, jenis teknologi bioremediasi yang boleh digunakan terutamanya merangkumi teknologi tanah lembap binaan, teknologi penapisan rizosfera, teknologi pengekstrakan tumbuhan, teknologi pemejalan tumbuhan, dan teknologi penyejatan tumbuhan. Keputusan ujian menunjukkan bahawa hampir semua uranium dalam badan air boleh diperkayakan dalam akar tumbuhan.
Rawatan mikrobiologi air sisa radioaktif rendah merupakan teknologi baharu yang mula dikaji pada tahun 1960-an. Terdapat beberapa kajian mengenai penyingkiran uranium dalam air sisa radioaktif dengan kaedah ini di dalam dan luar negara, tetapi kebanyakannya masih dalam peringkat penyelidikan eksperimen pada masa ini.
Dengan perkembangan bioteknologi dan kajian mendalam tentang mekanisme interaksi antara mikroorganisma dan logam, orang ramai secara beransur-ansur menyedari bahawa penggunaan mikroorganisma untuk merawat pencemaran air sisa radioaktif adalah kaedah yang sangat menjanjikan. Sel mikrob digunakan sebagai agen rawatan biologi untuk menyerap, memperkayakan dan memulihkan radionuklida seperti uranium dalam larutan akueus, yang mempunyai kecekapan tinggi, kos rendah dan penggunaan tenaga yang rendah. Selain itu, tiada bahan pencemar sekunder, yang boleh mencapai matlamat pengurangan sisa radioaktif dan mewujudkan keadaan yang sesuai untuk penjanaan semula atau pelupusan geologi nuklida.
- Kaedah magneto-molekul
Institut Penyelidikan Tenaga Elektrik Amerika Syarikat (EPRI) telah membangunkan kaedah Mag-Mole-clue untuk mengurangkan bilangan sisa radioaktif seperti strontium, sesium dan kobalt yang dihasilkan. Kaedah ini berdasarkan protein yang dipanggil feritin, yang diubah suai untuk menggunakan molekul magnet bagi mengikat bahan cemar secara selektif, yang kemudiannya dikeluarkan daripada larutan oleh magnet, dan kemudian logam yang terikat dipulihkan dengan mencuci balik lapisan penapis magnet. Ferritin ialah protein multiunit pelbagai fungsi yang sangat terpelihara yang biasa ditemui dalam organisma hidup, yang mempunyai ciri-ciri khas rintangan terhadap asid cair (pH<2.0), bes cair (pH= 12.0), dan suhu yang lebih tinggi (invarian kepada suhu air 70～75°C). Dengan pendalaman penyelidikan feritin, kemajuan besar telah dicapai dalam kajian fungsi baharu secara in vitro menggunakan ruang nano cangkerang proteinnya. Kajian in vitro telah menunjukkan bahawa feritin mempunyai keupayaan untuk menyimpan ion logam berat secara in vitro. Di samping itu, kajian terdahulu telah menumpukan pada mekanisme penyimpanan dan pembebasan besi daripada feritin menggunakan ion logam berat lain sebagai prob yang bersaing dengan ion besi. Sebaliknya, kajian terbaru menunjukkan bahawa sifat feritin untuk menangkap ion logam dan tahan terhadap pembalikan ini boleh dieksploitasi untuk membina reaktor feritin dan menggunakannya di lapangan untuk pemantauan berterusan tahap pencemaran air yang mengalir oleh ion logam berat. Di bawah keadaan tertentu secara in vitro, beberapa nukleus logam, seperti nukleus FeS, nukleus CdS, nukleus Mn3O4, nukleus besi magnet Fe3O4 dan nukleus uranium bahan radioaktif, telah berjaya dipasang ke dalam ruang nano cangkerang protein feritin.
- Kaedah pengawetan lengai
Universiti Negeri Pennsylvania dan Makmal Kebangsaan Sungai Savannah telah membangunkan kaedah baharu untuk memproses cecair sisa radioaktif aras rendah tertentu ke dalam bentuk pepejal untuk pelupusan yang selamat. Proses baharu ini menggunakan kaedah pembekuan suhu rendah (< 90°C) untuk menstabilkan cecair sisa radioaktif beraktiviti rendah yang sangat beralkali, iaitu, untuk menukar cecair sisa kepada jasad pepejal yang tidak aktif. Para saintis menggelarkan jasad yang telah diawetkan sebagai "hidroseramik" (seramik berliang yang dibakar bisque). Mereka mengatakan bahawa jasad pepejal akhir adalah sangat keras, stabil dan tahan lama, dan boleh mengikat radionuklid dalam struktur zeolitnya. Proses penyediaan ini adalah serupa dengan proses pembentukan batuan di alam semula jadi.
- Teknologi dinding tindak balas perkolasi besi sifar-valen
Penghalang reaktif telap (PRB) merupakan kaedah yang muncul di negara maju seperti Eropah dan Amerika Syarikat untuk penyingkiran komponen pencemar secara in-situ dalam air bawah tanah yang tercemar. PRB biasanya dipasang di akuifer bawah tanah, berserenjang dengan arah aliran air bawah tanah. Apabila air bawah tanah yang tercemar mengalir melalui dinding tindak balas di bawah tindakan kecerunan hidrauliknya sendiri, bahan pencemar akan disingkirkan melalui tindak balas fizikal dan kimia dengan bahan tindak balas di dinding, bagi mencapai tujuan pemulihan pencemaran.
Ini merupakan teknik pemulihan pasif yang memerlukan sedikit penyelenggaraan dan murah. Sebagai cabang penting teknologi PRB, teknologi Fe0-PRB telah dikaji dan dibangunkan di banyak negara dan dalam pelbagai aspek rawatan pencemaran air bawah tanah. Keputusan yang menggalakkan telah dicapai dalam kajian mekanisme tindak balas, struktur dan pemasangan PRB, dan kajian bahan aktif baharu. Para cendekiawan China telah mula mengkaji teknologi dinding perkolasi aktif yang diwakili oleh besi sifar-valen untuk pemulihan (rawatan) sisa radioaktif tailing uranium, dan penyelidikan semasa telah mencapai keputusan tertentu.
Untuk maklumat lanjut tentang produk nanofiltrasi busa melamin SINOYQX, sila hubungi kami di [email protected] atau hubungi kami melalui suara: +86-28-8411-1861.
Beberapa gambar dan teks diterbitkan semula dari Internet, dan hak cipta adalah milik pengarang asal. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadam.