13 Ağustos 00'te yerel saatle 24:2023'te Japonya'nın Fukuşima Daiichi nükleer santrali nükleer kirli suyu denize boşaltmaya başladı. Bu durum dünyada yaygın bir endişeye yol açtı. Çin'in Japonya Büyükelçisi Wu Jianghao, Fukuşima nükleer kirli suyunun denize boşaltılması nedeniyle Japon hükümetine ciddi bir protesto gönderdi; Çin Gümrük Genel İdaresi: Japon su ürünlerinin ithalatının tamamen askıya alınması; Güney Kore Başbakanı: Güney Kore, Japon Fukuşima su ürünlerine yönelik ithalat yasağını değiştirmeden sürdürecek.
Nükleer lağım, adından da anlaşılacağı gibi, radyoaktivite içeren lağımdır. Nükleer sızıntı kazalarında üretilen yüksek radyoaktif atık su veya nükleer yakıtla doğrudan temas eden soğutma suyu gibi. Uzmanlar, nükleer atık suyun nükleer atık suya eşit olmadığını söylüyor. Nükleer lağım daha da zararlıdır ve trityum da dahil olmak üzere 64 çeşit nükleer radyoaktif madde içerir.
Nükleer atık su, uranyum, plütonyum, sezyum, stronsiyum, iyot ve kobalt gibi birçok radyoaktif element içerir. Bunlardan bazılarının yarı ömürleri uzundur, örneğin uranyum-238'in yarı ömrü 4.5 milyar yıl ve plütonyum-239'un yarı ömrü 24,000 yıldır. Bu radyoaktif elementler, kanserojenlik, teratojenlik ve mutajenlik gibi insan vücudu ve çevre için ciddi tehlikeler oluşturur. Farklı kaynaklara ve koşullara bağlı olarak, nükleer atıktaki çeşitli radyoaktif elementlerin konsantrasyonları ve oranları değişir, ancak genellikle uluslararası standartları ve güvenlik sınırlarını çok aşar.
Nükleer atık su uygun şekilde arıtılmadan çevreye boşaltılırsa, ekosistem ve insan sağlığı üzerinde ciddi bir etkisi olacaktır. Radyoaktif maddeler su, toprak, hava, besin zincirleri vb. yoluyla iletilebilir ve organizmalarda artan radyasyon dozlarına neden olarak çeşitli hastalıklara ve gen mutasyonlarına yol açabilir. Bu nedenle, nükleer atık su arıtımı ve bertarafı olası sızıntı ve kazaları önlemek için sıkı güvenlik standartlarına ve normlarına uymalıdır.
Çeşitli ülkelerde yaygın olarak kullanılan nükleer atık su arıtma teknolojileri şunlardır:
- Kimyasal çöktürme yöntemi
Kimyasal çöktürme yöntemi, çöktürme maddesini ve atık sudaki eser miktardaki radyonüklidleri birlikte çöktürme yöntemidir. Atık sudaki hidroksitler, karbonatlar, fosfatlar ve diğer radyonüklid bileşikleri çoğunlukla çözünmezdir ve bu nedenle arıtma sırasında uzaklaştırılabilir. Kimyasal arıtmanın amacı, atık sudaki radyonüklidleri küçük hacimli bir çamura aktarmak ve yoğunlaştırmak, böylece biriken atık su çok az radyoaktiviteye sahip olur ve deşarj standartlarını karşılayabilir.
Bu yöntemin avantajları düşük maliyet, logaritmik radyonüklidlerin iyi giderim etkisi ve radyoaktif olmayan bileşenleri ve bunların konsantrasyonlarını ve akışkanlaştırılmış atık suyu önemli ölçüde akışkanlaştırma ile arıtma yeteneğidir. Kullanılan arıtma tesisleri ve teknolojiler oldukça olgun deneyime sahiptir.
Günümüzde, demir tuzları, alüminyum tuzları, fosfatlar ve soda gibi çökelticiler en yaygın kullanılanlardır. Pıhtılaşma sürecini desteklemek için kil, aktif silika ve polimer elektrolitler gibi pıhtılaşma yardımcıları eklenir. Çıkarılması zor olan sezyum, rutenyum, iyot ve diğer yoğun radyoaktif nükleitler için özel kimyasal çökelticiler kullanılmalıdır. Örneğin, sezyum, ferrik ferrosiyanür ve bakır ferrosiyanürün birlikte çökeltilmesiyle çıkarılabilir. Bazı insanlar metal içeren radyoaktif atık suyu arıtmak için çözünmeyen nişasta ksantat kullanırlar. Arıtma etkisi iyidir, uygulanabilirliği geniştir ve radyoaktif giderim oranı >%90'dır. Mükemmel performansa sahip bir iyon değişim flokülantıdır. Atık suyu arıtırken kalıntı sülfür olmadığından atık su arıtımı için daha uygundur.
- İyon değişim yöntemi
Birçok radyonüklid, özellikle kimyasal çöktürme işleminden sonra radyoaktif atık su olmak üzere suda iyonize olur. Askıda ve kolloidal radyonüklidlerin uzaklaştırılması nedeniyle geriye kalanlar neredeyse iyonik türlerdir ve bunların çoğu katyonlardır. Dahası, radyonüklidler suda az miktarda bulunur, bu nedenle iyon değişim işlemi için çok uygundurlar ve radyoaktif olmayan iyonlardan kaynaklanan bir girişim olmadığında, iyon değişimi uzun süre etkili bir şekilde çalışabilir. Çoğu katyon değişim reçinesi yüksek uzaklaştırma kapasitesine ve radyoaktif stronsiyum için büyük değişim kapasitesine sahiptir. Fenolik katyon reçinesi radyoaktif sezyumu etkili bir şekilde uzaklaştırabilir ve mikro gözenekli katyon reçinesi yalnızca radyoaktif katyonları uzaklaştırmakla kalmaz, aynı zamanda zirkonyum, niyobyum, kobaltı kolloidler şeklinde ve rutenyumu da adsorpsiyon yoluyla kompleksler şeklinde uzaklaştırabilir. Ancak, bu yasanın ölümcül bir zayıflığı vardır. Atık sıvıdaki radyoaktif nükleidlerin veya radyoaktif olmayan iyonların içeriği yüksek olduğunda, reçine yatağı hızla nüfuz edecek ve geçersiz hale gelecektir. Genellikle, radyoaktif atık suyu arıtmak için kullanılan reçine rejenere edilmez, bu nedenle arızalandığında derhal değiştirilmelidir.
İyon değişim yöntemi, düşük tuz içeriğine sahip atık sıvılar için uygun olan iyon değişim reçinesi kullanır. Tuz içeriği yüksek olduğunda, iyon değişim reçinesi ile arıtmanın maliyeti, seçici işlemden daha yüksektir. Bunun başlıca nedeni, radyonüklidlerle büyük bir korelasyona sahip olan reçinenin düşük seçiciliğidir. Radyoaktif atık suyun arıtılmasında, elektrodiyaliz kullanımı, iyon değişim işleminin kullanım verimliliğini artırabilir.
- Adsorpsiyon yöntemi
Adsorpsiyon, ağır metal iyonlarını adsorbe etmek ve uzaklaştırmak için gözenekli katı maddeler kullanarak sudan ağır metal iyonlarını uzaklaştırmak için etkili bir yöntemdir. Adsorpsiyon yönteminin temel teknolojisi adsorban seçimidir. Yaygın olarak kullanılan adsorbanlar aktif karbon, zeolit, kaolin, bentonit, kil vb.'dir. Bunlar arasında zeolit ucuz, güvenli ve elde edilmesi kolaydır. Diğer inorganik adsorbanlarla karşılaştırıldığında, zeolit daha büyük adsorpsiyon kapasitesine ve daha iyi arıtma etkisine sahiptir. Zeolitin arıtma kabiliyeti diğer inorganik adsorbanlardan 10 kat daha yüksektir, bu nedenle çok rekabetçi bir su arıtma maddesidir. Su arıtma süreçlerinde sıklıkla adsorban olarak kullanılır ve ayrıca bir iyon değiştirici ve bir filtre maddesi olarak işlev görür.
Aktif karbon güçlü adsorpsiyon kapasitesine ve yüksek giderim oranına sahiptir, ancak aktif karbonun rejenerasyon verimliliği düşüktür ve arıtılmış suyun su kalitesi yeniden kullanım gereksinimlerini karşılamakta zordur. Fiyatı pahalıdır ve uygulaması sınırlıdır. Son yıllarda, adsorpsiyon kapasitesine sahip çeşitli adsorban malzemeler kademeli olarak geliştirilmiştir. İlgili çalışmalar, kitosan ve türevlerinin ağır metal iyonları için iyi adsorbanlar olduğunu göstermiştir. Çapraz bağlamadan sonra, kitosan reçinesi adsorpsiyon kapasitesini önemli ölçüde azaltmadan birçok kez yeniden kullanılabilir. Ağır metal atık suyunu arıtmak için modifiye sepiyolit kullanılması, Co ve Ag için iyi bir adsorpsiyon kapasitesine sahiptir ve arıtılmış atık sudaki ağır metal içeriği kapsamlı kanalizasyon deşarj standardından önemli ölçüde düşüktür.
- Buharlaşma ve konsantrasyon
Buharlaştırıcı konsantrasyon yöntemi yüksek konsantrasyon faktörüne ve arıtma faktörüne sahiptir ve çoğunlukla orta ve yüksek seviyeli radyoaktif atık suları arıtmak için kullanılır. Buharlaştırma yönteminin çalışma prensibi şudur: radyoaktif atık su buharlaştırma cihazına gönderilir ve aynı zamanda ısıtma buharı, suyu su buharına buharlaştırmak için sokulurken, radyonüklidler suda kalır. Buharlaştırma işlemi sırasında oluşan yoğunlaşmış su boşaltılır veya yeniden kullanılır ve konsantre sıvı daha da katılaştırılır. Buharlaştırma konsantrasyon yöntemi, uçucu nükleidler içeren ve kolayca köpüren atık suların arıtılması için uygun değildir; çok fazla ısı enerjisi tüketir ve yüksek işletme maliyetlerine sahiptir; aynı zamanda, tasarım ve işletme sırasında korozyon, kireçlenme ve patlama gibi potansiyel tehditler dikkate alınmalıdır. Buhar kullanımını iyileştirmek ve işletme maliyetlerini azaltmak için ülkeler, buhar sıkıştırmalı buharlaştırıcılar, ince film buharlaştırıcılar, vakum buharlaştırıcılar gibi yeni buharlaştırıcıların geliştirilmesinde hiçbir çabadan kaçınmamış ve diğer yeni buharlaştırıcılar dikkate değer sonuçlar elde etmiştir.
- Membran ayırma teknolojisi
Membran teknolojisi, radyoaktif atık suların arıtımı için nispeten verimli, ekonomik ve güvenilir bir yöntemdir. Membran ayırma teknolojisi, iyi atık kalitesi, malzemelerin faz değişimi olmaması ve düşük enerji tüketimi özelliklerine sahip olduğundan, membran teknolojisi aktif olarak araştırılmaktadır.
Yurtdışında kullanılan membran teknolojileri şunlardır: mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon , suda çözünen polimer membran filtrasyonu, ters ozmoz (RO), elektrodiyaliz, membran damıtma, elektrokimyasal iyon değişimi, sıvı membran, ferrit adsorpsiyon filtrasyon membran ayırma ve anyon değişim kağıt membranı ve diğer yöntemler.
Melamin köpük, bir tür nanoscale kararlı üç boyutlu net organik filtrasyon substratıdır, gözenek boyutu 1nm'ye kadar, gözenek kapasitesi 0.297cc/g'a kadar, gözenek açılma oranı %98'e kadardır. Nükleer kanalizasyonun verimli adsorpsiyonunu ve filtrasyonunu sağlayabilir, hatta çoğu türde adsorban eklenebilir.
- Biyolojik tedavi
Biyolojik arıtma yöntemleri arasında fitoremediasyon ve mikrobiyal yöntemler yer alır. Fitoremediasyon, yeşil bitkileri ve rizosferdeki yerel mikroorganizmaları kullanarak çevredeki kirleticileri gidermek için birlikte çalışan yeni bir yerinde arıtma teknolojisini ifade eder.
Mevcut araştırma sonuçlarına göre, uygulanabilir biyoremediasyon teknolojileri türleri esas olarak inşa edilmiş sulak alan teknolojisi, rizosfer filtrasyon teknolojisi, bitki çıkarma teknolojisi, bitki katılaştırma teknolojisi ve bitki buharlaştırma teknolojisini içerir. Test sonuçları, su kütlesindeki uranyumun neredeyse tamamının bitki köklerinde zenginleştirilebileceğini göstermektedir.
Düşük radyoaktif atık suyun mikrobiyolojik arıtımı 1960'larda incelenmeye başlanan yeni bir teknolojidir. Yurt içinde ve yurt dışında bu yöntemle radyoaktif atık sudaki uranyumun giderilmesine yönelik bazı çalışmalar yapılmıştır ancak bunların çoğu şu anda deneysel araştırma aşamasındadır.
Biyoteknolojinin gelişmesi ve mikroorganizmalar ile metaller arasındaki etkileşim mekanizmasının derinlemesine incelenmesiyle birlikte, insanlar radyoaktif atık su kirliliğini tedavi etmek için mikroorganizmaların kullanılmasının çok ümit verici bir yöntem olduğunu yavaş yavaş fark ettiler. Mikrobiyal hücreler, yüksek verimliliğe, düşük maliyete ve düşük enerji tüketimine sahip sulu çözeltideki uranyum gibi radyonüklidleri emmek, zenginleştirmek ve geri kazanmak için biyolojik arıtma ajanları olarak kullanılır. Dahası, radyoaktif atıkların azaltılması hedefine ulaşabilen ve nükleidlerin rejenerasyonu veya jeolojik bertarafı için elverişli koşullar yaratabilen ikincil bir kirletici yoktur.
- Manyeto-molekül yöntemi
Amerika Birleşik Devletleri Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü (EPRI), stronsiyum, sezyum ve kobalt gibi üretilen radyoaktif atıkların sayısını azaltmak için Mag-Mole-İpucu yöntemini geliştirdi. Yöntem, kirleticileri seçici olarak bağlamak için manyetik moleküller kullanmak üzere modifiye edilmiş ferritin adı verilen bir proteine dayanmaktadır, daha sonra bu kirleticiler çözeltiden mıknatıslar tarafından uzaklaştırılır ve daha sonra bağlı metaller manyetik filtre yatağının geri yıkanmasıyla geri kazanılır. Ferritin, canlı organizmalarda yaygın olarak bulunan, seyreltik asitlere (pH<2.0), seyreltik bazlara (pH= 12.0) ve daha yüksek sıcaklıklara (70～75°C su sıcaklığına değişmez) karşı direnç gibi özel özelliklere sahip, oldukça korunmuş çok işlevli çok üniteli bir proteindir. Ferritin araştırmalarının derinleşmesiyle, protein kabuğunun nano uzayını kullanarak in vitro yeni işlevlerin incelenmesinde büyük ilerleme kaydedildi. In vitro çalışmalar, ferritinin in vitro ağır metal iyonlarını depolama yeteneğine sahip olduğunu göstermiştir. Ek olarak, önceki çalışmalar demir iyonlarıyla rekabet eden problar olarak diğer ağır metal iyonlarını kullanarak ferritinden demir depolama ve salınım mekanizmasına odaklanmıştır. Buna karşılık, son çalışmalar ferritinin metal iyonlarını yakalama ve tersine çevirmeye karşı dirençli olma özelliğinin bir ferritin reaktörü inşa etmek ve bunu ağır metal iyonları tarafından akan suyun kirlenme derecesinin sürekli izlenmesi için sahada kullanmak için kullanılabileceğini göstermiştir. Belirli in vitro koşullar altında, FeS çekirdekleri, CdS çekirdekleri, Mn3O4 çekirdekleri, Fe3O4 manyetik demir çekirdekleri ve radyoaktif maddelerin uranyum çekirdekleri gibi bazı metal çekirdekleri, ferritin protein kabuklarının nano boşluğuna başarıyla yerleştirilmiştir.
- İnert kürleme yöntemi
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Savannah Nehri Ulusal Laboratuvarı, belirli düşük seviyeli radyoaktif atık sıvılarını güvenli bir şekilde bertaraf edilmek üzere katılaştırılmış bir forma dönüştürmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu yeni süreç, yüksek alkali, düşük aktiviteli radyoaktif atık sıvısını stabilize etmek için düşük sıcaklıkta (< 90°C) bir koagülasyon yöntemi kullanır, yani atık sıvıyı etkisiz bir katılaşmış gövdeye dönüştürür. Bilim insanları son kürlenmiş gövdeye "hidro seramik" (bisküvi pişirilmiş gözenekli seramik) adını verdiler. Son katılaşmış gövdenin çok sert, kararlı ve uzun ömürlü olduğunu ve zeolit yapısındaki radyonüklidleri sabitleyebildiğini söylüyorlar. Bu hazırlama süreci, doğadaki kayaların oluşum sürecine benzer.
- Sıfır değerlikli demir süzülme reaksiyon duvarı teknolojisi
Geçirgen reaktif bariyer (PRB), Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri gibi gelişmiş ülkelerde kirletici bileşenlerin kirli yeraltı suyundan yerinde uzaklaştırılması için ortaya çıkan bir yöntemdir. PRB'ler genellikle yeraltı su katmanlarına, yeraltı suyu akış yönüne dik olarak yerleştirilir. Kirlenmiş yeraltı suyu, kendi hidrolik eğiminin etkisi altında reaksiyon duvarından aktığında, kirleticiler, duvardaki reaksiyon malzemeleriyle fiziksel ve kimyasal reaksiyonlar yoluyla uzaklaştırılır ve böylece kirlilik restorasyonu amacına ulaşılır.
Bu, az bakım gerektiren ve ucuz olan pasif bir restorasyon tekniğidir. PRB teknolojisinin önemli bir dalı olarak Fe0-PRB teknolojisi birçok ülkede ve yeraltı suyu kirliliği arıtımının birçok yönünde araştırılmış ve geliştirilmiştir. Reaksiyon mekanizması, PRB'lerin yapısı ve kurulumu ve yeni aktif malzemelerin incelenmesinde cesaret verici sonuçlar elde edilmiştir. Çinli bilim insanları, uranyum atıklarının radyoaktif atık suyunun iyileştirilmesi (arıtımı) için sıfır değerlikli demirle temsil edilen aktif sızma duvarı teknolojisini incelemeye başlamış ve mevcut araştırma belirli sonuçlar elde etmiştir.
SINOYQX melamin köpük nanofiltrasyon ürünleri hakkında daha fazla bilgi için lütfen [email protected] adresinden bize ulaşın veya +86-28-8411-1861 numaralı telefondan bize ulaşın.
Bazı resimler ve metinler internetten kopyalanmıştır ve telif hakkı orijinal yazara aittir. Herhangi bir ihlal varsa, lütfen silmek için bizimle iletişime geçin.