13 թվականի օգոստոսի 00-ին տեղական ժամանակով ժամը 24:2023-ին Ճապոնիայի Ֆուկուսիմա Դայչի ատոմակայանը նախաձեռնել է միջուկային աղտոտված ջրի բացթողումը ծով: Այն լայն անհանգստություն առաջացրեց աշխարհում։ Ճապոնիայում Չինաստանի դեսպան Ու Ցզյանհաոն հանդիսավոր բողոք է ներկայացրել Ճապոնիայի կառավարությանը՝ Ֆուկուսիմայի միջուկային աղտոտված ջրերը ծով բաց թողնելու կապակցությամբ. Չինաստանի մաքսային գլխավոր վարչություն. Ճապոնական ջրային արտադրանքի ներմուծման ամբողջական կասեցում. Հարավային Կորեայի վարչապետ. Հարավային Կորեան անփոփոխ կպահպանի ճապոնական «Ֆուկուսիմա» ջրային արտադրանքի ներմուծման արգելքը։
Միջուկային կոյուղաջրերը, ինչպես ենթադրում է անունից, ռադիոակտիվություն պարունակող կոյուղաջրեր են։ Օրինակ՝ միջուկային արտահոսքի վթարների ժամանակ առաջացած բարձր ռադիոակտիվ կեղտաջրերը կամ միջուկային վառելիքի հետ անմիջական շփման մեջ գտնվող հովացման ջուրը: Փորձագետները նշում են, որ միջուկային կեղտաջրերը հավասար չեն միջուկային կեղտաջրերին։ Միջուկային կոյուղաջրերն էլ ավելի վնասակար են, որոնք պարունակում են 64 տեսակի միջուկային ռադիոակտիվ նյութեր, այդ թվում՝ տրիտում։
Միջուկային կոյուղաջրերը պարունակում են բազմաթիվ ռադիոակտիվ տարրեր, ինչպիսիք են ուրան, պլուտոնիում, ցեզիում, ստրոնցիում, յոդ և կոբալտ: Դրանցից ոմանք ունեն երկար կիսատ կյանք, օրինակ՝ ուրանի 238-ի կիսամյակը, որը կազմում է 4.5 միլիարդ տարի, իսկ պլուտոնիում-239-ի կես կյանքը՝ 24,000 տարի։ Այս ռադիոակտիվ տարրերը լուրջ վտանգներ են ներկայացնում մարդու մարմնի և շրջակա միջավայրի համար, ինչպիսիք են քաղցկեղածինությունը, տերատոգենությունը և մուտագենությունը: Կախված տարբեր աղբյուրներից և հանգամանքներից՝ միջուկային արտահոսքերում տարբեր ռադիոակտիվ տարրերի կոնցենտրացիաները և համամասնությունները տարբեր են, բայց սովորաբար շատ գերազանցում են միջազգային ստանդարտները և անվտանգության սահմանները:
Եթե միջուկային կոյուղաջրերը բաց թողնվեն շրջակա միջավայր առանց պատշաճ մաքրման, ապա դա լուրջ ազդեցություն կունենա էկոհամակարգի և մարդու առողջության վրա։ Ռադիոակտիվ նյութերը կարող են փոխանցվել ջրի, հողի, օդի, սննդային շղթաներով և այլն, ինչի հետևանքով օրգանիզմներում ավելանում են ճառագայթման չափաբաժինները՝ առաջացնելով տարբեր հիվանդություններ և գենային մուտացիաներ։ Հետևաբար, միջուկային կոյուղաջրերի մաքրումը և հեռացումը պետք է հետևեն անվտանգության խիստ ստանդարտներին և նորմերին` հնարավոր արտահոսքից և վթարներից խուսափելու համար:
Տարբեր երկրներում միջուկային կեղտաջրերի մաքրման տեխնոլոգիաները լայնորեն կիրառվում են հետևյալ կերպ.
- Քիմիական տեղումների եղանակ
Քիմիական նստեցման մեթոդը նստեցնող նյութի և կեղտաջրերում ռադիոնուկլիդների հետքի քանակի միաժամանակյա նստեցման մեթոդ է: Հիդրօքսիդները, կարբոնատները, ֆոսֆատները և ռադիոնուկլիդների այլ միացությունները կեղտաջրերում հիմնականում անլուծելի են և, հետևաբար, կարող են հեռացվել մաքրման ընթացքում: Քիմիական մաքրման նպատակն է կեղտաջրերում ռադիոնուկլիդները տեղափոխել և խտացնել փոքր ծավալի տիղմի մեջ, որպեսզի նստած կեղտաջրերը ունենան քիչ ռադիոակտիվություն և կարողանա համապատասխանել արտահոսքի ստանդարտներին:
Այս մեթոդի առավելություններն են ցածր արժեքը, լոգարիթմական ռադիոնուկլիդների լավ հեռացման ազդեցությունը և ոչ ռադիոակտիվ բաղադրիչները և դրանց կոնցենտրացիաները և հեղուկացված կեղտաջրերը զգալի հեղուկացումով մաքրելու ունակությունը: Բուժման միջոցները և օգտագործվող տեխնոլոգիաները բավականին հասուն փորձ ունեն:
Ներկայումս ամենից հաճախ օգտագործվում են նստեցնող նյութերը, ինչպիսիք են երկաթի աղերը, ալյումինի աղերը, ֆոսֆատները և սոդան: Կոագուլյացիայի գործընթացը խթանելու համար ավելացվում են մակարդման օժանդակ միջոցներ, ինչպիսիք են կավը, ակտիվացված սիլիցիումը և պոլիմերային էլեկտրոլիտները: Ցեզիումի, ռութենիումի, յոդի և այլ խտացված ռադիոակտիվ նուկլիդների համար, որոնք դժվար է հեռացվում, պետք է օգտագործվեն հատուկ քիմիական արտանետիչներ: Օրինակ, ցեզիումը կարող է հեռացվել երկաթի ֆերոցիանիդի և պղնձի ֆերոցիանիդի համատեղ նստեցման միջոցով: Որոշ մարդիկ օգտագործում են չլուծվող օսլայի քսանթատ՝ մետաղ պարունակող ռադիոակտիվ կեղտաջրերը մաքրելու համար: Բուժման էֆեկտը լավ է, կիրառելիությունը լայն է, իսկ ռադիոակտիվ հեռացման արագությունը >90% է: Այն իոնափոխանակման ֆլոկուլանտ է գերազանց կատարողականությամբ: Քանի որ կեղտաջրերի մաքրման ժամանակ մնացորդային սուլֆիդ չկա, այն ավելի հարմար է կեղտաջրերի մաքրման համար:
- Իոնների փոխանակման մեթոդ
Շատ ռադիոնուկլիդներ իոնացվում են ջրի մեջ, հատկապես ռադիոակտիվ կեղտաջրերը քիմիական տեղումների մշակումից հետո: Կախված և կոլոիդային ռադիոնուկլիդների հեռացման պատճառով մնում է գրեթե իոնային տեսակներ, որոնց մեծ մասը կատիոններ են։ Ավելին, ռադիոնուկլիդները ջրի մեջ կան փոքր քանակությամբ, ուստի դրանք շատ հարմար են իոնափոխանակման բուժման համար, և ոչ ռադիոակտիվ իոնների միջամտության բացակայության դեպքում իոնափոխանակությունը կարող է արդյունավետ աշխատել երկար ժամանակ: Կատիոնափոխանակման խեժերի մեծ մասն ունեն բարձր հեռացման հզորություն և ռադիոակտիվ ստրոնցիումի փոխանակման մեծ կարողություն: Ֆենոլային կատիոնային խեժը կարող է արդյունավետորեն հեռացնել ռադիոակտիվ ցեզիումը, իսկ միկրոծակոտկեն կատիոնային խեժը կարող է ոչ միայն հեռացնել ռադիոակտիվ կատիոնները, այլև կլանման միջոցով հեռացնել ցիրկոնիումը, նիոբիումը, կոբալտը կոլոիդների տեսքով և ռութենիումը համալիրների տեսքով: Սակայն այս օրենքն ունի ճակատագրական թուլություն. Երբ թափոնների հեղուկում ռադիոակտիվ նուկլիդների կամ ոչ ռադիոակտիվ իոնների պարունակությունը մեծ է, խեժի շերտը արագ կներթափանցի և կդառնա անվավեր: Սովորաբար, ռադիոակտիվ կեղտաջրերը մաքրելու համար օգտագործվող խեժը չի վերականգնվում, ուստի երբ այն ձախողվի, այն պետք է անմիջապես փոխարինվի:
Իոնափոխանակման մեթոդում օգտագործվում է իոնափոխանակման խեժ, որը հարմար է աղի ցածր պարունակությամբ թափոնների հեղուկի համար: Երբ աղի պարունակությունը բարձր է, իոնափոխանակման խեժով մշակման արժեքը ավելի բարձր է, քան ընտրովի պրոցեսի արժեքը: Սա հիմնականում պայմանավորված է խեժի ցածր ընտրողականությամբ, որը մեծ հարաբերակցություն ունի ռադիոնուկլիդների հետ: Ռադիոակտիվ կեղտաջրերի մաքրման ժամանակ էլեկտրադիալիզի օգտագործումը կարող է բարձրացնել իոնափոխանակման գործընթացի օգտագործման արդյունավետությունը:
- Adsorption մեթոդ
Ադսորբցիան ջրից ծանր մետաղների իոնների հեռացման արդյունավետ մեթոդ է՝ օգտագործելով ծակոտկեն պինդ նյութեր՝ ծանր մետաղների իոնները կլանելու և հեռացնելու համար: Ադսորբցիոն մեթոդի հիմնական տեխնոլոգիան ադսորբենտի ընտրությունն է: Սովորաբար օգտագործվող adsorbents են ակտիվացված ածխածինը, ցեոլիտը, կաոլինը, բենտոնիտը, կավը և այլն: Դրանցից ցեոլիտը էժան է, անվտանգ և հեշտ է ձեռք բերել: Համեմատած այլ անօրգանական կլանիչների հետ՝ ցեոլիտն ունի ավելի մեծ կլանման կարողություն և ավելի լավ մաքրող ազդեցություն: Զեոլիտի մաքրման ունակությունը 10 անգամ ավելի բարձր է, քան այլ անօրգանական ներծծող նյութերը, ուստի այն շատ մրցունակ ջրի մաքրման միջոց է: Այն հաճախ օգտագործվում է որպես կլանիչ ջրի մաքրման գործընթացներում, ինչպես նաև գործում է որպես իոնափոխանակիչ և զտիչ:
Ակտիվացված ածխածինը ունի ուժեղ կլանման կարողություն և հեռացման բարձր արագություն, սակայն ակտիվացված ածխածնի վերականգնման արդյունավետությունը ցածր է, և մաքրված ջրի ջրի որակը դժվար է բավարարել վերաօգտագործման պահանջները: Գինը թանկ է, իսկ հայտը՝ սահմանափակ։ Վերջին տարիներին աստիճանաբար մշակվել են ներծծող կարողություններ ունեցող մի շարք ներծծող նյութեր: Համապատասխան ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ խիտոզանը և նրա ածանցյալները լավ կլանիչներ են ծանր մետաղների իոնների համար: Խաչաձև կապակցումից հետո խիտոզանի խեժը կարող է բազմիցս օգտագործվել՝ առանց էականորեն նվազեցնելու կլանման կարողությունը: Ծանր մետաղների կեղտաջրերի մաքրման համար մոդիֆիկացված սեպիոլիտի օգտագործումը լավ կլանման կարողություն ունի Co-ի և Ag-ի համար, և մաքրված կեղտաջրերում ծանր մետաղների պարունակությունը զգալիորեն ցածր է կոյուղաջրերի արտանետման համապարփակ ստանդարտից:
- Գոլորշիացում և համակենտրոնացում
Գոլորշիացման կոնցենտրացիայի մեթոդը ունի բարձր կոնցենտրացիայի գործոն և մաքրման գործակից, և հիմնականում օգտագործվում է միջին և բարձր մակարդակի ռադիոակտիվ կեղտաջրերի մաքրման համար: Գոլորշիացման մեթոդի աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է. ռադիոակտիվ թափոնները ուղարկվում են գոլորշիացման սարք, և միևնույն ժամանակ տաքացնող գոլորշին ներմուծվում է ջուրը գոլորշիացնելու համար, իսկ ռադիոնուկլիդները մնում են ջրի մեջ: Գոլորշիացման գործընթացում առաջացած խտացրած ջուրը լիցքաթափվում կամ նորից օգտագործվում է, իսկ խտացված հեղուկը հետագայում ամրացվում է: Գոլորշիացման կոնցենտրացիայի մեթոդը հարմար չէ ցնդող նուկլիդներ պարունակող և հեշտությամբ փրփրացող կեղտաջրերի մշակման համար. այն սպառում է շատ ջերմային էներգիա և ունի բարձր գործառնական ծախսեր. Միևնույն ժամանակ, նախագծման և շահագործման ընթացքում պետք է հաշվի առնել պոտենցիալ սպառնալիքները, ինչպիսիք են կոռոզիան, թեփոտումը և պայթյունը: Գոլորշի օգտագործումը բարելավելու և գործառնական ծախսերը նվազեցնելու համար երկրները ջանք չեն խնայել նոր գոլորշիչների մշակման համար, ինչպիսիք են գոլորշիների սեղմման գոլորշիչները, բարակ թաղանթով գոլորշիացնողները, վակուումային գոլորշիչները և այլ նոր գոլորշիչները հասել են ուշագրավ արդյունքների:
- Մեմբրանի բաժանման տեխնոլոգիա
Մեմբրանի տեխնոլոգիան ռադիոակտիվ կեղտաջրերի մաքրման համեմատաբար արդյունավետ, տնտեսական և հուսալի մեթոդ է: Քանի որ թաղանթային տարանջատման տեխնոլոգիան ունի արտահոսքի լավ որակի, նյութերի փուլային փոփոխության և էներգիայի ցածր սպառման բնութագրեր, մեմբրանի տեխնոլոգիան ակտիվորեն ուսումնասիրվել է:
Արտասահմանում օգտագործվող թաղանթային տեխնոլոգիաներն են՝ միկրոֆիլտրացիա, ուլտրաֆիլտրացիա, նանոֆիլտրացիա , ջրում լուծվող պոլիմերային-թաղանթային ֆիլտրացիա, հակադարձ օսմոս (RO), էլեկտրոդիալիզ, թաղանթային թորում, էլեկտրաքիմիական իոնափոխանակություն, հեղուկ թաղանթ, ֆերիտային ադսորբցիա, ֆիլտրացիա, թաղանթային բաժանում և անիոնափոխանակման թղթե թաղանթ և այլ մեթոդներ։
Մելամինային փրփուր, մի տեսակ նանոմաշտաբով կայուն եռաչափ ցանցային օրգանական ֆիլտրման ենթաշերտ, նրա ծակոտիների չափը մինչև 1նմ, ծակոտիների հզորությունը մինչև 0.297 սմ/գ, ծակոտիների բացման արագությունը մինչև 98%: Այն կարող է հասնել միջուկային կեղտաջրերի արդյունավետ կլանման և զտման, նույնիսկ ադսորբենտների մեծամասնության հետ ավելացվելու են:
- Կենսաբանական բուժում
Կենսաբանական բուժման մեթոդները ներառում են բուսամշակման և մանրէաբանական մեթոդները: Բուսավերականգնումը վերաբերում է տեղում բուժման նոր տեխնոլոգիային, որն օգտագործում է կանաչ բույսերը և դրանց ռիզոսֆերայի բնիկ միկրոօրգանիզմները՝ շրջակա միջավայրի աղտոտիչները հեռացնելու համար միասին աշխատելու համար:
Գոյություն ունեցող հետազոտության արդյունքներից կենսավերականգնման տեխնոլոգիաների կիրառելի տեսակները հիմնականում ներառում են կառուցված ջրաճահճային տեխնոլոգիաներ, ռիզոսֆերային ֆիլտրման տեխնոլոգիաներ, բույսերի արդյունահանման տեխնոլոգիաներ, բույսերի ամրացման տեխնոլոգիաներ և բույսերի գոլորշիացման տեխնոլոգիաներ: Փորձարկման արդյունքները ցույց են տալիս, որ ջրային մարմնի գրեթե ողջ ուրանը կարող է հարստացվել բույսերի արմատներում։
Ցածր ռադիոակտիվ կեղտաջրերի մանրէաբանական մաքրումը նոր տեխնոլոգիա է, որը սկսել է ուսումնասիրվել 1960-ական թվականներին: Որոշ ուսումնասիրություններ են կատարվել ռադիոակտիվ կեղտաջրերում ուրանի այս մեթոդով հեռացման վերաբերյալ տանը և արտերկրում, սակայն դրանց մեծ մասը ներկայումս գտնվում է փորձարարական հետազոտության փուլում:
Կենսատեխնոլոգիայի զարգացման և միկրոօրգանիզմների և մետաղների փոխազդեցության մեխանիզմի խորը ուսումնասիրությամբ մարդիկ աստիճանաբար հասկացան, որ միկրոօրգանիզմների օգտագործումը ռադիոակտիվ կեղտաջրերի աղտոտումը բուժելու համար շատ խոստումնալից մեթոդ է: Մանրէաբանական բջիջները օգտագործվում են որպես կենսաբանական մաքրման միջոցներ՝ կլանելու, հարստացնելու և վերականգնելու ռադիոնուկլիդները, ինչպիսիք են ուրանը ջրային լուծույթում, որն ունի բարձր արդյունավետություն, ցածր գնով և էներգիայի ցածր սպառում: Ավելին, չկա երկրորդական աղտոտող նյութ, որը կարող է հասնել ռադիոակտիվ թափոնների նվազեցման նպատակին և ստեղծել բարենպաստ պայմաններ նուկլիդների վերականգնման կամ երկրաբանական հեռացման համար:
- Մագնիտո-մոլեկուլային մեթոդ
Միացյալ Նահանգների Էլեկտրական էներգիայի հետազոտական ինստիտուտը (EPRI) մշակել է Mag-Mole-clue մեթոդը ռադիոակտիվ թափոնների քանակի նվազեցման համար, ինչպիսիք են ստրոնցիումը, ցեզիումը և կոբալտը: Մեթոդը հիմնված է ֆերիտին կոչվող սպիտակուցի վրա, որը ձևափոխված է՝ օգտագործելու մագնիսական մոլեկուլները՝ ընտրողաբար կապելու աղտոտիչները, որոնք այնուհետև հեռացվում են լուծույթից մագնիսներով, այնուհետև կապակցված մետաղները վերականգնվում են մագնիսական ֆիլտրի շերտը հետ լվանալով: Ֆերիտինը բարձր պահպանված բազմաֆունկցիոնալ բազմամիավոր սպիտակուց է, որը սովորաբար հանդիպում է կենդանի օրգանիզմներում, որն ունի նոսր թթուների (pH<2.0), նոսր հիմքերի (pH=12.0) և ավելի բարձր ջերմաստիճանների (անփոփոխ 70-75°C ջրի ջերմաստիճանի անփոփոխ) դիմադրողականության հատուկ հատկանիշներ: Ֆերիտինի հետազոտության խորացման հետ մեկտեղ մեծ առաջընթաց է գրանցվել նոր ֆունկցիաների ուսումնասիրության մեջ in vitro՝ օգտագործելով նրա սպիտակուցային թաղանթի նանո տարածությունը: In vitro հետազոտությունները ցույց են տվել, որ ֆերիտինն ունի ծանր մետաղների իոններ in vitro պահելու հատկություն։ Բացի այդ, նախորդ ուսումնասիրությունները կենտրոնացել են երկաթի պահեստավորման և ֆերիտինից ազատվելու մեխանիզմի վրա՝ օգտագործելով այլ ծանր մետաղների իոններ՝ որպես երկաթի իոնների հետ մրցակցող զոնդեր: Ի հակադրություն, վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մետաղի իոնները գրավելու և հակադարձմանը դիմացկուն ֆերիտինի այս հատկությունը կարող է օգտագործվել ֆերիտինային ռեակտոր կառուցելու և այն դաշտում օգտագործելու համար՝ ծանր մետաղների իոններով հոսող ջրի աղտոտվածության աստիճանի շարունակական մոնիտորինգի համար: Հատուկ պայմաններում in vitro որոշ մետաղական միջուկներ, ինչպիսիք են FeS միջուկները, CdS միջուկները, Mn3O4 միջուկները, Fe3O4 մագնիսական երկաթի միջուկները և ռադիոակտիվ նյութերի ուրանի միջուկները, հաջողությամբ հավաքվել են ֆերիտինի սպիտակուցային թաղանթների նանո տարածության մեջ:
- Իներտ ամրացման մեթոդ
Փենսիլվանիայի նահանգային համալսարանը և Սավաննա Ռիվեր ազգային լաբորատորիան մշակել են ցածր մակարդակի ռադիոակտիվ թափոնների հեղուկների անվտանգ հեռացման համար պինդ ձևի մշակման նոր մեթոդ: Այս նոր գործընթացն օգտագործում է ցածր ջերմաստիճանի (< 90°C) կոագուլյացիայի մեթոդ՝ բարձր ալկալային, ցածր ակտիվությամբ ռադիոակտիվ թափոնների հեղուկը կայունացնելու համար, այսինքն՝ թափոնների հեղուկը իներտ պինդ մարմնի վերածելու համար: Գիտնականները վերջնական բուժված մարմինն անվանել են «հիդրոկերամիկա» (բիսկով այրվող ծակոտկեն կերամիկա): Նրանք ասում են, որ վերջնական ամրացված մարմինը շատ կարծր է, կայուն և երկարակյաց, և կարող է ռադիոնուկլիդներ ամրացնել իր ցեոլիտի կառուցվածքում։ Պատրաստման այս գործընթացը նման է բնության մեջ ժայռերի առաջացման գործընթացին։
- Զրո-վալենտ երկաթի ներթափանցման արձագանքման պատի տեխնոլոգիա
Permeable reactive barrier (PRB)-ը զարգացած երկրներում, ինչպիսիք են Եվրոպան և Միացյալ Նահանգները, ձևավորվում է աղտոտված ստորերկրյա ջրերում աղտոտող բաղադրիչների տեղում հեռացման համար: PRB-ները հիմնականում տեղադրվում են ստորգետնյա ջրատար հորիզոններում՝ ստորերկրյա ջրերի հոսքի ուղղությանը ուղղահայաց: Երբ աղտոտված ստորերկրյա ջրերը հոսում են ռեակցիայի պատի միջով սեփական հիդրավլիկ գրադիենտի ազդեցության ներքո, աղտոտիչները կհեռացվեն պատի մեջ գտնվող ռեակցիայի նյութերի հետ ֆիզիկական և քիմիական ռեակցիաների միջոցով, որպեսզի հասնեն աղտոտման վերականգնման նպատակին:
Սա պասիվ վերականգնման տեխնիկա է, որը պահանջում է քիչ սպասարկում և էժան: Որպես PRB տեխնոլոգիայի կարևոր ճյուղ, Fe0-PRB տեխնոլոգիան հետազոտվել և մշակվել է շատ երկրներում և ստորերկրյա ջրերի աղտոտման բուժման բազմաթիվ ասպեկտներում: Հուսադրող արդյունքներ են ձեռք բերվել ռեակցիայի մեխանիզմի, PRB-ների կառուցվածքի և տեղադրման, ինչպես նաև նոր ակտիվ նյութերի ուսումնասիրության մեջ: Չինաստանի գիտնականները սկսել են ուսումնասիրել ակտիվ թափանցող պատի տեխնոլոգիան, որը ներկայացված է զրոյական երկաթով, ուրանի պոչամբարների ռադիոակտիվ կեղտաջրերի վերականգնման (մշակման) համար, և ընթացիկ հետազոտությունը որոշակի արդյունքների է հասել:
SINOYQX մելամինային փրփուրի նանոֆիլտրացիոն արտադրանքի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար խնդրում ենք կապվել մեզ հետ [email protected] հասցեով կամ զանգահարել մեզ՝ +86-28-8411-1861:
Որոշ նկարներ և տեքստեր վերարտադրված են ինտերնետից, իսկ հեղինակային իրավունքները պատկանում են բնօրինակ հեղինակին: Եթե կա որևէ խախտում, խնդրում ենք կապվել մեզ հետ ջնջելու համար: