Pada pukul 13:00 waktu setempat pada tanggal 24 Agustus 2023, PLTN Fukushima Daiichi Jepang mulai membuang air yang terkontaminasi nuklir ke laut. Hal ini menimbulkan kekhawatiran yang meluas di seluruh dunia. Duta Besar Tiongkok untuk Jepang Wu Jianghao mengajukan protes serius kepada pemerintah Jepang atas pembuangan air yang tercemar nuklir Fukushima ke laut; Administrasi Umum Bea Cukai Tiongkok: Penghentian sementara impor produk akuatik Jepang; Perdana Menteri Korea Selatan: Korea Selatan akan mempertahankan larangan impor produk akuatik Fukushima Jepang.
Limbah nuklir, sesuai namanya, adalah limbah yang mengandung radioaktivitas. Seperti air limbah yang sangat radioaktif yang dihasilkan dalam kecelakaan kebocoran nuklir, atau air pendingin yang bersentuhan langsung dengan bahan bakar nuklir. Para ahli mengatakan bahwa air limbah nuklir tidak sama dengan air limbah nuklir. Limbah nuklir bahkan lebih berbahaya, mengandung 64 jenis zat radioaktif nuklir termasuk tritium.
Limbah nuklir mengandung banyak unsur radioaktif, seperti uranium, plutonium, cesium, strontium, yodium, dan kobalt. Beberapa di antaranya memiliki waktu paruh yang panjang, seperti waktu paruh uranium-238, yaitu 4.5 miliar tahun, dan waktu paruh plutonium-239, yaitu 24,000 tahun. Unsur-unsur radioaktif ini menimbulkan bahaya serius bagi tubuh manusia dan lingkungan, seperti karsinogenisitas, teratogenisitas, dan mutagenisitas. Bergantung pada sumber dan keadaan yang berbeda, konsentrasi dan proporsi berbagai unsur radioaktif dalam limbah nuklir bervariasi, tetapi biasanya jauh melampaui standar dan batas keselamatan internasional.
Jika limbah nuklir dibuang ke lingkungan tanpa pengolahan yang tepat, akan berdampak serius pada ekosistem dan kesehatan manusia. Zat radioaktif dapat ditularkan melalui air, tanah, udara, rantai makanan, dll., yang mengakibatkan peningkatan dosis radiasi pada organisme, yang menyebabkan berbagai penyakit dan mutasi gen. Oleh karena itu, pengolahan dan pembuangan limbah nuklir harus mengikuti standar dan norma keselamatan yang ketat untuk menghindari kemungkinan kebocoran dan kecelakaan.
Teknologi pengolahan air limbah nuklir yang umum digunakan di berbagai negara adalah sebagai berikut:
- Metode presipitasi kimia
Metode presipitasi kimia adalah metode pengendapan bersama zat pengendap dan sejumlah kecil radionuklida dalam air limbah. Hidroksida, karbonat, fosfat, dan senyawa radionuklida lain dalam air limbah sebagian besar tidak larut dan dengan demikian dapat dihilangkan selama pengolahan. Tujuan pengolahan kimia adalah untuk memindahkan dan memusatkan radionuklida dalam air limbah ke dalam sejumlah kecil lumpur, sehingga air limbah yang diendapkan memiliki sedikit radioaktivitas yang tersisa dan dapat memenuhi standar pembuangan.
Keunggulan metode ini adalah biaya rendah, efek penghilangan radionuklida logaritmik yang baik, dan kemampuan untuk mengolah komponen non-radioaktif beserta konsentrasinya dan air limbah terfluidisasi dengan fluidisasi yang cukup besar. Fasilitas dan teknologi pengolahan yang digunakan sudah cukup matang.
Saat ini, presipitan seperti garam besi, garam aluminium, fosfat, dan soda adalah yang paling umum digunakan. Untuk meningkatkan proses koagulasi, bahan pembantu koagulasi seperti tanah liat, silika aktif, dan elektrolit polimer ditambahkan. Untuk cesium, rutenium, yodium, dan nuklida radioaktif pekat lainnya yang sulit dihilangkan, presipitan kimia khusus harus digunakan. Misalnya, cesium dapat dihilangkan dengan kopresipitasi ferrosianida besi dan ferrosianida tembaga. Beberapa orang menggunakan pati xanthate yang tidak larut untuk mengolah air limbah radioaktif yang mengandung logam. Efek pengolahannya bagus, penerapannya luas, dan tingkat penghilangan radioaktif >90%. Ini adalah flokulan pertukaran ion dengan kinerja yang sangat baik. Karena tidak ada sulfida sisa saat mengolah air limbah, ini lebih cocok untuk pengolahan air limbah.
- Metode pertukaran ion
Banyak radionuklida yang terionisasi dalam air, terutama air limbah radioaktif setelah pengolahan presipitasi kimia. Karena penghilangan radionuklida tersuspensi dan koloid, yang tersisa hampir merupakan spesies ionik, yang sebagian besar adalah kation. Selain itu, radionuklida ada dalam jumlah kecil di dalam air, sehingga sangat cocok untuk pengolahan pertukaran ion, dan tanpa adanya gangguan dari ion non-radioaktif, pertukaran ion dapat bekerja secara efektif untuk waktu yang lama. Sebagian besar resin penukar kation memiliki kapasitas penghilangan yang tinggi dan kapasitas pertukaran yang besar untuk strontium radioaktif. Resin kation fenolik dapat secara efektif menghilangkan cesium radioaktif, dan resin kation mikropori tidak hanya dapat menghilangkan kation radioaktif, tetapi juga menghilangkan zirkonium, niobium, kobalt dalam bentuk koloid, dan rutenium dalam bentuk kompleks melalui penyerapan. Namun, hukum ini memiliki kelemahan yang fatal. Ketika kandungan nuklida radioaktif atau ion non-radioaktif dalam cairan limbah tinggi, lapisan resin akan cepat menembus dan menjadi tidak valid. Biasanya, resin yang digunakan untuk mengelola air limbah radioaktif tidak dapat diregenerasi, jadi jika rusak, harus segera diganti.
Metode pertukaran ion menggunakan resin penukar ion, yang cocok untuk limbah cair dengan kadar garam rendah. Ketika kadar garam tinggi, biaya pengolahan dengan resin penukar ion lebih tinggi daripada proses selektif. Hal ini terutama disebabkan oleh selektivitas resin yang rendah yang memiliki korelasi besar dengan radionuklida. Dalam pemurnian air limbah radioaktif, penggunaan elektrodialisis dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan proses pertukaran ion.
- Metode adsorpsi
Adsorpsi merupakan metode efektif untuk menghilangkan ion logam berat dari air dengan menggunakan zat padat berpori untuk menyerap dan menghilangkan ion logam berat. Teknologi utama metode adsorpsi adalah pemilihan adsorben. Adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif, zeolit, kaolin, bentonit, tanah liat, dll. Di antara semuanya, zeolit murah, aman, dan mudah didapat. Dibandingkan dengan adsorben anorganik lainnya, zeolit memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih besar dan efek pemurnian yang lebih baik. Kemampuan pemurnian zeolit 10 kali lebih tinggi daripada adsorben anorganik lainnya, sehingga merupakan agen pengolahan air yang sangat kompetitif. Sering digunakan sebagai adsorben dalam proses pengolahan air, dan juga berfungsi sebagai penukar ion dan agen penyaring.
Karbon aktif memiliki kapasitas adsorpsi yang kuat dan tingkat penghilangan yang tinggi, tetapi efisiensi regenerasi karbon aktif rendah, dan kualitas air dari air yang diolah sulit untuk memenuhi persyaratan penggunaan kembali. Harganya mahal dan aplikasinya terbatas. Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai bahan penyerap dengan kapasitas adsorpsi telah dikembangkan secara bertahap. Penelitian yang relevan telah menunjukkan bahwa kitosan dan turunannya adalah penyerap yang baik untuk ion logam berat. Setelah ikatan silang, resin kitosan dapat digunakan kembali berkali-kali tanpa mengurangi kapasitas adsorpsi secara signifikan. Penggunaan sepiolit yang dimodifikasi untuk mengolah air limbah logam berat memiliki kapasitas adsorpsi yang baik untuk Co dan Ag, dan kandungan logam berat dalam air limbah yang diolah secara signifikan lebih rendah daripada standar pembuangan limbah komprehensif.
- Penguapan dan konsentrasi
Metode konsentrasi evaporatif memiliki faktor konsentrasi dan faktor pemurnian yang tinggi, dan sebagian besar digunakan untuk mengolah air limbah radioaktif tingkat sedang dan tinggi. Prinsip kerja metode penguapan adalah: air limbah radioaktif dikirim ke perangkat penguapan, dan pada saat yang sama, uap pemanas dimasukkan untuk menguapkan air menjadi uap air, sementara radionuklida tetap berada di dalam air. Air yang terkondensasi yang terbentuk selama proses penguapan dibuang atau digunakan kembali, dan cairan pekat selanjutnya dipadatkan. Metode konsentrasi evaporatif tidak cocok untuk mengolah air limbah yang mengandung nuklida volatil dan mudah berbusa; metode ini menghabiskan banyak energi panas dan memiliki biaya operasi yang tinggi; pada saat yang sama, potensi ancaman seperti korosi, kerak, dan ledakan harus dipertimbangkan selama desain dan operasi. Untuk meningkatkan pemanfaatan uap dan mengurangi biaya operasi, negara-negara telah berupaya keras dalam pengembangan evaporator baru, seperti evaporator kompresi uap, evaporator film tipis, evaporator vakum, dan evaporator baru lainnya telah mencapai hasil yang luar biasa.
- Teknologi pemisahan membran
Teknologi membran merupakan metode yang relatif efisien, ekonomis, dan andal untuk mengolah air limbah radioaktif. Karena teknologi pemisahan membran memiliki karakteristik kualitas limbah yang baik, tidak ada perubahan fase material, dan konsumsi energi yang rendah, teknologi membran telah diteliti secara aktif.
Teknologi membran yang digunakan di luar negeri meliputi: mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi , filtrasi membran polimer larut air, osmosis terbalik (RO), elektrodialisis, distilasi membran, pertukaran ion elektrokimia, membran cair, pemisahan membran filtrasi adsorpsi ferit, dan membran kertas penukar anion, serta metode lainnya.
Busa melamin, sejenis substrat penyaringan organik bersih tiga dimensi yang stabil dalam skala nano, ukuran pori-porinya hingga 1nm, kapasitas pori hingga 0.297cc/g, laju pembukaan pori hingga 98%. Dapat mencapai penyerapan dan penyaringan limbah nuklir yang efisien, bahkan sebagian besar jenis adsorben dapat ditambahkan.
- Perawatan biologis
Metode pengolahan biologis meliputi metode fitoremediasi dan metode mikroba. Fitoremediasi mengacu pada teknologi pengolahan in-situ baru yang menggunakan tanaman hijau dan mikroorganisme asli rizosfernya untuk bekerja sama menghilangkan polutan di lingkungan.
Dari hasil penelitian yang ada, jenis teknologi bioremediasi yang dapat diaplikasikan terutama meliputi teknologi lahan basah buatan, teknologi filtrasi rizosfer, teknologi ekstraksi tanaman, teknologi pemadatan tanaman, dan teknologi penguapan tanaman. Hasil pengujian menunjukkan bahwa hampir semua uranium dalam badan air dapat diperkaya dalam akar tanaman.
Pengolahan mikrobiologi limbah air rendah radioaktif merupakan teknologi baru yang mulai diteliti pada tahun 1960-an. Telah ada beberapa penelitian tentang penghilangan uranium dalam limbah air radioaktif dengan metode ini di dalam dan luar negeri, tetapi sebagian besar masih dalam tahap penelitian eksperimental saat ini.
Dengan berkembangnya bioteknologi dan studi mendalam tentang mekanisme interaksi antara mikroorganisme dan logam, orang-orang secara bertahap menyadari bahwa penggunaan mikroorganisme untuk menangani pencemaran air limbah radioaktif merupakan metode yang sangat menjanjikan. Sel mikroba digunakan sebagai agen penanganan biologis untuk menyerap, memperkaya, dan memulihkan radionuklida seperti uranium dalam larutan air, yang memiliki efisiensi tinggi, biaya rendah, dan konsumsi energi rendah. Selain itu, tidak ada polutan sekunder, yang dapat mencapai tujuan pengurangan limbah radioaktif dan menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk regenerasi atau pembuangan nuklida secara geologis.
- Metode magneto-molekul
United States Electric Power Research Institute (EPRI) telah mengembangkan metode Mag-Mole-clue untuk mengurangi jumlah limbah radioaktif seperti strontium, cesium, dan kobalt yang dihasilkan. Metode ini didasarkan pada protein yang disebut feritin, yang dimodifikasi untuk menggunakan molekul magnetik guna mengikat kontaminan secara selektif, yang kemudian dikeluarkan dari larutan oleh magnet, dan kemudian logam yang terikat dipulihkan dengan cara mencuci balik lapisan filter magnetik. Feritin adalah protein multiunit multifungsi yang sangat terkonservasi yang umum ditemukan pada organisme hidup, yang memiliki karakteristik khusus berupa ketahanan terhadap asam encer (pH<2.0), basa encer (pH= 12.0), dan suhu yang lebih tinggi (tidak berubah hingga suhu air 70～75°C). Dengan semakin mendalamnya penelitian feritin, kemajuan besar telah dicapai dalam studi fungsi baru secara in vitro menggunakan ruang nano dari cangkang proteinnya. Studi in vitro telah menunjukkan bahwa feritin memiliki kemampuan untuk menyimpan ion logam berat secara in vitro. Selain itu, penelitian sebelumnya telah difokuskan pada mekanisme penyimpanan dan pelepasan zat besi dari feritin dengan menggunakan ion logam berat lainnya sebagai probe yang bersaing dengan ion besi. Sebaliknya, penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa sifat feritin untuk menangkap ion logam dan tahan terhadap pembalikan dapat dimanfaatkan untuk membangun reaktor feritin dan menggunakannya di lapangan untuk pemantauan berkelanjutan terhadap tingkat kontaminasi air yang mengalir oleh ion logam berat. Dalam kondisi tertentu secara in vitro, beberapa inti logam, seperti inti FeS, inti CdS, inti Mn3O4, inti besi magnetik Fe3O4 dan inti uranium dari bahan radioaktif, telah berhasil dirakit menjadi ruang nano dari cangkang protein feritin.
- Metode pengawetan inert
Pennsylvania State University dan Savannah River National Laboratory telah mengembangkan metode baru untuk memproses limbah cair radioaktif tingkat rendah tertentu menjadi bentuk padat untuk pembuangan yang aman. Proses baru ini menggunakan metode koagulasi suhu rendah (<90°C) untuk menstabilkan limbah cair radioaktif yang sangat basa dan beraktivitas rendah, yaitu mengubah limbah cair menjadi benda padat yang inert. Para ilmuwan menyebut benda padat akhir sebagai "hidro keramik" (keramik berpori yang dibakar dengan biskuit). Mereka mengatakan bahwa benda padat akhir sangat keras, stabil, dan tahan lama, serta dapat mengikat radionuklida dalam struktur zeolitnya. Proses persiapan ini mirip dengan proses pembentukan batuan di alam.
- Teknologi dinding reaksi perkolasi besi valensi nol
Penghalang reaktif permeabel (PRB) merupakan metode yang muncul di negara-negara maju seperti Eropa dan Amerika Serikat untuk menghilangkan komponen polutan di air tanah yang tercemar secara in-situ. PRB umumnya dipasang di akuifer bawah tanah, tegak lurus dengan arah aliran air tanah. Ketika air tanah yang tercemar mengalir melalui dinding reaksi di bawah aksi gradien hidrauliknya sendiri, polutan akan dihilangkan melalui reaksi fisik dan kimia dengan bahan reaksi di dinding, sehingga tercapai tujuan pemulihan pencemaran.
Ini adalah teknik restorasi pasif yang memerlukan sedikit perawatan dan murah. Sebagai cabang penting dari teknologi PRB, teknologi Fe0-PRB telah diteliti dan dikembangkan di banyak negara dan dalam banyak aspek penanganan pencemaran air tanah. Hasil yang menggembirakan telah dicapai dalam studi mekanisme reaksi, struktur dan pemasangan PRB, dan studi material aktif baru. Para ilmuwan Tiongkok telah mulai mempelajari teknologi dinding perkolasi aktif yang diwakili oleh besi bervalensi nol untuk remediasi (pengolahan) air limbah radioaktif tailing uranium, dan penelitian saat ini telah mencapai hasil tertentu.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk nanofiltrasi busa melamin SINOYQX, silakan hubungi kami di [email protected] atau hubungi kami melalui telepon: +86-28-8411-1861.
Beberapa gambar dan teks direproduksi dari Internet, dan hak cipta dimiliki oleh penulis asli. Jika terjadi pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.