Wetenschap
Ontdekking van met uranium verontreinigd bodemzuiveringsmateriaal zonder secundaire milieuvervuiling
Kernenergie wordt lange tijd beschouwd als een energiebron van de volgende generatie, en grote landen over de hele wereld concurreren om de allernieuwste technologieën veilig te stellen door gebruik te maken van de hoge economische efficiëntie en duurzaamheid van kernenergie. Uranium, dat essentieel is voor de opwekking van kernenergie, heeft echter ernstige gevolgen voor zowel bodemecosystemen als de menselijke gezondheid.
Ondanks dat uranium een belangrijk radioactief materiaal is, brengt het aanzienlijke gezondheidsrisico's met zich mee vanwege de chemische toxiciteit voor de nieren, botten en cellen. Als gevolg hiervan bevelen zowel de Amerikaanse Environmental Protection Agency als de Wereldgezondheidsorganisatie aan om de uraniumconcentraties in afvalwater lager dan 30 μg/l toe te staan en te bepleiten.
Het Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) heeft onderzoek gedaan naar een op nanomateriaal gebaseerd adsorptieproces om op efficiënte wijze uraniumafvalwater te verwijderen dat wordt gewonnen uit feitelijk radioactief verontreinigde grond. Ze hebben ook de toepasbaarheid ervan voorgesteld om secundaire milieuvervuiling te voorkomen.
Radioactief afvalwater, een onvermijdelijk bijproduct van de opwekking van kernenergie, vereist nabehandeling om de ecologische impact en de daarmee samenhangende risico's te minimaliseren. Hoewel dit proces ingewikkelde procedures en aanzienlijke kosten met zich meebrengt, zijn er verschillende methoden gebruikt om radioactief afvalwater van met uranium verontreinigde grond te behandelen. Deze methoden omvatten chemische precipitatie, verdamping, elektrochemische technieken, membraanscheiding en adsorptie/ionenuitwisseling.
Hiervan wordt chemische precipitatie met behulp van geïnjecteerde chemische middelen gewoonlijk gebruikt in praktische toepassingen. Als we echter rekening houden met factoren als kosteneffectiviteit, milieuvriendelijkheid, bruikbaarheid en hernieuwbaarheid, komen adsorptieprocessen naar voren als bijzonder geschikt voor de behandeling van uraniumafvalwater.
Boornitride (BN), een materiaal dat de aandacht heeft getrokken als effectief adsorbens vanwege zijn hoge mechanische sterkte, zuurbestendigheid en aanzienlijke oppervlakte, staat bekend om zijn indrukwekkende prestaties bij de behandeling van afvalwater door middel van adsorptieprocessen.
Er is echter nog geen onderzoek gedaan naar de daadwerkelijke behandeling van uraniumafvalwater met behulp van hexagonaal boornitride (h-BN), waardoor de toepasbaarheid van boornitride (BN) voor de echte behandeling van uraniumafvalwater een onbekende factor blijft.
Het onderzoeksteam van de KICT, onder leiding van Dr. Rho, Hojung, heeft de adsorptieprestaties van h-BN nanomaterialen voor de behandeling van uraniumafvalwater uitgebreid geëvalueerd. Ze onderzochten verschillende bedrijfs- en wateromgevingsomstandigheden, waaronder blootstellingstijd, temperatuur, initiële uraniumconcentratie, achtergrondionen (zoals NaCl en MgCl2 ), en Humuszuur (HA).
De studie suggereert dat boornitride (BN) effectief kan worden toegepast voor de behandeling van uraniumafvalwater. Daarnaast voerden ze een herbruikbaarheidstest uit op h-BN, dat opgelost uranium efficiënt adsorbeerde, wat de hoge herbruikbaarheid ervan verder aantoonde.
Bovendien voerde het onderzoeksteam, door de analyse van experimentele variabelen zoals de initiële uraniumconcentratie, blootstellingstijd, temperatuur, pH en de aanwezigheid van achtergrondionen of organisch materiaal, een ‘feature importante-analyse’ uit met behulp van het op kunstmatige intelligentie gebaseerde Random Forest-algoritme. .
Als gevolg hiervan ontdekten ze dat temperatuur, kationen en organisch materiaal een minimale invloed hebben op de adsorptieprestaties, waardoor dit onderzoek de eerste in zijn soort ter wereld is.
Deze studie zal naar verwachting bijdragen aan het minimaliseren van potentiële schade aan het milieu en de menselijke gezondheid door een efficiëntere behandeling mogelijk te maken van grond die is verontreinigd met radioactief afvalwater dat wordt gegenereerd door kerncentrales.
Dr. Rho zei:"De conventionele precipitatiemethode voor het zuiveren van met uranium verontreinigde grond met behulp van chemische middelen leidt tot secundaire milieuvervuiling."
"Het gebruik van boornitride (BN) nano-adsorbentia voor de behandeling van uranium zorgt voor een hoge herbruikbaarheid zonder de noodzaak van chemische middelen, waardoor het een nieuwe milieuvriendelijke methode voor de verwijdering van kernafval is."
Het werk is gepubliceerd in het Journal of Hazardous Materials .