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无二次环境污染的铀污染土壤净化材料的发现

本站发布时间:2024-05-13 14:36:18

长期以来,核能一直被视为下一代能源,世界主要国家正竞相利用核能的高经济效率和可持续性来获得尖端技术。然而,对核能发电至关重要的铀对土壤生态系统和人类健康都有严重影响

尽管铀是一种关键的放射性物质,但由于其对肾脏、骨骼和细胞的化学毒性,它对健康构成了重大风险。因此,美国环境保护局和世界卫生组织都建议允许并倡导废水中的铀浓度低于30μm;韩国土木工程与建筑技术研究所(KICT)对一种基于纳米材料的吸附工艺进行了研究,该工艺可有效去除从实际放射性污染土壤中提取的铀废水。他们还提出了它在防止二次环境污染方面的适用性

放射性废水是核能发电不可避免的副产品,需要进行后处理,以最大限度地减少生态影响和相关风险。尽管这一过程涉及复杂的程序和巨大的成本,但已经采用了各种方法来处理铀污染土壤中的放射性废水。这些方法包括化学沉淀、蒸发、电化学技术、膜分离和吸附/离子交换

其中,在实际应用中通常采用使用注入化学剂的化学沉淀。然而,考虑到成本效益、环境友好性、实用性和可再生性等因素,吸附工艺特别适合铀废水处理

氮化硼(BN)是一种因其高机械强度、耐酸性和显著的表面积而作为有效吸附剂而备受关注的材料,因其在通过吸附过程处理废水方面令人印象深刻的性能而闻名

然而,使用六方氮化硼(h-BN)实际处理铀废水的研究尚未进行,使氮化硼(BN)在实际铀废水处理中的适用性成为一个未知因素

由Rho,Hojung博士领导的KICT研究团队对h-BN纳米材料处理铀废水的吸附性能进行了全面评估。他们探索了各种操作和水环境条件,包括暴露时间、温度、初始铀浓度、背景离子(如NaCl和MgCl2)和腐殖酸(HA)

研究表明,氮化硼(BN)可以有效地应用于铀废水的处理。此外,他们对高效吸附溶解铀的h-BN进行了重复使用性测试,进一步证明了其高重复使用性

此外,通过分析实验变量,如初始铀浓度、暴露时间、温度、pH值以及背景离子或有机物的存在,研究团队使用基于人工智能的随机森林算法进行了“特征重要性分析”

因此,他们发现温度、阳离子和有机物对吸附性能的影响最小,这使这项研究成为世界上第一项此类研究

这项研究有望通过更有效地处理被核电站产生的放射性废水污染的土壤,将对环境和人类健康的潜在危害降至最低

Rho博士说,“使用化学制剂净化铀污染土壤的传统沉淀法会导致二次环境污染。”

“使用氮化硼(BN)纳米吸附剂处理铀可确保高可重复使用性,而不需要化学制剂,使其成为一种新的环保核废料处理方法。”

这项工作发表在《危险材料杂志》上

More information: Byung-Moon Jun et al, Adsorption of uranyl ion on hexagonal boron nitride for remediation of real U-contaminated soil and its interpretation using random forest, Journal of Hazardous Materials (2024). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.134072

Journal information: Journal of Hazardous Materials

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