Pengolahan Air Limbah Nuklir (Radioaktif) dengan Zeolit

Penghapusan selektif spesies kationik radioaktif, khususnya 137Cs+ dan 90Sr2+, dari air yang terkontaminasi sangat penting untuk proses remediasi limbah nuklir dan pembersihan lingkungan setelah kecelakaan, seperti bencana Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima Daiichi pada tahun 2011. Zeolit telah terbukti sebagai salah satu media yang dapat mengolah air limbah radioaktif.

Zeolit dan Air Limbah Radioaktif

Pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan sekitar 11% dari listrik dunia saat ini. Meskipun fisi nuklir ramah lingkungan dalam arti tidak menghasilkan emisi karbon, tentu saja perlu untuk menangani limbah nuklir yang dihasilkan, dapat dengan cepat meresponsnya dan mengurangi dampak pelepasan radionuklida yang tidak disengaja ke lingkungan seperti bencana yang terjadi di Chernobyl pada tahun 1986 dan pembangkit listrik Fukushima Daiichi pada tahun 2011.

Sumber sebagian besar radiasi berumur menengah dalam bahan bakar bekas adalah dua radionuklida, 137Cs dan 90Sr, yang keduanya memiliki hasil fisi tinggi dan waktu paruh sekitar 30 tahun. Karena dua radionuklida membentuk banyak garam larut, mereka kemungkinan besar mencemari air.

Selain itu, mengingat volatilitas garam cesium yang relatif tinggi, ini adalah spesies yang menyebar paling luas di lingkungan setelah pelepasan yang tak disengaja. Misalnya, kecelakaan Fukushima melepaskan sekitar 10 PBq dari 137Cs ke lingkungan, penghilangan radionuklida ini terus menjadi bagian penting dari pembersihan.

Selama lebih dari 40 tahun, zeolit ​​aluminosilikat telah memainkan peran penting sebagai media pertukaran ion untuk pengolahan limbah nuklir dengan penghilangan selektif cesium dan strontium dari air limbah.

Pada tahun 1985 British Nuclear Fuels Limited (BNFL) berhasil menugaskan Site Ion Exchange Effluent Plant (SIXEP) di Sellafield, yang menggunakan zeolit ​​alami, klinoptilolit, untuk menghilangkan cesium dan strontium dari semua badan air sebelum dibuang ke laut. Hal ini menyebabkan untuk penurunan dramatis dalam kontaminasi limbah. Dua zeolit ​​lain yang menunjukkan selektivitas yang baik untuk Cs+ dan Sr2+ adalah chabazite dan zeolit ​​4A.

Zeolit Ampuh Untuk Olah Air Limbah Nuklir

Zeolit ​​​​mikropori alami pertama kali mendapat perhatian luas dalam aplikasi limbah radioaktif setelah penelitian perintis Ames di akhir 1950-an. Secara khusus, klinoptilolit terbukti efektif dalam menghilangkan Cs dan Sr dari proses air limbah. Kita sekarang tahu bahwa batuan yang kaya zeolit ​​​​dapat menghambat, melalui pertukaran kation sederhana, migrasi radionuklida yang terjadi dalam larutan sebagai kation sederhana (misalnya, Cs+, Sr2*, dan Ba2+).

Selain memiliki kapasitas tukar kation yang sangat tinggi (~2 meq/g), klinoptilolit dan mordenit memiliki selektivitas yang tinggi untuk Cs, Ba, dan Sr. Selektifitasnya yang tinggi berarti zeolit ​​ini dapat menyerap Cs, Ba, dan Sr dari larutan, meskipun kation hadir dalam jumlah kecil bersama-sama dengan sejumlah besar spesies kationik pesaing lainnya. Kedua kapasitas pertukaran kation tinggi dan selektivitas mereka untuk Cs dan Sr adalah kunci dalam penggunaannya di dalam aplikasi limbah radioaktif.

Bahkan, kemampuan menyerap kation dari zeolit ​​alam, klinoptilolit dan mordenit, ditekankan pada awal studi tentang potensi penyimpanan limbah radioaktif tingkat tinggi di YuccaMountain, Nevada. Memang, keberadaan zeolit ​​​​di Gunung Yucca dan sifat pertukaran kation mineral pertama kali menarik perhatian tuf vulkanik sebagai inang yang mungkin untuk pembuangan limbah radioaktif.

Namun, studi lebih lanjut tentang zeolit ​​alam di Gunung Yucca selama dua dekade terakhir telah menggambarkan bahwa banyak aspek yang berbeda dari mineralogi zeolit ​​secara fundamental penting dalam isolasi limbah radioaktif.

Menariknya, penyerapan radionuklida kationik sederhana oleh zeolit ​​alam hanya signifikan kecil dalam repositori geologi karena;

(1) waktu paruh yang pendek (<30 tahun) dari sebagian besar radionuklida ini (misalnya, 137Cs dan 90Sr); dan

(2) umumnya koefisien serapan tinggi dari banyak mineral umum lainnya untuk spesies kationik sederhana.

Secara umum dianggap bahwa radionuklida penghasil panas utama, l37Cs dan 90Sr, akan membusuk jauh sebelum bagian rekayasa dari repositori (misalnya, tabung limbah) dilanggar.

Meskipun setidaknya satu isotop Cs (l35Cs) memiliki waktu paruh yang cukup panjang (2,3 x 106 tahun) untuk menjadi perhatian, masalah migrasi radionuklida yang paling penting dalam repositori geologi untuk limbah radioaktif tingkat tinggi menyangkut spesies anionik (misalnya, TcO3\ NpO2CO3', dan I") dan daktinida berumur panjang (misalnya, Np dan Pu) yang sering membentuk spesies berair yang besar dan kompleks seperti NpO2+danUO22+, sedikit, jika ada, mineral di Gunung Yucca, atau di alam pada umumnya, berinteraksi secara signifikan dengan spesies anionik.

Namun, mineral minor dan trace seperti smektit dan Fe dan Mn oksida dan hidroksida dapat menjadi penting dalam menghambat migrasi spesies aktinida kompleks seperti neptunil.

Rincian pentingnya zeolit ​​dalam memperlambat migrasi radionuklida menunjukkan beberapa keterbatasan bahan mikropori alami dalam aplikasi dunia nyata. Banyak radionuklida yang penting dalam isolasi limbah radioaktif membentuk spesies berair terlalu besar untuk ditampung dalam posisi ekstraframework zeolit. Namun, kapasitas pertukaran klinoptilolit dan mordenit sangat besar dan selektivitasnya untuk Cs dan Sr begitu besar sehingga keberadaannya tidak boleh diabaikan.

Fakta Zeolit Secara Ilmiah Teruji

Nuklida Cs dan Sr yang berumur pendek menyumbang 2/3 hingga 3/4 dari total aktivitas dalam limbah tingkat tinggi pada 100 tahun, dan keberadaan zeolit ​​ini memberikan jaminan terhadap pergerakan signifikan dari setiap radionuklida kationik sederhana.

Fakta bahwa zeolit ​​alam dapat bertindak sebagai penghalang penghambatan yang efisien untuk migrasi Cs dan Sr dikonfirmasi oleh studi elemen jejak rinci pada tuf Gunung Yucca. Bahkan lapisan tipis tuf zeolit ​​telah secara efektif menghambat migrasi ke bawah Sr di masa lalu.

Selain masalah yang ditimbulkan oleh persediaan radionuklida besar dalam limbah radioaktif tingkat tinggi, sekarang diketahui bahwa penempatan geologis dari limbah tersebut akan memanaskan batuan dalam volume besar, tergantung pada distribusi dan kepadatan tabung limbah yang tepat.

Horison penyimpanan potensial di Gunung Yucca berada di zona vadose (tak jenuh), dan baik zeolit ​​maupun smektit akan menjadi sumber dan penampung air dan energi panas yang penting selama dehidrasi/rehidrasi. Sumber dan penampung ini harus dipertimbangkan saat memodelkan perilaku termohidrologi jangka panjang Gunung Yucca.

Sebagai contoh, perhitungan sederhana yang mempertimbangkan kandungan air klinoptilolit dan porositas terukur tuf zeolit ​​di Gunung Yucca menunjukkan bahwa tuf kaya aklinoptilolit mengandung air dalam strukturnya kira-kira sama dengan yang terkandung dalam pori-pori batuan pada saturasi 92% (perkiraan nilai saturasi terukur dalam zeolitiktuff zona vadose).

Memanaskan batuan yang mengandung 80% klinoptilolit hingga 200 °C akan melepaskan sejumlah air yang setara dengan -27% dari porositas yang tersedia dan akan menghasilkan penurunan volume yang kecil namun berpotensi signifikan.

Demikian juga, pada pendinginan, zeolit ​​yang mengalami dehidrasi sebagian akan mengalami rehidrasi, dengan mudah mengambil air bebas yang awalnya tersedia di pori-pori batuan. Mengingat pentingnya air sebagai media transpor, jelas bahwa klinoptilolit dan mordenit sangat penting sebagai sumber dan penampung air di zona vadose.

Selain itu, reaksi dehidrasi dan hidrasi klinoptilolit dan mordenit di zona vadose dapat berdampak penting pada entalpi total sistem alam. Karena molekul H2O di situs ekstraframework klinoptilolit secara energetik berbeda dari air cair, energi untuk memanaskan dan mengeringkan sejumlah tertentu klinoptilolit hingga 200 °C adalah 71 hingga 81% lebih besar daripada energi untuk sekadar memanaskan material, tanpa dehidrasi, pada suhu yang sama. Dengan demikian, keberadaan zeolit ​​alam terhidrasi dapat memberikan efek redaman yang cukup besar pada evolusi termal dari repositori.

Akhirnya, reaksi mineral seperti transformasi klinoptilolit menjadi analsim, mungkin juga penting jika suhu cukup tinggi. Reaksi seperti itu sangat penting karena menimbulkan pengurangan volume yang besar dan produksi air.

Urutan paragenetik alami yang diamati menunjukkan bahwa klinoptilolit dapat bereaksi terhadap analsim pada suhu serendah 90-100 ° C, meskipun suhu yang tepat tergantung pada aktivitas silika berair yang terkait.

Kristalisasi satu mol analsim dari klinoptilolit menghasilkan 16 mol silika, yang dapat diendapkan (sebagai kristobalit atau kuarsa) atau dapat terbawa sebagai silika berair. Reaksi tersebut juga menghasilkan 48 mol H2O untuk setiap mol analsim yang dihasilkan. Mungkin yang lebih penting, reaksi menghasilkan penurunan volume 21,5% jika kuarsa diproduksi atau 16,9% jika kristobalit diproduksi.

Jelas, reaksi klinoptilolit terhadap analsim akan memiliki efek mendalam pada sifat mineralogi dan hidrologi batuan, menghasilkan batuan yang mengandung zeolit ​​(analsim) yang jauh lebih sedikit. Penurunan volume terkait yang besar akan sangat mempengaruhi sifat hidrologi batuan.

Contoh-contoh ini menunjukkan berbagai cara di mana zeolit ​​alam berpori mikro penting dalam aplikasi limbah radioaktif tingkat tinggi. Yang paling penting, contoh-contoh tersebut menggambarkan bahwa pentingnya zeolit ​​jauh melampaui interaksi pertukaran kation sederhana hingga fenomena yang dapat mempengaruhi keseluruhan sistem termohidrologi.

Jual Zeolit Alam Untuk Pengolahan Air Limbah Nuklir (Radioaktif)

Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

•         0821 2742 4060 (Ghani)

•         0812 2165 4304 (Yanuar)

•         0821 2742 3050 (Rusmana)

•         0821 4000 2080 (Fajri)

•         0812 2445 1004 (Kartiko)

•         0812 1121 7411 (Andri)                

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.