افزایش فعالیت نیروگاههای هستهای و آزمایشگاههای هستهای سرچشمه پسماندهای هستهای است که در محیطزیست آزاد میشوند .[۱] برای رسیدن به استانداردهای تعیین شده در قوانین ملی، باید روی پسمانها عملیات شامل کاهش حجم و کاهش ترکیبات رادیواکتیو مواد محلول در پساب انجام شود. از روشهای عملیات بر روی پساب رادیواکتیو میتوان رسوب دادن شیمیایی، ته نشین سازی، تبادل یون، تبخیر گرمایی ، روشهای بیولوژیکی و روش های غشایی را نام برد .[۲] یکی از روشهای غشایی روش الکترودیونیزاسیون است. الکترودیونیزاسیون یک فرایند غشایی است که به صورت ترکیبی از الکترودیالیز و تبادل یون است که برای تولید آب فوقخالص مورد استفاده قرار میگیرد. در الکترودیونیزاسیون، رزین تبادل یونی در بین غشای کاتیونی و آنیونی قرار میگیرند و محفظه رقیقکننده را تشکیل میدهند که دارای بازده حذف بالایی است ۳] و .[۴

۹۸۵

روش کار

واحد آزمایشگاهی الکترودیونیزاسیون شامل چند ظرف برای نگهداری خوراک و محصول، یک پمپ پریستالتیک، یک منبع تغذیه مستقیم و یک سلول الکترودیونیزاسیون است (شکل .(۱ سلول از سه قسمت تشکیل شده که توسط غشاهای کاتیونی و آنیونی از هم جدا شدهاند.

شکل :۱ شماتیک واحد الکترودیونیزاسیون

سطح موثر هر کدام از غشاها ۲۵ سانتیمترمربع بود، در حالی که ضخامت قسمت رقیقکننده ( قسمت میانی) و هر کدام از محفظههای الکترودی ( محفظه آندی و کاتدی) که در طرفین محفظه رقیقکننده قرار داشتند ۵ میلیمتر بود. بنابراین، حجم قسمت رقیقکننده ۱۲/۵ cm3 و سطح هرکدام از الکترودها ۴/۵ × ۵ cm2 بود. یک منبع تغذیه مستقیم برای تامین جریان برق استفاده شد که توانایی اعمال ولتاژ ۰ تا ۴۰ ولت را داشت. غلظتهای ۱۰، ۵۰ و ۱۰۰ ppm با استفاده از نمک نیترات استرونسیوم ساخته شد.

برای اطمینان از عملکرد سیستم الکترودیونیزاسیون و اطمینان از اینکه کار جداسازی در سیستم توسط جذب رزین صورت نمیگیرد، برای هر تست ابتدا رزینها در حالت بدون اعمال ولتاژ با استفاده از محلول غلیظ استرونسیوم اشباع شد طوریکه غلظت محلول ورودی و غلظت محلول خروجی برابر شود. سپس برای هر تست و باتوجه به شرایط عملیاتی به سیستم ولتاژ اعمال شده و برای نمونهگیری از جریان محصول نیز، مدت ۳۰۰ دقیقه به سیستم اجازه داده میشد تا به حالت پایا برسد و سپس نمونهگیری انجام میشد. غلظت استرانسیوم در محلول با روش نشر اتمی (ICP) تعیین گردید. برای بررسی حذف استرونسیوم سه فاکتور تاثیرگذار دبی خوراک، ولتاژ اعمال شده و غلظت خوراک ورودی به سیستم به صورت کلاسیک مورد مطالعه قرار گرفت. بدینصورت که برای بررسی هر پارامتر بقیه پارامترها را ثابت قرار داده و با تغییر دادن پارامتر مورد نظر میزان تأثیر آن مورد بررسی قرار گرفت.

۹۸۶

نتایج

رزین تبادل یونی خود دارای ظرفیت جذب بالایی است و درصورت عدم حضور غشا و عدم اعمال ولتاژ به سیستم نیز جذب زیادی دارد. برای اطمینان از عملکرد سیستم الکترودیونیزاسیون و اطمینان از اینکه کار حذف یون در سیستم توسط جذب رزین صورت نمیگیرد، ابتدا از رزین آماده برای حذف یون استفاده گردید و میزان حذف یون بر حسب زمان رصد گردید تا زمانی که تغییرات میزان حذف به صفر برسد و شاهد حذف پیوسته و پایای یون باشیم.

بدین منظور رزین کاتیونی که با اسیدسولفوریک ۱۰ درصد آمادهسازی شده بود در سیستم قرار داده شد و در سه شرایط ۱۰۰ppm)، ۲/۵v، (۵ml/min، ۱۰۰ppm)، ۵v، (۵ml/min و ۵۰ppm)، ۵v، (۵ml/min میزان حذف یون با زمان (برحسب ساعت) بررسی شد (شکل.(۲ همچنین رزینها اشباع شد و تاثیر دبی، غلظت و ولتاژ بر جداسازی بررسی شد که نتایج آن در شکلهای ۳، ۴ و۵ آمده است.

بحث و نتیجهگیری

-۱ بررسی سینتیک جذب در واحد الکترودیونیزاسیون

همانطور که در شکل ۲ مشاهده میشود، برای هر سه شرایط در زمانهای اولیه میزان حذف یون نزدیک ۱۰۰ درصد است. این ناحیه قسمتی است که جذب رزین در آن غالب است و نمیتوان حذف یون را محصول عملکرد غشاهای تبادل یونی دانست. هرچند برای ولتاژهای بالاتر این زمان طولانیتر است و این به معنای این است که در این شرایط سهم حذف یون با غشا افزایش و سهم حذف یون با جذب توسط رزین کاهش یافته است. در ادامه کاهش شدیدی در حذف یون رخ میدهد. این ناحیهی با شیب زیاد، قسمتی است که سیستم از جذب به مرور فاصله گرفته و به سمت حذف پیوسته میرود. سپس حذف پایدار با زمان اتفاق میافتد که در شرایط ۱۰۰ppm)، ۵v، (۵ml/min و ۵۰ppm)، ۵v، (۵ml/min درصد جداسازی به ترتیب ۳۲/۵ و ۴۷/۶ شده است. همچنین در حالت ۱۰۰ppm)، ۲/۵v، (۵ml/min در نهایت مقدار حذف یون صفر شده است و این حاکی از این واقعیت است که در ولتاژ ۲/۵ ولت نمیتوان به حذف یون پایا دست یافت.

۹۸۷