مقدمه

حذف رادیونوکلیدهای با طول عمر بالا از پساب خروجی هستهای یک چالش زیستمحیطی مهم در مدیریت پسماند هستهای است. آلودگی رادیواکتیو زیستمحیطی میتواند به دلیل انتشار اتفاقی در هر یک از مراحل چرخه سوخت هستهای اتفاق بیافتد .[۱]

همچنین آزمایشگاههای تحقیقاتی رادیوشیمی در تحقیقات و فرایندهایشان به مقدار زیادی پساب مایع رادیوسمی تولید میکنند. سزیم ۱۳۷ و استرونسیوم ۹۰ دو محصول مهم شکافت هستهای هستند که در پساب رادیواکتیو خروجی تاسیسات بازفراوری سوخت هستهای یافت میشوند. این دو رادیونوکلید به دلیل طول عمر و حلالیت بالا در سیستمهای آبی از لحاظ زیستی-سمی دارای اهمیت زیادی هستند [۲] و همچنین به دلیل سودمندی سزیم و استرونسیوم به عنوان چشمه حرارتی- تابشی، جداسازی و بازیابی این عناصر از محلولهای پسماند یک توجه ویژه میطلبد.

از این رو، در طول چنددهه اخیر، تلاشهای قابل توجهی برای توسعه و بهبود حذف و بازفراوری سزیم و استرونسیوم از جریانهای پسماند هستهای انجام شده است. حذف هستههای رادیواکتیو شامل سزیم و استرونسیوم از محلولهای پسمان رادیواکتیو معمولا با روشهای فیزیکی-شیمیایی مانند رسوبدهی، منعقد کردن، تبادل یون، استخراج حلالی و فرایندهای الکتروشیمیایی و فرایندهای غشایی انجام میشود .[۳] یکی از روشهای غشایی روش الکترودیونیزاسیون است.

۹۷۹

در یک سیستم الکترودیونیزاسیون، غشاهای کاتیونی و آنیونی همانند سیستم الکترودیالیز بین الکترودها قرار میگیرند. محفظه رقیقکننده به منظور افزایش انتقال کاتیونها و آنیونها تحت یک جریان مستقیم با رزینهای کاتیونی و آنیونی پرمیشوند. تجزیه آب در طی عملیات الکترودیونیزاسیون یونهای هیدروژن و هیدروکسید تولید میکند. این یونها رزینهای تبادل یونی را بدون نیاز به مواد شیمیایی به طور پیوسته احیا میکنند. به دلیل این واقعیت که هیچ مصرف مواد شیمیایی صورت نمیگیرد الکترودیونیزاسیون به عنوان یک فرایند سازگار با محیطزیست شناخته میشود .[۴] هدف از این کار بررسی تاثیر پارامترهای غلظت، دبی و ولتاژ اعمال شده بر عملکرد روش الکترودیونیزاسیون بود. این مطالعه اولین بررسی جداسازی استرونسیوم و سزیم با استفاده از روش الکترودیونیزاسیون می باشد.

روش کار

واحد آزمایشگاهی الکترودیونیزاسیون شامل بخشهای مختلفی است. محفظه غشایی بخش اصلی هر فرایند غشایی میباشد. چند مخزن برای نگهداری خوراک و محصول در نظر گرفته شده بود. از طریق یک پمپ پریستالتیک محلولها به محفظه غشایی وارد میشد. یک منبع تغذیه مستقیم وظیفه تامین برق سیستم را بر عهده داشت( شکل .(۱

شکل :۱ شماتیک واحد الکترودیونیزاسیون

برای بررسی امکان جداسازی سزیم و استرونسیوم از محلولهای آبی یک محفظه غشایی الکترودیونیزاسیون دارای سه بخش طراحی و ساخته شد. محفظه میانی محل ورود خوراک و جایی بود که محلول عبوری از آن تصفیه میشد که بوسیله دو غشای تبادل یونی از دو محفظه دیگر جدا میشد. در طرفین محفظه میانی از یک غشای تبادل کاتیونی و یک غشای تبادل آنیونی با سطح موثر هر کدام ۲۵ سانتیمترمربع استفاده شد. غشای تبادل کاتیونی در طرف کاتد (قطب منفی) برای عبور کاتیونها (سزیم یا استرونسیوم) و انتقال آنها از محفظه میانی به محفظه کاتد و غشای تبادل آنیونی در طرف آند (قطب مثبت) برای عبور آنیونها (نیترات) و انتقال آنها از محفظه میانی به محفظه آند، قرار داشت. این غشاها ساخت شرکت چینی Qianqiu Group Zhejiang میباشند که مشخصات فنی آنها در جدول ۱ ارائه شده است.

۹۸۰

جدول: ۱ خواص فیزیکی و شیمیایی غشاهای تبادل یونی