2022年核辐射技术在环境污染治理中的应用 .docx

《2022年核辐射技术在环境污染治理中的应用 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年核辐射技术在环境污染治理中的应用 .docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 核辐射技术在环境污染治理中的应用 摘要 本文第一介绍了核辐射技术的基本概念,然后争论了电子束辐照和 射线辐照在工业 废水,废气及於渣处理的机理及其应用,说明白辐射技术在环境爱护中具有其它技术和方法 不行替代的作用,指出了辐射技术在环境爱护中存在的问题和进展方向；关键词环境爱护核辐射技术环境污染治理 射线电子束正文 核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程 中所释放出来的微观粒子流；核辐射可以使物质引起电离或激发,故称为电离辐射；电离辐 射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射；直接致电离辐射包括质子等带电粒子；间接

2、致电 离辐射包括光子、中子等不带电粒子；核辐射主要是 、 、 三种射线： 射线是氦核, 射线是电子,这两种射线由于穿透力小,影响距离比较近,只要辐射源不进入体内,影响 不会太大； 射线的穿透力很强,是一种波长很短的电磁波；污染物的辐射处理方法是利用 射线及快速电子对环境污染物进行辐照；辐照时体系 可产生物理化学效应,化学效应及生物学效应等；核辐射技术在处理环境污染物应用面广,可用高能射线对燃烧废气、生活污水和工业废水消化污水及固体废物等进行处理都已取得良 好成效；辐射能有效地的降解三废中的有机物；杀死废物中的有害病毒,有害微生物；提高 污泥的沉降和过滤性能；节约大量能源；辐射不会带来二次污染,

3、安全牢靠,特殊对于那些 常规方法难以处理的污染物具有重要意义；一、核辐射技术在治理环境废水中的应用 废水处理主要有下面的四个方面：1降低废水中的生化需氧量f BOD 和化学需氧量 CODo 2使废水更稳固,使难以降解的化合物转变成比较简单被生物或化学氧化的形式降解；3毁灭废水中的病菌,病毒及有害微生物,设法破坏有毒化合物；4改善废水中固体成分 污泥 的处理和运输；用辐射方法可以完全解决上面的问题,达到治理环境污染的目的；采纳 射线或者加速电子对污染物进行处理时,一方面,高能射线可以与污染物直接作用,引起它们分解和改性；另一方面,高能射线可以与介质 水和空气 发生作用产生一系列的自由基、离子、水

4、合电子及离子基等,这些粒子具有相当高的活性,能与污染物发生氧化 或仍原作用造成有机物的降解；通常情形,在高能射线辐照下,纯水会发生如下反应注：式中括号内是 G值,它的定义是每吸取 1000V 射线能量所生成产物的分子数 另外,通过转变辐照反应体系和条件 如氧气浓度、 p H 、微量添加物等 ,可掌握主要 辐照产物的产额,继而使反应朝着所需的方向进行；对于废水中的有机污染物的降解反应一般以氧化反应为主,保持较高的氧气含量,可有效提高氧化性自由基 如 OH. 的产额,同时抑制仍原性物质 如 H. 、e 的产生； Pi k a e v等利用 射线对含酚废水进行处理试验,考察了氧气辐照剂量率 单位时间

5、中的辐照剂量 等参数的影响；结果说明,废水中含有氧气时,酚的分解率可大大加快,酚分解的产额 G 也大幅度提高；另外酚分解的产额G随辐照剂量率的增大而减小；名师归纳总结 Ha s h i mo t o等争论了电子柬对工业含蒽醌染料废水进行辐照脱色、降解处理； 结果第 1 页,共 4 页说明,芳香环的脱色、降解程度随氧含量增加而增加,而氧含量达 2 5 时,其脱色成效与用纯氧鼓泡体系几乎相同；此外,争论仍说明染料脱色、降解成效与染料自身性质有关, 辐照剂量相差 2 个数量级,一般在 1 0 Gy以上；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - P i k a e o

6、等仍曾用 射线对含氰废水进行处理,争论了辐照剂量率、氧浓度、氰化物浓度等因素的影响,得出在静态条件及流淌体系中,约 2 k Gy 的辐照剂量可使浓度 为 2 6 mg L 的含氰废水中的氰完全分解；殷敬文等曾争论不同剂量、不同 CN 浓度下氰化物的分解及其分解产物,结果说明,在稀水溶液中CN 的辐解是由辐射的间接效应引起的,他们仍进一步争论了水中杂物存在时对 CN 分解成效的影响；辐射技术仍可用于含重金属离子废水的处理,S c h me l l i n g I 、 Ma h n a z 等分别利用电子束和 射线对含 Pb 和 Hg 的废水进行处理； 争论说明,金属离子在辐照产生的水合电子和氢原

7、子作用下,可被仍原为低价或单质金属,并从溶液中沉淀出来；因此,在 此情形下,辐射反应以仍原反应为主,通过限制氧气 含量而降低 OH 的产额,提高 H 和 e ；的产 生量,同 时使用乙醇作为 .OH 自由基的排除剂,以阻挡金属 被重新氧化；当使用剂量为 3 k Gy 时,浓度为 0O 01 mg L 的 Hg可完全去除；而 0 0 01 mg L 的 P b 就较难去除,当辐照剂量为 4 0 k Gy 时其去除率只有 9 6 ；然而,对于大部分工业废水而言,单纯依靠辐射处理所需的辐射剂量过高；因此,将该技术与常规水处理技术结合使用才具有更大的可行性；Sa k u mo t o 等争论认为,辐射

8、结合臭氧化处理含酚废水可使去除率上升所需辐照剂量下降,两者具有明显协同效应；仍有人将常规吸附方法与辐射技术结合起来处理难降解废水,利用辐射降解作用来对使用过的吸附剂进行再生,达到了较好的成效；二、核辐射技术在治理固体废物中的应用由于辐射技术具有优良的杀菌成效,因此在港口粪便、医院废弃物、城市垃圾和污泥消毒处理方面是最有效的方法之一；甚至有人认为辐射技术结合 其他技术如堆肥化、化学改性等对固体废弃物进行综合改性是解决城市垃圾、污泥等固体废弃物的最好出路；医疗废物和国际空港、海港的垃圾是产生量大且难处理的两大类固体废弃物；医疗废物即从医院、医疗中心和诊所的医疗服务中产生的临床废物,包括手术、包扎残

9、余物、生培养、动物试验残余物、传染性废物、废水处理污泥等；这些废物除含有大量的致病菌、病外,仍含有化学药品甚至重金属化合物,仍有大约20%的塑料（比如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）；假如燃烧,会产生有毒气体产物；为了防止在处理这种废物时有传染疾病的危 险,可通过辐照对医疗废物进行消毒；国际空港和海港的垃圾含有大量的食物碎屑、塑 料、纤维素等成分,可能存在潜在的动物传染病病原体,国际废物消毒的一种可能替代方法 是采纳辐射技术；辐照装置可以设在空港区内进行自动和连续地工作,也可以由同一个辐照 设施处理生物医学废物和港口垃圾,这种概念设计既牢靠又经济,能够满意清洁环境的现代 要求；污泥是废水处理过程中

10、不行防止的副产物,最一般的废水处理步骤是隔筛过滤、初级 沉淀、生物处理、二级沉淀和杀菌；在生物处理前后的沉淀过程中都会产生污水污泥；污泥的产生量已经达到了戒备水平,据估量每人每年大约产生 26 kg （干重）污泥；城市污泥有较高含量的水分、有机污染物和病原体,仍含有相当浓度的重金属；污水污泥的适当处理 和处置是环境爱护的重要部分；污泥中含有大量的能量与生物价值,是优良的农田肥料和土 壤改良剂；但由于含有大量病原体而不能直接利用；堆肥化、巴氏消毒或化学处理等常规的 方法处理成效均不特别抱负,难于实现工业化；辐射技术可以克服常用处理方法的缺点,辐 射处理过的污水沉积物得到的肥料与以污水热处理法得到

11、的肥料特别相像,但是各种原始水样在沉积时形成的污泥的体积比运到消毒工厂的污水体积要小12 个数量级,因此需要特别低的辐射功率；辐射技术是目前国际上普遍认为很有前途的污泥处理方法,放射源和电子束辐照均可用于污泥的处理；辐射处理污泥的优点是：能杀死污泥中的病菌和病 毒,消毒成效比热处理牢靠；不破坏污泥中的有机氮化物,不会削减污泥的肥力和产生难名师归纳总结 闻臭味（巴氏热处理法中氮缺失较多,污泥的肥力下降）；能防止污泥中的杂草种子发第 2 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 芽,但不会影响正常种子的发芽；处理温度较低（25 30 ）,削减对工厂设

12、备的腐蚀；可以氧化有毒的和危急的有机污染物（如杀虫剂、除草剂、多氯联苯等）,把难于 生物降解的物质转化为简单降解的化合物；辐照后的污泥具有良好的脱水性能,可省去化 学絮凝剂和一些相应的设备；污泥经辐照灭菌后,可作为肥料直接在农田使用；俄罗斯物理动力争论所设计出一种利用快中子反应堆处理生活和工业垃圾的新技术,可以从垃圾处理中得到金属、建筑材料、化工产品、电力和热力；该技术是通过在包有不锈 钢双层外壳的核反应堆中加砌一个烧垃圾的炉子来实现；在炉中要不断加入少量的煤来保炉 1500 ,此温度下全部的垃圾都会被汽化；向炉子中定期装入生活 内高温,炉温可以达到 和工业垃圾,垃圾掉入吹氧的高温渣缸中,易燃

13、部分快速汽化和燃烧,矿物质部分在渣中 熔化,金属由于密度较大在熔化后沉入底部；将金属定期铸成铸件用于加工金属制品；炉渣 用于加工建筑材料；炉子及炉内高温气体由反应堆的不锈钢双层外壳之间循环的液体钠来冷却,升温后的液体钠（高达500 ）可为驱动汽轮发电机的蒸汽发生器供热；试验说明这套装置可处理生活和工业垃圾2 104t/a ,发电功率为5 kW/a ,能够实现自给有余；三、核辐射技术在治理大气污染物中的应用辐射处理是去除废气中的NOX 和 SO2 的最有效方法 , 用时仍得到了有用的肥料；在辐射过程中 , 空气中的氧和水分被分别生成 O、 OH、 HO2 等氧化才能很强的活性粒子；这些粒子与 S

14、O2、 NOX 发生反应 , 生成硫酸和硝酸 , 被收集器收集起来；假如在反应过程加入少量的氨 , 不仅可以提高废气去除率 , 仍得到了硫酸铵和硝酸铵的复盐 , 是有用的肥料；对于烟道气净化 , 入射电子束的能量大部分被烟道气中的主要成分 N2 、 O2 、 H2O、 CO2、SO2、 NOX 等基质气体吸取 , 导致母体分子电离和破裂 , 形成活性物质 , 如:OH- 、O2 - 、NH-2 等自由基 , 有水时可使 SO2 和 NOX 分别氧化生成 H2 SO4 和 HNO3；辐照前在烟道气中预先加入化学计量的氨 , 使酸转化为粉末状的氨盐 , 由于这些氨盐以固体颗粒形式存在可以通过静电沉

15、降等方法收集起来；多级辐射可以获得更高的去除效率；电子束干法除尘 EDBS 净化烟道气技术 , 不仅可以同时去除 SO2、NOX ,仍可以清除其他污染物 , 其最产物能用作化肥 , 不产生需要处理的泥浆和沉渣 , 因而不会产生污染物的处置问题；电子束辐照技术具有以下优点 : 1 同时去除 SO2 和 NOX , 清除效率高； 2 由于是干法处理技术 ,无需废水处理； 3 反应生成可利用的副产品； 4 无需催化剂； 5 比传统方法更经济；缺点是 : 电能需求大 , 电子束剂量需求高 , 辐照后气溶胶的过滤等；另外 , 电子束辐照方法能有效净化其他工业废气 , 如: 易挥发的有机物 VOCS ,

16、汽车尾气 , 有气味、有毒的气体及焚烧炉的废气等；当然 , 电子束处理污染废气的技术涉及到很多不同的物理化学机制 , 如: 能量吸取 , 气相反应 , 颗粒形成 , 气固相的相互影响等；综上所述核辐射技术在环境爱护中的应用已显示了庞大的潜力,可用于废气、废水、固体废弃物以及环境难降解有毒有机物的处理,并显示出了杰出的应用前景；高能电子束的可控性好,反应速率快较适于处理流量较大的废气污染,并已在国内外实现了工业化应用,仍需解决的问题主要是电子加速器本身的造价和耐久性；而 射线的穿透才能较强,适合于处理密度和厚度较大的介质,可便利地实现废水和固体废弃物等的降解； 射线推广应用的主要问题在于源室的

17、造价 较高和辐射剂量较低,从而使反应时间偏长,难以进行大批量处理； 然而对于常规方法难以处理的难降解有毒物质,采纳辐射处理方法,具有较好的技术和经济可行性；此外,在辐射处理过程中,为了降低所需的辐射剂量,应当实行与其他常规技术如催化技术、敏化技术等相结合的方法；近几十年来,核科学技术在环境科学争论中的应用已经取得可观的成效,在环境监名师归纳总结 测 、三废治理等方面均面临庞大的机遇但是与其他技术相比,也存在成本昂贵技术复杂第 3 页,共 4 页需要依靠型设备工业化推广困难等缺点,同时与环境学科交叉的深度和广度不够,很难独- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - -

18、 挡一面,更难占有不行替代的位置 技术在环境科学中的现实进展战略 的进展前景；参考文献针对这一实际情形,必需深化分析,研讨计策,确定核 信任核技术在环境科学中的应用将日趋富强,有着宽阔【1】 吴明红,包伯荣辐射技术在环境爱护中的应用【M】北京：化学工业出版社,2002.13 【2】包伯荣 , 吴明红 , 罗文芸 , 等 . 辐射技术在废水及污泥处理中的应用【J】 . 核技术 , 1996,1219: 759 - 765. 【3】张艳君 . 辐照技术在环境爱护中的应用【4】陈范欣 . 核技术在环境爱护中的应用. 【J】太原科技 ,20023 :30231 . 【J】物理通报 ,2001 7 :4

19、2243 【 5】 Ben W T. 核技术应用于环境爱护: 一个全球性的争论网. 【 J】国际原子能机构通报,1993 ,35 2 :39242 【6】袁光钰 , 王伟 . 环境科学中的核技术应用问题 . 【J】环境科学进展 ,1997 ,5 3 :5025 【 7】郭之虞,王宇钢,包尚联等 . 核技术及其应用的进展 J. 北京高校学报 自然科学版,200339： 82-91. 【8】王兰新 . 辐射技术在环境爱护中的应用 J. 环境科学动态, 1995 （3）： 20-23. 【9】胡俊,王建龙 氯酚类污染物的辐射降解争论进展 J 辐射争论与辐射工艺学报, 2005,233:135-139

20、 【10】秦海丰,包华影,贾海顺,等辐射法处理多氯联苯的争论进展【J 】辐射争论与辐射工艺学报, 2004,225:261-264 【11】戚生初等, 用辐射技术处理焦化厂废水中氰化物的争论, 国际科联环境问题委员会SCOPE中国委员 1990 年年会会议文【12】刘秀华,邓义,何小波辐射技术在固体废物处理中的应用,【J】化学进展 .2022年第 29 卷第 4 期【 13】郑勇 , 郭晓亚辐照技术在城市固体废弃物资源化中的应用【J 】 江苏环境科技.Vol.21 No.Apr.2022 【14】王彦丽张小安肖国青环境爱护中辐射技术的应用争论【J 】 原子核物理评论1007-4627 （2006）01-0073-05 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页