第七章核技术在环境领域中的应用解说.pptVIP

核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用 引言 一、废气处理 主要大气污染物：SOx与NOx 烟气脱硫脱硝技术主要有：固相吸附与再生技术、湿法同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法等，绝大多数遇到成本过高或装置复杂的困难，例如以石灰喷雾法脱硫，用酸、碱吸收或催化还原法脱硝等。 电子束照射法(EBA)脱硫脱硝 脱硫脱硝工业化试验装置工艺流程简图 电子束辐照法 能同时脱硫脱硝，脱硫率90%，脱硝率80%。 是一种干法处理技术，不产生废水废渣；无需催化剂。 反应生成的副产品可用作化肥。 EBA能有效净化其它工业废气，如：汽车尾气，有气味、有毒的气体及焚烧炉的废气等。 二、废水处理 研究和应用现状 废水辐照处理的功能 辐照去除有机污染物 农药：利用γ射线对PCBs（多氯联苯）和DDT（双对氯苯基三氯乙烷）等物质进行降解的研究表明，辐照剂量为100 kGy时，PCBs的去除率达85%，而DDT辐照50kGy的去除率就已接近100%。GC-MS（气相色谱)分析表明，降解产物为低分子量的含氯物质。 表面活性物质：辐射技术可以使其分子发生断裂而分解成较轻的易于排除的物质，失去发泡能力。 染料：辐射技术可以使含有染料的废水退色。 其他：辐射技术还可以对木质素、硝基苯胺、增塑剂、亚硝胺类、氯酚类和有机溶剂等进行有效的处理。 辐照杀菌 饮用水的消毒 传统氯灭菌缺点：1.液氯和二氧化氯的投加增加了水中不挥发性有机氯化物的含量;2.氯与水中有机物可能会生成有致癌性的三卤甲烷。 GB/T5750.10-2006 生活饮用水标准检验方法 消毒副产物指标 GB 5749-2006 生活饮用水卫生标准 辐照去除无机污染物 1979年新英格兰水族馆和麻省理工大学研究组指出，足够对液体污泥消毒的剂量也能有效还原水溶性有毒金属盐，而使金属不易被植物吸收。 Schmelling、Mahnaz等分别利用电子束和γ射线对含Pb2+和Hg2+的废水进行处理。研究表明，金属离子在辐照产生的水合电子和氢原子作用下，可被还原为低价或单质金属，并从溶液中沉淀出来。 加拿大原子能公司报道完成从工业废水中辐照-浮选回收汞，并实现在醋酸存在下将水合酸性Cr(VI)被电离辐射有效还原为Cr(III)。 辐照去除无机污染物 辐射反应以还原反应为主，通过限制氧气含量而降低·OH的产额，提高·H和eaq-的产生量，同时使用乙醇作为·OH自由基的消除剂，以阻止金属被重新氧化。 辐射技术与其他废水处理技术联用 辐射-微生物处理法必须在有充分溶解氧的情况下进行，辐射处理含有溶解氧的有机污染废水时，可以使若干难于被微生物降解的有机污染物成为具有 -OH、-CO、-CHO、-COOH等官能团的容易被微生物分解的氧化物。 所需的照射剂量小于单独使用照射时的三分之一。 辐射-微生物处理法对于含酚、氯化苯酚、木质素、腐殖酸等有机物的水溶液十分有效。 活性炭——吸附有机污染物质——吸附能力下降——吸附能力完全丧失——“饱和炭”。 采用吸附浓集与辐射联合处理，可以提高处理效率。 途径1：活性炭吸附的同时进行辐照，可以在吸附的同时不断地将活性碳表面上的污染物分解，从而提高处理效率。 途径2：活性炭先进行吸附处理，然后用辐射技术再生用过的活性炭，实现循环利用。 在某些情况下，辐照后可以选用适当的絮凝剂处理，清除沉淀组分。 在不含氧(少量氧)条件下对有机污染物进行辐照，可以使其中的溶解性高分子有机物的水溶性下降。从而易于用凝聚沉淀法除去。 辐照-絮凝处理也可以减少需要照射的剂量。对于用作表面活性剂的聚乙二醇辛基苯基醚和用作聚合剂的聚乙烯醇等辐照后采用沉淀处理都很有效。 臭氧的氧化选择性很强，对只含有饱和键的有机化合物几乎不起反应，例如，乙二醇基本上不能被臭氧氧化。对带有不饱和键的有机物及-OH、=NH、-NH2 官能团均易于反应。 1. 既能使水漂白，又能大大降低溶解有机碳(DOC) 。 O3处理废水，先与水分解产生羟基自由基·OH，然后通过这些·OH自由基与有机污染物分子反应，当采用辐射-臭氧作联合处理时，除产生·OH自由基外，还产生水合电子eaq-、氢自由基·H等其他活性粒子，使有机物发生连锁氧化反应。 2. 与辐射法单独处理相比的优点是，即使是浓度很低的有机物也能得到有效地去除。 辐射处理废水的影响因素 辐射类型及其能量分布、射线在水中的穿透能力、辐射与水相互作用体积的几何形状以及水对辐射通量的“厚度”。 高能电子束的可控性好，反应速率快，但是穿透能力较弱。γ射线的穿透能力较强，但是辐射剂量较低而使反应时间偏长。 针对辐照射线的特点合理地设计辐照条件（如辐照剂量、时间、温度、废水厚度等）可以有效地实现废水的处理，另外，通过改变其他辐照反应体系和条件(如氧气浓度、pH、微量添加物等)，