核技术应用-环境.pptVIP

第七章 核技术在环境领域中的应用 近些年来，核技术在环境科学和环境保护领域中的应用得到了较快的发展。 核技术在环境中的应用大致可分为两大类： 辐射技术 主要用于环境废物的处理。 核分析技术 主要用于环境样品的分析探测。 第一节 辐射技术在环境中的应用 利用辐射技术对环境废物进行辐射处理是近30年发展起来的新技术。 原理：辐射技术利用射线与物质发生相互作用（电离、激发）产生活化原子与活化分子，而活化原子与分子进一步与物质发生一系列物理、化学与生物化学变化，导致物质降解、聚合、交联等，并发生改性。 辐射技术为采用常规方法难以处理的某些污染物提供了新的净化途径。 辐射技术在环境中的应用 在环境保护方面，辐射技术的主要用途是利用照射使产生的一系列反应使环境污染物发生变化，从而达到治理和回收利用的目的。 辐射处理广泛适用于废气、废水和固体废物的处理，正在成为环境保护的重要手段之一。 辐射处理手段： γ射线——反应堆 电子束——加速器 反应堆在环境中的应用 工业上最常用的放射性核素： 60Co 半衰期5.26a，每次衰变放射出1.17MeV和1.33MeV两种γ射线 137Cs 半衰期30a 反应堆在环境中的应用 废水处理 基本原理： 水分子在辐射作用下生成一系列具有强活性的辐解产物，如OH，H，H2O2等自由基； 强活性的辐解产物与废（污）水中的有机物发生反应，使它们分解或改性。 将放射源辐照技术与普通废水处理技术（如凝聚法、活性炭吸附法、臭氧活性污泥法等）联用，具有协同效应，可提高处理效果。 反应堆在环境中的应用 废水处理 应用： 明显消除城市污水中的TOC（总有机碳）、BOD（生物需氧量）、COD（化学需氧量），并灭活污水中的病原体； 有效处理洗涤剂、有机汞农药、增塑剂、亚硝胺类、氯酚类等有害有机物质。 例：前苏联曾建成一座放射源辐照处理试验厂，用于抗菌素工厂的废水处理，其废水日处理量达到15000m3，经处理的废水各项指标皆优于常规处理法。 反应堆在环境中的应用 固体废物处理 固体废物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质，主要包括生活垃圾、工业固体废弃物、农业废弃物等。 生活和工业垃圾的处理 例：（俄罗斯）快中子核反应堆中加砌一个燃烧炉，通过高温汽化处理垃圾。 废塑料的处理 例：聚四氟乙烯的辐射降解。 反应堆在环境中的应用 固体废物处理 污泥的处理 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。但由于同时含有大量病原体而不能直接利用。 辐射技术可以克服常规处理方法的缺点，是目前国际上普遍认为很有前途的污泥处理方法。 γ放射源和电子束辐照均可用于污泥的处理。 反应堆在环境中的应用 固体废物处理 污泥的处理 辐照处理污泥的优点： 能杀死污泥中的病菌和病毒，消毒效果比热处理可靠； 不破坏污泥中的有机氮化物，不会减少污泥的肥力和产生难闻的臭味； 能防止污泥中的杂草种子发芽，但不会影响正常种子的发芽； 处理温度较低（25-300C），减少对工厂设备的腐蚀； 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。 反应堆在环境中的应用 固体废物处理 其他 纤维素是城市废物与农业废物的主要成分。 例：日本曾用辐照法处理木屑、废纸、稻草等，通过糖化与发酵而得到酒精。 美国则采用对这类纤维素用加酸后辐照处理的方法得到葡萄糖，其回收率高达56%。 腐败的食物在经辐照处理后可作为动物的饲料。 加速器在环境中的应用 低能加速器在国民经济各个领域广泛应用： 工业——活化分析、大型加速器的离子注入、辐照改性、无损检测等； 农业——品种改良、消灭病害、食品保鲜等； 医疗——治疗癌症、辐照消毒、生产短寿命同位素等； 国防——X射线模拟源等； 环境——燃煤烟气的脱硫脱氮处理等。 利用加速器产生的电子束进行辐照处理正在成为环境保护的重要手段之一，电子束的工艺技术广泛适用于废气、废水和固体废弃物的辐照处理。 加速器在环境中的应用 废气处理 加速器在废气处理方面的应用主要是有害烟气的处理。 大气中的SO2与NOx是主要的污染物，其主要来自于烟囱排放的烟气。 高能辐射化学法是一类新型烟气脱硫脱硝技术，主要分为电子束辐射法（EBA）和脉冲电晕法（PPCP）两种。 加速器在环境中的应用 废气处理 电子束辐照法： 反应机理： 自由基生成—烟气中的氮、氧、水蒸气等吸收辐照电子束能量，生成大量反应活性极强的各种自由基； SO2及NOx的氧化—SO2及NOx被自由基等活性物氧化，生成硫酸和硝酸； 硫铵和硝铵的生成—硫酸