核辐射技术在环境污染治理中的应用.docx

核辐射技术在环境污染治理中的应用摘要本文首先介绍了核辐射技术的基本概念，然后讨论了电子束辐照和γ射线辐照在工业废水，废气及於渣处理的机理及其应用，说明了辐射技术在环境保护中具有其它技术和方法不可替代的作用，指出了辐射技术在环境保护中存在的问题和发展方向。关键词环境保护核辐射技术环境污染治理γ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。间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。核辐射主要是α、β、γ三种射线：α射线是氦核，β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。γ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γ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效果。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；节省大量能源。辐射不会带来二次污染，安全可靠，特别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fBOD)和化学需氧量(COD)o2．使废水更稳定，使难以降解的化合物转变成比较容易被生物或化学氧化的形式降解。3．消灭废水中的病菌，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。采用γ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还原作用造成有机物的降解。通常情况，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，它的定义是每吸收1000V射线能量所生成产物的分子数另外，通过改变辐照反应体系和条件(如氧气浓度、pH、微量添加物等)，可控制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，同时抑制还原性物质(如H•、e)的产生。Pikaev等利用γ射线对含酚废水进行处理试验，考察了氧气辐照剂量率(单位时间中的辐照剂量)等参数的影响。结果表明，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。Hashimoto等研究了电子柬对工业含蒽醌染料废水进行辐照脱色、降解处理。结果表明，芳香环的脱色、降解程度随氧含量增加而增加，而氧含量达25％时，其脱色效果与用纯氧鼓泡体系几乎相同。此外，研究还表明染料脱色、降解效果与染料自身性质有关，辐照剂量相差2个数量级，一般在10Gy以上。Pikaeo等还曾用γ射线对含氰废水进行处理，研究了辐照剂量率、氧浓度、氰化物浓度等因素的影响，得出在静态条件及流动体系中，约2kGy的辐照剂量可使浓度为26mg／L的含氰废水中的氰完全分解。殷敬文等曾研究不同剂量、不同CN浓度下氰化物的分解及其分解产物，结果表明，在稀水溶液中CN的辐解是由辐射的间接效应引起的，他们还进一步研究了水中杂物存在时对CN分解效果的影响。辐射技术还可用于含重金属离子废水的处理，SchmellingI、Mahnaz等分别利用电子束和γ射线对含Pb和Hg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。因此，在此情况下，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e。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。当使用剂量为3kGy时，浓度为0．O01mg／L的Hg可完全去除；而0．001mg／L的Pb则较难去除，当辐照剂量为40kGy时其去除率只有96％。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。Sakumoto等研究认为，辐射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。还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，达到了较好的效果。上一页12下一页二、核