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1、第十章 环境污染的辐射处理,污染物的辐射处理 指利用射线或高能电子等对环境中的污染物进行照射，促使被照射物发生变性、化学分解、氧化作用及生物消毒而达到去毒除污的目的。,污染物辐射处理的优点：高能射线对燃烧的废气、污水、污泥等固体废物处理，特别是生化法、焚烧法、化学法等难以处理的污染物具有重要意义；应用范围广泛；辐射处理不会向焚烧、弃海那样产生二次污染，能耗低；对污泥进行完全消毒时，辐射与氧、臭氧、氯、碘或加热同时使用时，能产生“协同”效应，其效果不是相加，而是能达到相乘的效果。,辐射处理方法的缺点 一次投资费用高，但从长期来看却较为合理。例如1MeV电子加速器对污泥处理费用为16元/M3，它的
2、含固量（溶液中可溶性固体和悬浮固体的总量）为5%，即每吨干燥污泥的处理费用为330元；而用焚烧法处理每吨需1000元；如果采用氯气消毒或废水处理，虽然价格便宜，但氯气处理后余氯可能与水中的氨和有机污染物生成有毒的氯胺、氯仿、氯酚等，容易造成二次污染。,第一节 生活污水及工业废水辐照处理一、辐射氧化作用 废水经辐照过程，通过产生氧化、还原、分解、凝聚等化学反应而直接减轻了毒性或使有害物质容易除去。废气中NO降解的原理是电子束能量被气体中的氮、氧、水和二氧化碳等主要成分吸收，形成离子和激发分子，在离子和激发分子向基态跃迁过程中产生自由基，这些自由基使NO氧化成硝酸，达到辐照降解的目的。,苯酚废水分
3、解是在氧存在下照射使较高浓度的苯酚以链式反应被分解，而在高剂量率且pH值小于时，苯酚生成黄白色粉末状聚合物沉淀。多氯联苯（PCB）在电气及涂料工业上广泛应用，辐照对碱性醇溶液PCB的脱氯反应，发现辐照对高浓度PCB效果很好，产物是联苯和氯，而氯最后生成NaCl析出。,二、辐照脱色作用 印染废水中有机污染物组分复杂且含量高、色度深、碱性大、水质变化大，是公认的难处理的工业废水之一，采用射线对废水进行辐照处理，只要染料是水溶性几乎都可脱色，对偶氮染料水溶液，2.0 kGy就能完全使废水脱色，若把辐照与氧化（加次氯酸）结合起来，则脱色的效果更为明显，并能用于处理那些用单纯的辐照法或单一氧化法难以处理
4、的染料废水。,三、辐照使污染物改性 污染物经辐照后可改变原有性状，由原来水溶性的变为沉淀物，由细菌难以分解变为细菌易分解而达到去污的目的。,水俣病患者,水俣病发病原因,“自杀猫”与水俣病,日本熊本县水俣湾，那里海产丰富，水俣镇等地有5万左右的居民，靠山吃山，靠水吃水。1956年，水俣湾附近却发现了一种怪病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。这种“怪病”日后成为轰动世界的“水俣病”，元凶是含汞的工业废水排放污染造成的，当汞在水中被水生物食用后，会转化成 甲基汞（CH3HgCl）。这种物质导致“水俣病”，通过活化分析可知道汞含量
5、。,水俣病的有机汞经过照射后可变为无机汞，有机汞是水溶的，可以沉淀物析出。酚类经照射后产生有机物自由基，最后变成二聚体而析出。芳香族化合物的自由基主要是H和OH，但是在废物中加入少量铁离子，并使溶液呈弱碱性，在辐照后发生交联与氧化铁一起沉淀就很容易被除去。,四、辐照杀菌 生活污水与工业废水中含有大量致病性细菌及病毒，采用辐照方法能有效地消灭它们，辐照灭菌原理将在第八章中重点论述。,第二节 污泥的辐照处理 目前污泥处置方式是土地利用、卫生填埋、焚烧、填海、厌氧消化、农用、热解、熔融、制烧建材等。西欧以填埋为主，美、英以农用为主，日本焚烧率全球第一，污泥处理后再农用是一条重要的途径。我国目前污泥尚
6、无稳定合理的出路，主要以农肥的形式用于农业，但城市和工业污泥内又含有大量的病菌、病毒、寄生虫卵等病原体，以及重金属、有毒物质等。,辐射处理污泥方便、快速，可较彻底地杀灭污泥中的病源物、虫卵等，在作物上施用可实现污泥农用的卫生化要求，风干的污泥可商品化直接施用于花卉、树木、草坪及高速公路绿化带等观赏植物，可实现污泥处置的无害化再利用。,辐射处理污泥优点：能杀死污泥中的微生物，消毒效果比热处理可靠；能防止污泥中的杂草种子发芽，但不影响正常种子的发芽；不破坏污泥中的有机氮化物，因此不会产生难闻的臭味；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；节省能源；不增加污泥的体积，设备简
7、单，操作方便。,第三节 燃烧废气的辐照处理 燃烧和生产工艺过程中排放的无用有害气体，主要污染物有三大类：（1）有害气体，如气化物、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、氟化氢、氯及氯化氢等；（2）烟尘，即燃烧过程中排放的黑烟（未完全燃烧的炭粒、煤粒）和飞灰；（3）粉尘，即生产中产生的颗粒物质。,伦敦光化学烟雾事件夺去四千多人生命。,自从20世纪30年代以来，比利时、美国、英国、日本等先后发生了烟雾事件，造成了很大的危害。最有代表性的是英国伦敦烟雾和美国洛杉矶光化学烟雾。伦敦烟雾主要是由硫氧化物引起的还原性烟雾；洛杉矶杉矶烟雾是由过氧化物和臭氧引起的氧化性烟雾。,NO与血红素结合，引起中毒；NO2强烈刺激
8、眼、鼻、呼吸系统使血红素硝化；光化学烟雾使头晕目眩，手足抽搐，腐蚀金属，危害树木、庄稼。,电子束烟气处理是一种等离子体技术，高能电子束照射除去烟气中含有的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx），回收产物变为氮肥（如硫酸铵及硝酸铵混合物）。原理是排烟中N2、O2及所含水分，经辐照后产生大量OH.、O.、HO 2.等氧化自由基，这些自由基与烟气中的SO2或NOX作用生成H2SO4和HNO3，雾状H2SO4和HNO3与注入反应器中的NH3相互作用生成白色粉状的硫酸铵及硝酸铵，这些副产物可以直接用作化肥。,第四节 固体废物的辐照处理 固体废物指人们在生产、生活及其他活动中产生的固态、半固态废物，如工厂
9、产生的废液残渣、废弃的电池、电器、包装材料等。高能射线对家庭厨房垃圾及农业垃圾进行处理，消毒灭菌后可用作动物饲料、工业原料及能源而加以利用，是一种具有巨大潜力的资源，以色列在1975年就建立了日处理量为100300吨的固体废物辐照装置。,对高分子固体废物，采用加热降解法虽然能把聚合体分解为单体，但工业化成本高，还可能污染空气，辐射可以使它们发生交联或裂解反应，辐射交联反应可改善高分子材料的性质，辐射降解在降低聚合物分子量同时，可调节某些高分子材料的分子量分布，也改变了制品的某些性质，如废弃的聚四氟乙烯、聚丙烯、纤维素等高聚物。,辐照方法可使聚四氟乙烯（PTFE）裂解成一种分子量为10100 K
10、D的蜡状粉末，这种粉末具有优良的润滑性、抗静电性，能与其他塑料具有良好的互混性，是一种性能优良的新型润滑剂及脱模剂。,世界范围每年要抛弃几百万吨废旧塑料，其中大部分直接丢入海洋，许多垃圾聚积在海洋和陆地上，便形成了白色污染。聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料，用于制作汽车挡泥板、通风管、风扇、家用品、玩具、器具注塑件等。,无规立构聚丙烯（APP）的支链原子无规则分布于主链的两侧，至今还没有找到有效的利用途径。把APP溶解于接近沸点的CCl4中，用射线辐照发生氧化降解，最后生成了光敏性聚合物，这种光敏聚合物与聚乙烯互溶性良好，把10%的改性APP与聚乙烯混炼制成的薄膜在阳光下能分解，用于制作可降解的农用光解薄膜。,纤维素多糖的辐射降解 高能射线辐照纤维素能破坏其结晶性，加速水解反应，提高葡萄糖得率。对木材纸浆照射1000 kGy，葡萄糖收率可达70%（以纤维素为基准），工业生产关键问题是如何降低所需剂量，纽约大学研究结果认为对废报纸浆预辐照100 kGy，然后加入稀酸在搅拌下高压加热到232，葡萄糖得率可达50%。,20世纪是能源、材料、环境保护和人体健康，即环保保健相互联系的世纪。它明显突出环保保健这一特征，开发生物可降解材料是大势所趋，它是解决当前“塑料垃圾”问题的有效途径，而纤维素多糖类完全可通过辐射降解方法，具有广泛的应用前景。,
