核技术在环境领域中的应用

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1、第七章核技术在环境领域中的应用2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用2主要内容第一节辐射技术在环境中的应用第二节核分析技术在环境领域中的应用第三节环境科学中核技术的应用前景2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用3核技术诊断与辐照治疗辐射育种、辐射不育防治虫害和同位素示踪等。检测与分析,辐射加工通过测定碳-l4的浓度测定文物、化石、煤炭等的年代。环境污染治理和分析检测我国的10MeV直线感应加速器中国第一颗原子弹爆炸烟云核物理和放射化学等基础研究。优化的E

2、DTMP结构2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用4核技术在环境科学及环境保护领域中的应用：引言辐射技术核分析技术环境废物处理：处理废气、废水、固体废物，如利用电子束去除SO2/NOx等环境样品分析探测：具有众多常规非核技术无可替代的特点，例如高灵敏度、准确度和精密度、高分辨率（包括空间分辨率和能量分辨率）、非破坏性、多元素测定能力等2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用5第一节辐射技术在环境中的应用电离辐射电磁辐射带电粒子射线不带电粒子射线X射线射

3、线射线，+射线电子束，射线，质子射线氘核射线，重离子束介子束等中子辐射技术非电离辐射绝大多数电离辐射是由核反应堆、加速器以及放射性同位素源产生的。2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用6一、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)脱硫脱硝波兰用俄罗斯生产的加速器净化劣质煤燃烧产生

4、大量SO2与NOx。日本利用俄罗斯生产的加速器净化烧垃圾时所产生的烟雾。例如2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用7脱硫脱硝工业化试验装置工艺流程简图实验装置组成：烟气参数调节系统、加速器辐照处理系统、氨投加装置、副产物收集装置、监测控制系统。2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用8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

5、尾气，有气味、有毒的气体及焚烧炉的废气等。电子束剂量需求高，电能需求大，运行费用高，辐照后气溶胶的过滤等。（1）自由基生成（2）SO2及NOx的氧化（3）硫铵和硝铵的生成EBA的反应机理：EBA的优点：EBA的缺点：2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用9二、废水处理水污染是当今全世界非常关注的一个严重问题。人类生产活动的逐渐多样化，使废水中的污染物质组分越加复杂，仅使用活化污泥等传统的处理水方法已不可能彻底解决所有的废水净化，因此需要更有效的废水处理技术。辐射处理废水始于1

6、956年，最初的研究主要是针对废水消毒。20世纪70年代初，美国的迈阿密建立了一套大规模电子加速器，用于废水和污泥的处理研究。20世纪80年代，在全世界范围内有许多有关水和废水辐射处理的基础研究和工业实践。2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用10研究和应用现状日本高崎的原子能研究所用电子束和γ射线进行废水和污泥的辐照处理研究，日本东京的首都同位素研究中心自从1983年起便集中研究辐射处理填埋废渣的浸出物，以减少微生物和破坏有毒的有机污染物。在美国，用高能电子处理家庭废水始于

7、1980年麻萨诸塞州首府波士顿的鹿儿岛废水处理厂。前苏联利用辐射技术净化废水在沃罗涅日市的Voronezh合成橡胶厂已得到工业应用，辐射装置有两条生产线，分别装备ELV型电子加速器(能量0.7~1.0MeV，功率50kW)，处理橡胶加工废水中的难降解物质，电子束辐照处理后废水中的污染物得到初步降解，其可生化性显著提高。再结合生物化学法处理，得到了很好的效果。我国的辐射研究和辐射应用事业始于二十世纪中叶，利用核辐射技术对环境废物处理已有近三十年的发展历史，上海交通大学、中国科学院上海应用物理研究所等

8、单位都曾经进行过电子束辐照处理难降解有机废水的研究。2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用11废水辐照处理的功能去除有机污染物（TOC、BOD、COD）杀菌去除无机污染物2021/10/7核技术应用概论——核技术在环境领域中的应用12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100kGy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