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污水处理:电子束水分解在污水污泥处理中的应用
时间:2021-04-20 17:09浏览次数:

污水污泥直接和间接放射分解

电离辐射(IR)的杀微生物作用是通过其直接(物理)和间接(化学)作用实现的。当高能电子相互作用与污水污泥物质,可发生分子的电离和激发(Borrely等人):

  • R. 1:XY  +  ë -  ➔  XY *  +  XY +  +  ë -

  • R. 2:XY +  +  ë -  ➔  XY *

  • R. 3:XY  *  ➔  X  •+  ÿ •

  • R. 4:XY  +  ➔  +  +  ÿ •

 

其中R. 1-电子激发和电离,R。2-重组,R。3和R. 4-碎裂,*-激发分子,+ /-/-阳离子/阴离子和•-自由基。

一旦施加了辐射,电子就可以与遗传物质或某些其他对生物体的持久性至关重要的细胞元素发生相互作用。这被称为直接效应,它可能最终影响细胞繁殖和存活的能力。的辐射的直接作用被认为是用于治疗病原体(Lemée等人玩一小部分),并且当所述污染物的浓度为≥0.1 M可以仅是显著,>去除的10%,有机化合物(威廉等人,)。

水辐射分解的结果是,形成了几种反应性物种,它们可以彼此进一步相互作用,还可以与污水污泥的组分相互作用(Cross and Jayaram )。这称为间接效应。在水处理过程中,自由基和过氧化氢可能直接在生物细胞中产生,从而导致其损坏或永久性损伤。生物材料的破坏效率与吸收的能量相关。在10 -7内几乎同时形成了活性还原反应性组分(e aq,水合电子和H•,氢自由基)和强氧化性自由基(OH•,羟基自由基)。s,并且浓度浓度顺序相同(表2)。这有利于降解可以通过氧化或还原去除的混合污染物,并且该方面将EB工艺与其他先进的氧化技术区分开来(Wang和Chu,)。表中给出了发生的反应表格1,1个,以及它们的速率常数。

H•,OH•和e aq以及H 2 O 2等主要物质都可以穿透有机分子,并且它们是最活泼的。

水辐照反应性物种的G

为了确定产生的基团的数量,可以使用G参数。G辐射化学产率(1)是每100 eV沉积在水中的能量产生(或破坏)的分子,原子或自由基的数量(Buxton等,)。

=Ñ Òö ˚F ˚F ö řé döé Ç ùË小号 100Ë V
1个

 

将电子注入水中后形成的主要反应化合物及其G值(中性条件)如下(Cross和Jayaram ; Engohang-Ndong等人; Nickelsen等人; Tobien等人Nickelsen等人。Wang and Chu ):

 

  • R. 5:H 2 O➔[2.7] OH•+ [2.6] e aq + [0.6] H•+ [2.6] H 3 O + + [0.45] H 2 + [0.7] H 2 O 2

 

使用吸收1 J能量后形成(或破坏)的以μmol产品为单位的SI单位G值,可以估算出反应性物质的近似浓度(Cooper等人):

C[R ç×Gv一个ü ë ř Ç
2个

 

其中C RC-反应化合物的浓度[μmol/ kg],D-施加剂量[J / kg]和GRC-反应化合物的G值[μmol/ J]。这可以通过将R.5中的值乘以0.1036来计算。

表中列出了在高剂量电子加速作用下,不同剂量的纯水中自由基,过氧化氢和水合电子的近似含量。 表22个(Cooper等人。)。

随着剂量增加,这种简单的估计可能不再严格准确,并且浓度可能被过高估计(直接作用的贡献增加)。但是,在污水污泥污染严重的环境中,反应性物种的作用被迅速抑制,该假设提供了可用于与有机或无机污染物反应的化合物的数量级估算(William等,)。 。近似除去率,可以计算出每个物种(3)(尼克尔森等人)。例如,下表列出了估计的e aq,H•和OH•对甲苯和苯去除的贡献。

其中,xyz污染物与xyz反应性物种之间反应的速率常数[mol -1 dm 3 s -1 ] xyzxyz自由基形成GÇ XX在污染物去除自由基贡献。

使用G值可以识别特定污染物的最重要的自由基,并且应该是设计存在特定污染物的废水或污水污泥电子束安装的第一步。表3
 

 

CķX×GX× 100 ķX×GX+ķÿ×Gÿ+ķž×Gž
 
 

 

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