当前位置: 首页 行业资讯 水业新闻 正文倾覆性新手艺：操纵电子束处置污水 原创 - IWA全球水行业动态 2023-10-02 06:57 颁发在英国 图片 传统的污水处置偏重在以避免疾病传布和避免污染。但是，生齿的增添、工业的扩大、以发布日期：2023-10-05来历：倾覆性新手艺：操纵电子束处置污水 原创 - IWA全球水行业阅读次数：94焦点提醒：倾覆性新手艺：操纵电子束处置污水原创 - IWA全球水行业动态 2023-10-02 06:57 颁发在英国传统的污水处置偏重在以避免疾病传布和避免污染。但是，生齿的增添、工业的扩大、和水资本的严重欠缺，促使公用事业部分采纳加倍务实的方式来治理污水，并将其视为再生水、能源基质和营养物资的机遇。这一方针正在鞭策立异和采取全球合用、经济上可延续和高度可扩大的新手艺。迄今为止，可以或许使污水处置受益的一种潜伏手艺一向与制药业有关。电离辐射手艺采取伽马射线（gamma）、电子束（eBea倾覆性新手艺：操纵电子束处置污水原创-IWA全球水行业动态2023-10-02 06:57颁发在英国

传统的污水处置偏重在以避免疾病传布和避免污染。但是，生齿的增添、工业的扩����ȫվAPP大、和水资本的严重欠缺，促使公用事业部分采纳加倍务实的方式来治理污水，并将其视为再生水、能源基质和营养物资的机遇。这一方针正在鞭策立异和采取全球合用、经济上可延续和高度可扩大的新手艺。迄今为止，可以或许使污水处置受益的一种潜伏手艺一向与制药业有关。电离辐射手艺采取伽马射线（gamma）、电子束（eBeam）或 X 射线手艺来建立基质，可以处置微生物和污染物，如多氯联苯 (PCB)、全氟和多氟化合物 (PFAS) 和三氯乙烯 (TCE)，乃至可以有用处置痕量污染物（百万分之一或十亿分之一）。电离是如斯高效，以致在曾被认为是难降解的有机份子此刻也能被极低剂量的电离所粉碎降解。电离手艺为什么被轻忽？在情况利用中利用伽马辐照手艺其实不新颖。早在 20 世纪 50 年月，就有报导强调了这项手艺对各类污水的价值（Lowe 等人，1956 年；Praveen 等人，2013 年；Chmielewski 和 Han，2017 年；Wang 等人，2022 年）。美国、德国、日本、波兰、加拿年夜、印度、中国、奥地利和前捷克斯洛伐克等多个国度已在尝试室和中试范围进行了测验考试。表 1 列出了实验范围和周全范围的伽马射线和电子束项目。环保行业轻忽这项壮大手艺的缘由之一，多是由于最初的手艺是利用放射性钴-60 发生伽马射线作为电离辐射源。但是，时期已变了。今天，当世界上提到电离辐射手艺时，首要指的是电子束手艺。这项手艺在坚忍性和靠得住性方面获得了多项前进，今朝已被常规用在医疗装备的消毒。钴-60 的利用已跨越 65 年，拯救了数百万人的生命，并为医药、农业和工业等部分带来了经济效益。但是，在污水处置厂中利用放射性同位素的平安问题和获得放射性同位素钴-60 的经济性问题，使得这项手艺活着界很多处所的环保财产中难觉得继。一些国际机构帮助了用在烧毁有机污染物（如微生物病原体和人造有机污染物）的电离手艺研究。在美国，水情况研究基金会（WERF）、计谋情况研究与成长打算（SERDP）和情况庇护局（EPA）帮助了年夜量研究，以证实电子束手艺在烧毁固体基质和液体介质（包罗泥土、污水、污泥和地下水）中的全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）方面的适用性。一些出书物强调了电子束手艺降解全氟辛烷磺酸的机理和用处，包罗美国能源部发布的一份综合钻研会陈述，具体介绍了知足情况部分需求所需的装备手艺规格。电子束可由现成的商用装备发生，这些装备被称为电子加快器。加快器有多种类型，如 Dynamitrons、Rhodotrons 和直线加快器，这些装备有北美、欧洲和亚洲制造商出产。分歧装备的特点是所能发生的电子能量分歧，系统功率也分歧。电子能量（以百万电子伏特为单元）决议了电子束穿透水/污泥的深度，而电子束功率（千瓦）决议了系统的吞吐量，利用参数剂量（以千格拉为单元）则暗示沉积的能量。电子束手艺其实不新颖。它正敏捷成为医疗装备灭菌、食物巴氏杀菌和农产物跨境植物检疫处置的首选手艺。电子束手艺不但是一种高效的消毒和情况污染修复手艺，并且研究注解，它可以成为水和废水处置行业中替换几种经常使用手艺的倾覆性手艺，如紫外线消毒、臭氧消毒和可能的污泥热水解。在韩国进行的研究注解，即便利用 6 千戈的极低剂量，甲烷的发生量也到达了 231 立方米/天，而消化逗留时候仅为 10 天。由此发生的污泥粘度下降，脱水结果可能获得改良。初步研究注解，利用 100 千瓦 eBeam 系统（包罗中温好氧消化池 (MAD)）的 1 亿加仑/日处置厂的每干吨总本钱约为 293 美元。要真准确定 eBeam 手艺与热水解手艺比拟的本钱效益，还需要进行具体的比力研究。图：电子束废水处置系统的数字结果图 （来历：清华年夜学 王建龙）虽然有年夜量的经验数据证实了电子束手艺的经济价值和手艺结果，但今朝还没有超年夜范围的处置举措措施采取这类手艺。除中国有效在处置工业废水和病院废水的电子束处置厂以外，西方国度没有任何正在运行的电子束处置举措措施。造成这类环境的缘由可能有几个，此中最主要的是环保界很少采取本身不熟习的手艺。这类不熟习多是因为在本科生和研究生课程中缺少对该手艺的接触。我们需要配合尽力，在情况工程界推行这项手艺。全球都在强调可延续手艺，以实现可延续成长方针，这就要求情况界更好地领会若何操纵这项手艺来操纵电子，为将来的世界供给洁净和动力。作者：本文作者Suresh D Pillai 是美国德克萨斯农工年夜学食物科学与手艺系份子微生物学传授兼国度电子束研究中间主任；Andrzej G Chmielewski 是波兰华沙核化学与手艺研究所所长；王建龙是中国清华年夜学核能与新能源手艺研究院副院长。电子束手艺：电子束手艺与伽马射线手艺的首要区分在在，电子束手艺不依靠放射性同位素。相反，它利用电力在工业范围的 电子加快器 中将电子的能量提高到 1000 万电子伏特（10 MeV）。这些高能电子对水份子的辐射分化极其有用。水自由基阳离子（H2O-+）和预水合电子（e-水合）的构成是水的首要辐射分化进程。这两个反映都以年夜约 10-16 秒的速度进行。自由基阳离子很快（约 10-14 秒）掉去一个质子，与临近的水份子构成羟基自由基，反映进程以下 H2O-+ + H2O g-OH + H3O。羟基自由基（-OH）的反映性极强，是该手艺很多有益特征的来历。-OH 和电子水（e-aqueous）的相对含量取决在水介质的 pH 值。在碱性前提下，电子水常常占主导地位，而在中性或酸性前提下，-OH 占主导地位。总的来讲，水的辐射分化可以暗示为 e-（电子）+ H2O g[2.6] eaq- +[0.55]H-+[2.7] H3 O+ +[0.7] H2O2+[2.6]HO-+[0.55] H2，此中括号内的数值代表 G 值（接收 100 kV 能量发生的物资数目）。电子束手艺改变了传统的模式，由于它利用通俗电力，在不添加任何化学物资的环境下同时发生还原和氧化进程。这些壮大的氧化还原反映几近是刹时产生的，可以说是一种高级氧化还原进程。除活性物种外，高能电子还能对 DNA、RNA 和有机污染物份子等有机份子造成直接侵害。是以，不管是直接机制仍是间接机制，都使这项手艺极其有用和省时。英文原文：https://www.thesourcemagazine.org/harnessing-electrons-seizing-the-potential-of-transferable-technology/