6.3.4. Радіаційне очищення води

Радіаційно-хімічне очищення полягає у взаємодії продуктів радіолізу води з токсичними органічними та неорганічними речовинами та їх окисненням, оскільки радикали є найбільш активними окисниками та відновниками.

У воді під впливом радіоактивного випромінювання починаються складні процеси радіолізу. Спочатку утворюються нестійкі збуджені молекули Н₂О*, іони Н₃О⁺, Н₃О⁺*, тоді відбувається дисоціація води з утворенням радикалів (Н, ОН, НО₂, О^-), за участю яких утворюються хімічноактивні молекули Н₂О₂, Н₂. Одержані продукти і радикали, особливо ОН, вступають у реакції окиснення з багатьма органічними речовинами.

За участю радикала ОН проходить реакція приєднання до подвійних зв’язків:

ОН + =С=С=  =СОН–С=,

відщеплення водню від насичених вуглеводневих радикалів:

ОН + R–H R + H₂O.

Радикали вступають у реакції окиснення:

R + O₂  RO₂, RO₂ + R–H  ROOH + R,

іноді окиснення іде повністю до СО₂ і Н₂О.

Галогеновмісні вуглеводні під впливом активних радикалів легко розкладаються на нетоксичні сполуки:

CH₃Cl+3OHCl+CO₂+H₂O,

CH₃Cl+2НO₂HCl+CO₂+2H₂O.

Іонізуючу дію мають також рентгенівське та -випромінювання, яке глибоко проникає у воду, потік електронів, протонів, -випромінювання, осколки ядер, які не проникають у глибину води. Найчастіше для опромінення води використовують, рентгенівське випромінювання, радіоактивне випромінювання ізотопів ⁶⁰Co ¹³⁷Cs, опромінення пучком електронів з енергією в межах 0,15-10 МеВ (при вищій енергії виникає наведена радіоактивність води). Для цього використовують електронні прискорювачі, установки -випромінювання. Установки розташовують у спеціальних приміщеннях, захищених від опромінення свинцем, бетоном, часто установки працюють в автоматичному режимі.

Рентгенівським та -випромінюванням можна очищувати воду на досить великій глибині, електронним – поверхню води. Цей метод застосовують також для руйнування сполук, що надають воді запахи. Радіаційним методом очищають як питну, так і стічну воду, однак в останньому випадку доза опромінення повинна бути значно більшою.

Найчастіше радіаційне очищення застосовують до вод, які містять складні суміші органічних речовин, наприклад до стоків птахофабрик, нафтопереробних заводів. При дії -випромінювання окиснюються вуглеводні, феноли – до пірокатехіну та резорцину, потім утворюють високомолекулярні сполуки. Сульфіди у воді окиснюються до вільної сірки та оксидів сульфуру.

Рентгенівським випромінюванням добре очищається вода від поліхлорованих біфенілів, бензолу, галогенпохідних вуглеводнів, складних ефірів, причому окиснення іде до СО₂ і Н₂О.

Радіаційне очищення комбінують з іншими методами очищення, наприклад адсорбційним. Сорбовані активованим вугіллям органічні речовини дією -випромінювання руйнуються.

Радіаційно-коагуляційний метод полягає в утворенні важкорозчинних речовин. У стоках виробництва полімерів міститься велика кількість мономерних речовин. Після опромінення вони починають полімеризуватися, утворюють осади, які захоплюють решту забруднень. Так очищають стічну воду виробництв полівінілацетату поліметилметакрилату, полістиролу. Азобарвники та антрахінонові барвники у стоках після опромінення перетворюються в речовини, які легко осаджуються нітратною кислотою.

Радіаційно-флотаційним методом добре руйнувати поверхнево-активні речовини. Піна поверхнево-активних речовин, яка утворилася під час флотації, під впливом радіоактивного випромінювання в значній мірі руйнується завдяки окисненню. Так вдається окиснити навіть найбільш стійкі ПАР.

Радіаційне очищення з озонуванням є дуже ефективним. Озон взаємодіє з радикалами, які утворилися під впливом випромінювання, і при цьому додатково утворюються найбільш активні окиснювальні радикали ОН та НО₃. У результаті проходять ланцюгові радіаційно-хімічні процеси і більш повно окиснюються органічні речовини. Таким методом можна розкласти феноли, гумінові та фульвокислоти. Слід зазначити, що радіаційною обробкою озонованої води можна досягти її повного знезаражування, і під час проходження води по трубах не виникає повторного зараження мікроорганізмами.