高功率脉冲技术在环保领域的应用.ppt

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1、高功率脉冲技术在环保领域的应用张永民张硕一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性二、催化剂失活与再生高功率脉冲技术是当代高新技术的支撑学科之一；它以慢的方式储存能量，然后，借助各种开关的快速切换实现脉冲压缩、功率放大、用很短的时间、很高的强度以单个脉冲或受控的重复脉冲形式，将高功率电磁能量瞬间释放给负载。各种高功率负载以不同的物理原理将高功率电磁能量转换为所需要的能量形式，在可控的区域形成极端的物理环境（高能量密度、高功率），实现一般功率下所不能实现的功能。高功率脉冲技术介绍等离子体辐射X射线激光离子束电子束EMP、超宽带微波辐射微波负载脉

2、冲传输与阻抗匹配脉冲储能(脉冲成形、压缩、传输)初级储能初级能源脉冲功率系统sns负载电热炮高能激光武器电磁炮激光聚变电源ms-ms水中冲击波随着化学工业的发展，在工业生产和人类生活中引入许多有机毒物，对人类的生产生活带来了严重的危害。例如：在印染、医药、化工、造纸、酿造等行业产生的大量高浓度有机废水经达标排放后，仍含有多种难以降解的有机毒物，并在水环境中残留，具有一定的生物积累性和“致癌、致畸、致突变”的毒性，已给水环境带来严重威胁。毒物是指在一定条件下，经生物体吸收后，引起生物机体功能性或器质性损害的化学物质。目前，已有超声波处理、光

3、催化氧化、电催化氧化、膜生物反应器和化学催化氧化等治理新技术的研发，指导重点污染行业实施清洁生产。一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性以强电磁脉冲或电离辐射降解有毒难降解有机污染物是一个新的技术方向，尚未得到有效的发展。因大功率纳秒脉冲产生装置或设备的工业化水平较低，脉冲电磁、电离辐射降解有机污染物的应用不够广泛。有毒难降解有机污染物（如化石燃料中的有机硫和有机氮、二恶英、农药、染料等）引起的环境污染已成为21世纪影响人类生存与健康的重大题目。一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性二恶英(dioxin)是指含有二个或一个氧键连结两个苯环

4、的一类含氯有机化合物的总称，也即是氯代二苯并二恶英(polychlorinateddibenzo-p-dioxins)，简称PCDDs和氯代二苯并呋喃(polychlo-rinateddibenzofurans），简称PCDFs的统称，其严格的学术名称应该是聚氯化二苯二恶英。氯原子取代数目不同而使PCDD和PCDF各有八个同系物(它们的化学结构相似，性质也具有一定的相似性)，每个同系物随氯原子取代的位置不同又存在众多异构体，总共210种，其中75种氯代二苯并二恶英和135种氯代二苯并呋喃。实际上，环境中的二恶英以混合物形式存在。一、脉冲强

5、电磁、电离辐射降解有机物毒性PCDFs由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环。每个苯环上的氢原子都可以被1～4个氯原子取代，由于取代的位置和数量的不同可形成210种异构体(PCDDs有75种、PCDFs有135种)。一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性二恶英有两种形态：挥发性的气体二恶英和颗粒状的固态二恶英。它们在环境中都能长时间存在，且随着氯化程度的增强，PCDD／Fs的溶解度和挥发性减小。二恶英仅在有机溶剂中溶解，水几乎不能溶解。容易生成的温度是180—400℃，分解温度在700℃以上。在人与动物体内及受3lOnm左右紫外线照射时缓

6、慢分解，在脂肪中高度分解。对酸、碱稳定，土壤吸着性高，挥发性低。自然环境中的微生物降解、水解及光分解作用对二恶英分子结构的影响均很小。例如，TCDD(四氯二苯异二恶英，共有22个异构体)具有很低的蒸发压，25℃时仅为2.3×10-4Pa，熔点3O5℃，在水中的溶解度仅为0.2g／L，且热稳定性好，即使温度高达700℃也不会分解。一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性大量研究表明，很低浓度的PCDD／Fs对动物可表现出致死效应。人体暴露在很低浓度的PCDD／Fs环境中。可引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调等

7、。并可导致染色体损伤、心力衰竭等。其最大危险是具有不可逆的致畸、致癌、致突变“三致”毒性。PCDD／Fs是迄今为止发现过的最具致癌潜力的物质(致癌毒性是曲霉素的10倍、3，4一苯并芘的数倍)。国际癌症研究中心已将其列人人类一级致癌物。科学家们甚至担心人类的进化是否会被这类物质而终止。一、脉冲强电磁、电离辐射降解有机物毒性在PCDD／Fs众多异构体中。其毒性可相差1,000倍。有17种2，3，7，8位置被氯取代的化合物毒性最明显；其中又以2，3，7，8一四氯二苯对二氧芑(简称TCDD)毒性为最大。大致相当于沙林的10倍、氰化钾的1000倍、

8、砒霜的900倍；其皮肤接触毒性是DDT农药的20,000倍。摄入毒性是DDT农药的4000倍。PCDD／Fs是目前世界上毒性最强的剧毒化合物。1盎司(28.35g)就足以置100万人于死地。一