Радиационно-химические процессы

Радиационно-химическими называют такие технологические процессы, в ходе которых главным двигателем являются х-лучи, -лучи, электроны, протоны, нейтроны,  и -частицы и т.п..

Источником получения этих излучений являются реакторы, ускорители частиц, радиоактивные изотопы и т.п.

Под действием ионизирующего излучения из внутренних оболочек атомов сырья выбиваются электроны, которые вызывают глубокие химические преобразования в сырье.

Радиационно-химические процессы широко используют в технологии для получения веществ с заранее заданными свойствами и веществ, которых другим способом получить невозможно.

Радиационно-химические процессы используют в процессе полимеризации и вулканизации высокомолекулярных соединений, синтеза некоторых веществ, очищения сточных вод, твердых и газовых отходов промышленных предприятий и т.п. Радиационная вулканизация каучука, по сравнению с традиционным способом, которые проводят при температуре 180-200°С и давлении 15-20 МПа, имеет большое технико-экономическое значение, поскольку трудоемкость и энергоемкость меньше, а качество полученной продукции лучше. Радиационно-химический синтез широко используют при изготовлении веществ, необходимых в процессе производства моющих средств, поверхностно-активных веществ, смазочных масел, ядохимикатов и т.п. Радиационно-химическое очищение воды и бытовых и промышленных отходов применяют очень широко. При облучении естественная вода дезинфицируется, и из нее выходят газы, сточные воды очищаются от фенола и т.п. Твердые отходы после радиационно-химического очищения используют в сельском хозяйстве, как удобрения. Широко используют в промышленности радиационное очищение выхлопных газов от оксидов серы, азота и т.п.

Основные недостатки радиационно-химических процессов - губительное влияние радиации на работников, которые обслуживают источники излучения, и необходимость обязательного захоронения радиоактивных отходов (стронция, цезия и т.п.)

Фотохимические процессы

Фотохимическими называют такие технологические процессы., которые вызываются светом или происходят под его действием.

Механизм фотохимических процессов основан на активации молекул реагирующих веществ (составных сырья) при поглощении ими порций световой энергии. При поглощении света изменяется электронная структура молекулы, электроны на внешних оболочках атомов возбуждаются, и молекулы становятся способными к преобразованию.

Фотохимические процессы разделяют на три группы:

1. Процессы, которые после поглощения реагирующими веществами (сырьем) световой энергии проходят самостоятельно. Для этих процессов свет является лишь возбудителем. Их применяют, например, при хлорировании углеводородов, синтезе полимеров, образовании хлористого водорода и т.п.

2. Вторая группа фотохимических процессов требует беспрерывного подведения световой энергии к реагирующим веществам. Как только подача света прекращается, процесс останавливается. Такие фотохимические процессы происходят в живых организмах, растениях, солнечных батареях, фотоделе и т.п.

3. Процессы, при которых свет поглощается не реагирующими веществами, а катализатором, который ускоряет процесс - фотокаталитические. Роль фотокатализаторов могут выполнять оксиды металлов. Эти процессы лежат в основе производства органических веществ и т.п..

Большое количество продукции, которое вырабатывают с помощью фотохимических процессов, может быть получено другими процессами (например, термическим). Тем не менее, преимущество предоставляют фотохимическим, поскольку легко регулируется скорость реакции, получают очень чистую продукцию, маленькие затраты энергии и т.д.

Рассмотренные выше электро-, фото-, радиационно- и биохимические процессы по механизму (кинетике) сходны с каталитическими, но стимуляторами ускорения реакции здесь служат соответственно потоки электронов, света, ионизирующих излуче­ний и биокатализаторы (ферменты, гормоны и витамины). Данные процессы протекают в реакторах, называемых ваннами. Они сочетаются с различными преобразователями энергии: выпрямителями электрического тока, электроизлу­чателями, изотопными и рентгеновскими установками, ядерными реакторами и т д. Электрохимические процессы широко применяются для производства газов, ще­лочей, цветных металлов, в гальванопластике (антикоррозионные и декоратив­ные покрытия), медицине; фото- и радиационно-химические процессы — в орга­нических синтезах, производстве высокомолекулярных соединений (ВМС) и их упрочнении (например, вулканизация каучука)..

Неисчерпаемы возможности плазмохимических процессов, для которых разраба­тываются установки с низкотемпературным (10³ - 10⁵ К) лучом на базе электродуговых, струйных и индукционных плазмотронов. Они найдут применение в органических син­тезах, при получении азотной кислоты (например, методом окисления атмосферного азота кислородом) и других соединений, которые невозможно синтезировать в обыч­ных условиях.

Широко применяется в промышленности ультразвук. Он особенно эффек­тивен как управляющее воздействие на ход таких технологических процессов, как кристаллизация, полимеризация и сушка.

Применение новейших достижений науки в химической технологии открывает громадные перспективы интенсификации производства, повышения его эффективно­сти и качества продукции, на что ориентирует химиков рыночная экономика.