典型金属化合物影响飞灰中二噁英生成的机理研究

摘要

本文针对垃圾焚烧飞灰中二噁英的生成影响因素做三方面的探究。第一部分是在分粒径的基础上建立飞灰物化特性表征以及飞灰中二噁英、多氯联苯和多环芳烃含量及分布的测定。试验所用飞灰来自垃圾焚烧炉排炉电厂，采样位置分别为炉膛出口和袋式除尘器。使用到的物理化学表征手段包括激光粒径分析, SEM-EDS，XRD和XRF。主要目的是核查这种离线的飞灰分析能够多大程度上补充垃圾焚烧电厂常规的污染检测以及补充对该类型焚烧电厂生成 PCDD/F、PCB和PAH潜力的认识。分析结果显示样品中粒径分布、形貌特征以及元素含量受到采样位置的影响，而元素的挥发特性是影响其整体和表面分布的最主要原因，样品中沸点较低的S、Cl、Zn、Cd、As、Se和Hg的含量随着粒径的减小明显增加。随着采样位置和样品粒径的变化，PCDD/Fs和PCBs含量和分布的变化趋势相似，而PAHs在两个样品中总含量变化不大，与其生成机理有关。
　　第二部分则探究二噁英从头生成中CuCl2和Fe2O3共同作用下二噁英生成趋势。CuCl2和 Fe2O3都能充当二噁英排放过程中的催化剂，而 Fe2O3是铁矿石烧结灰中的重要成分影响烧结灰中二噁英的指纹特性。本文以NaCl、活性炭、SiO2和相应的金属化合物为原材料配置9种不同组成的模拟飞灰，从头生成试验条件为停留时间1h，温度350°C，试验气氛为90％N2/10%O2，探究Fe-Cu催化下生成二噁英的含量以及分布特性。试验设置三种不同的铁铜质量比，分别为1：1，10：1和100：1来探究Ryan提出的两种金属之间可能存在的协同作用。结果表明无论是不存在铜元素的情况还是铜含量固定在0.1%，当铁含量从0增加到10.1%，PCDD/Fs的生成量略有增加，而当铜的含量从0增加到1.1%时，无论是PCDD/Fs的生成量还是平均氯化程度都剧烈增加。本文还将试验得到的二噁英分布特性与典型垃圾焚烧电厂及铁矿石烧结厂排放的二噁英分布进行对比。
　　第三部分利用主成分和聚类分析的方法对收集整理的二噁英数据进行分析，实现两种方法的相互印证，为后续的研究提供新的思路。

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第一章 绪论

1.1 二噁英简介

1.2 垃圾焚烧飞灰表征特性

1.3 统计分析方法在二噁英数据处理分析中的应用

1.4 本文研究内容和意义

第二章 试验方法介绍

2.1 飞灰表征方法

2.2 有机污染物检测方法

2.3 数据分析方法

第三章 垃圾焚烧电厂飞灰特性表征

3.1 飞灰来源及粒径分布

3.2 飞灰基本物理特性与采样位置的关联

3.3 分粒径飞灰中主要元素的体分布和表面分布

3.4 分粒径飞灰中重金属元素的体分布和表面分布

3.5 分粒径飞灰中二噁英、多氯联苯及多环芳烃的含量及指纹特性

3.6 本章小结

第四章 铁、铜化合物对模拟飞灰中二噁英生成催化试验

4.1 试验装置

4.2 模拟飞灰配制

4.3 试验目的及方案

4.4 实验结果

4.5 铁的含量对模拟飞灰中二噁英生成的影响

4.6 铜的含量对模拟飞灰中二噁英生成的影响

4.7 铁和铜的共同作用分析

4.8 试验结果中二噁英指纹特性分析

4.9 低氧气氛下二噁英的生成

4.10 本章小结

第五章 二噁英数据统计分析初步结果

5.1 二噁英数据统计整理结果

5.2 初步数据分析结果

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文总结

6.2 主要创新点

6.3 不足之处及研究展望

参考文献

作者简历