本文是对生活垃圾焚烧飞灰中二恶英(PCDD/Fs)从头合成机制的研究,该研究由黄鹤、彭亚旗和陆胜勇共同完成,文章中揭示了飞灰的粒径分布与二恶英生成之间的关系,并进一步探讨了如何通过控制飞灰粒径来减少二恶英的生成。
研究中提到的典型流化床生活垃圾焚烧炉飞灰的粒径分布,指出了37~74 μm粒径区间的飞灰占到了总质量的56.0%,这一发现对于理解飞灰的物理特征具有重要意义。研究还发现不同粒径的飞灰在元素分布上差异不大,但小于37μm粒径的飞灰含有较多的铜(Cu)和氯(Cl),并且比表面积较大。比表面积大的飞灰可能为二恶英的生成提供了更多的反应活性位点,这是影响二恶英生成量的一个重要因素。
在研究中,通过分析所有飞灰样本发现,多氯二苯并对二恶英(PCDDs)的浓度低于多氯二苯并呋喃(PCDFs)的浓度。从头合成(de-novo)过程中,生成的主要是PCDFs,且更倾向于生成高氯代的PCDDs以及所有的PCDFs。PCDFs是一类具有高毒性的污染物,它们的生成对环境和人体健康构成巨大威胁。
研究还发现,硫化物(SO2)对于从头合成PCDD/Fs具有显著的抑制作用。这一发现为实际垃圾焚烧炉尾气处理提供了新的思路,即通过添加或增加烟气中的SO2含量,可以有效减少PCDD/Fs的生成。这不仅能够降低烟气处理装置的压力,还能帮助达到更为严格的PCDD/Fs排放标准。
文章中还提到,生活垃圾焚烧过程中,低温异相生成反应是PCDD/Fs的主要来源,而从头合成机制在低温异相生成反应中占有很大比例。由于飞灰在PCDD/Fs的生成过程中提供了所需的碳源、氯源和催化金属等,飞灰粒径的大小直接影响到这些物质的释放和反应活性。因此,通过控制飞灰粒径,可以有效控制二恶英的生成量。
当前国内的生活垃圾焚烧炉排放标准已经非常严格,新的排放标准甚至达到了0.1ng I-TEQ/Nm³(毒性当量浓度)。面对如此严格的排放要求,研究如何减少二恶英的生成,从而减少尾气的污染,具有重要的实际意义。
文章中提及的粒径分布研究为实现上述目标提供了科学依据。通过分析,研究者发现了特定粒径区间的飞灰对于二恶英生成的贡献更大,因此,针对性地调整垃圾焚烧炉的操作参数,比如燃烧温度、流化速度等,以改变飞灰的粒径分布,可能会成为控制二恶英排放的有效方法。
这项研究为我们提供了一种通过调整飞灰粒径来控制二恶英生成量的新视角,并指出了SO2在抑制二恶英生成中的潜在作用。这些研究结果对于未来生活垃圾焚烧炉的设计和运行具有重要的指导意义,并对实现更严格的环保排放标准提供了技术支撑。