焚烧飞灰中二噁英低温自催化脱氯的产物归趋与反应诱导机制

生活垃圾焚烧飞灰是我国控制二噁英排放增长趋势、履行斯德哥尔摩公约必须重视的对象。低温自催化脱氯是实现焚烧飞灰中二噁英削减的有效技术，但脱氯的反应途径、产物归趋和关键组分的作用机制等机理问题依然不明。本项目以焚烧飞灰中二噁英的低温自催化脱氯机理为研究对象，综合采用多种有机物结构分析和物种形态分析方法，对二噁英脱氯产物进行鉴定和定量检测，解决脱氯产物归趋和物料平衡问题。研究焚烧飞灰中氢供体和电子供体的种类及其参与脱氯反应的机理，结合反应物和最终产物的分布及定量关系，确定二噁英低温自催化脱氯的反应途径，获得不同反应途径对二噁英脱氯的贡献率。研究焚烧飞灰组分对二噁英脱氯的活性，确定与高效脱氯相关的关键活性组分。在此基础上，选择焚烧飞灰中典型活性组分为对象，揭示其对二噁英脱氯反应的诱导机制，为实现二噁英脱氯技术的精确条件控制、工艺优化和建立标准化技术体系奠定理论基础。

以实际飞灰为研究对象，采用快速萃取方法，研究了飞灰中及类似介质中氯苯和多氯联苯的分布，以及其低温自催化效果，确定飞灰低温自催化主要活性物质为Ca化合物和过渡金属，Ca化合物的活性更为明显。.以六氯苯（HCB）为模型污染物，研究了焚烧飞灰中脱氯活性物质过渡金属和Ca化合物在HCB脱氯中的作用。在Ca化合物中，CaO和CaSiO3对HCB脱氯的促进作用较明显，CaCO3基本没有促进作用；而Cu对HCB脱氯的促进作用不明显，因此焚烧飞灰中HCB脱氯的主要活性物质是Ca化合物。脱氯的有机产物分析结果表明，脱氯/加氢反应不足以解释飞灰中HCB低温脱氯途径，有可能存在其他重要途径。.鉴定了CaO中HCB脱氯反应的产物形态，具有石墨平面结构的无序碳的形成揭示了脱氯/缩合反应的发生。脱氯/缩合反应始于HCB分子从固体介质中获得电子形成阴离子，随后HCB阴离子脱氯形成了自由基，自由基之间的缩聚形成无序碳。在此过程中，CaO提供自由电子，并作为Cl离子受体。. 定量分析了CaO中HCB低温脱氯聚合产物，并研究温度、时间对其脱氯途径的影响。结果表明，提高处理温度、延长反应时间，有利于脱氯聚合途径的发生，HCB中C元素的最终归趋为高聚碳产物。