焚烧过程中二恶英与氯代多环芳烃协同控制原理与技术研究

Accelerated economic development in China has led to the generation of more solid waste. Because of high volume reduction, solid waste incineration treatment was developed rapidly. However, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) emission from waste incineration constrains the application of incineration treatment for waste in China. Polycyclic aromatic hydrocarbons (Cl-PAHs) are a group of UP-POPs with similar structure and toxicity of PCDD/Fs, and constitute a danger to the environmental and human health. Research shows that Cl-PAHs also release from waste incineration processes. At present there is no reliable and economical technology to control UP-POPs emissions from solid waste incineration in our country. This project proposes a new way to cooperative control UP-POPs by injecting N- and S-containing inhibitors. The key factors of PCDD/Fs and Cl-PAHs formation and decomposition under different incineration conditions will be discussed. The potential inhibiting mechanisms will be concluded by comparing the inhibition effect of different N- and S-containing inhibitors and a new potential inhibitor will be developed.

焚烧法由于减容、减量化的优点，近几年得到了迅猛的发展。而垃圾焚烧中产生的有毒物质——二恶英（PCDD/Fs），严重制约了焚烧法处置技术在国内的应用。氯代多环芳烃（Cl-PAHs）是一类有着和二恶英相似的结构和毒性的非故意产生的持久性有机污染物(UP-POPs)，对生态环境和人类健康构成危险，而焚烧过程同样会产生氯代多环芳烃。目前我国尚未有可靠、经济的UP-POPs 控制对应技术。本项目提出协同抑制控制UP-POPs的新思路，通过模拟不同的焚烧条件，确定PCDD/Fs与Cl-PAHs生成与分解的主要影响因素，提出PCDD/Fs与Cl-PAHs生成的共性特征，然后通过焚烧过程的现场考察与实验室模拟试验研究相结合，研究PCDD/Fs与Cl-PAHs的共排放特征，提出焚烧过程中UP-POPs协同减排控制原理，在此基础上，开展协同控制PCDD/Fs与Cl-PAHs的高效抑制剂的研发。

随着我国经济的迅速发展,固体废弃物的产生量越来越大。由于减容减量的优点，焚烧法得到了广泛的推广和迅速发展。然而，垃圾焚烧产生的持久性有机污染物特别是氯代芳烃类化合物（CAHs）的排放限制了焚烧法的应用。其中，氯代多环芳烃（cl-pahs）更是一类结构和毒性与二恶英相似的新型持久性有机污染物，对环境和人体健康构成了威胁。在本项目中，建立了基于高分辨率气相色谱/高分辨率质谱的分析方法，可用于同时测定四种典型的氯代芳烃类化合物，包括多氯代二苯并二恶英和二苯并呋喃（PCDD/Fs）、多氯联苯（PCBs）、多氯萘（PCNs）和氯代多环芳烃（Cl-PAHs），以及它们同时净化的高效分离方法，为氯代芳烃类化合物的检测和定量提供了可靠的方法。在本项目中，调查了垃圾焚烧厂（MSWI）、铁矿石烧结厂（IOS）和炼钢厂（SS）的排放飞灰中典型的氯代芳烃类化合物的分布情况，并确定了不同飞灰种类其各自独特的CAHs的指纹图谱特征，发现了同系物之间的相关性，推论出随着氯化程度和芳环结构的变化，氯代芳烃类化合物的主要形成机理可能发生显著变化。这些工作为更好的制定出工业热过程中氯代芳烃类化合物的减排策略提供了理论基础。同时还制备了高效的氯代芳烃类化合物催化降解材料，并提出了降解机理。通过实际工业过程中试平台，验证了工业热过程中氯代芳烃类化合物形成过程的共性和关键影响因素。