龙旋风滑动弧低温等离子体降解飞灰中二噁英的机理研究

固体废物焚烧处置过程中产生的二噁英主要通过烟气和飞灰进入环境，其中附着在飞灰上的二噁英占总量80%以上。本项目提出利用载气将飞灰送入龙旋风滑动弧等离子体区域中，利用放电产生的高能电子轰击，OH、O等活性自由基氧化，紫外线照射等作用对飞灰中的二噁英进行降解。研究内容包括：龙旋风滑动弧新型非平衡等离子体的物理特性，即采用高精度示波器测量电流电压信号研究等离子体的脉动特性，采用激光诱导荧光光谱仪测量OH、O等活性基团研究其空间分布特性，从而获得这种新型等离子体的稳定工作模式和活性区间；通过调节载气种类、电源参数、飞灰输入量等各种参数，研究龙旋风滑动弧等离子体降解二噁英的机理并确定影响降解过程的关键参数；研究飞灰中重金属含量及种类对等离子体降解二恶英过程的影响。通过上述研究，将建立龙旋风滑动弧等离子体降解飞灰中二噁英的机理模型，获得一种处理飞灰中二噁英的新方法，并为其应用提供关键参数和理论依据。

随着生活垃圾焚烧技术的广泛应用，焚烧过程中产生的二噁英主要通过烟气和飞灰排放到周围环境中，对生态环境和人民身体健康造成巨大危害，而飞灰中的二噁英占有主地位。为消除飞灰中二噁英的影响，需要开发一些高效快速的富含二恶英飞灰的处置方法。其中，等离子体技术具有抑制二恶英再生成，处置速度快，可用于高浓度二恶英处置的特点。滑动弧放电等离子体作为一种介于热等离子体和冷等离子态之间的一种非平衡等离子体技术，其产生的活性基团反应活性很高，对污染物分子的破坏能力很强，适用范围广，在废气处、废液处置中取得了较好的效果。一种新型的滑动弧等离子体反应器——龙旋风滑动弧反应器克服了传统刀片式滑动弧放电区域呈二维，停留时间较短的缺点，等离子体区域具有相对较大的能量密度和反应空间，延长了反应物停留时间,用于处置含高浓度二恶英的飞灰。.在研制龙旋风滑动弧反应器和系统的基础上，对其运行特性，包括电学特性（包括进气方式，气流量，外部限流电阻，实验气氛的影响），龙旋风滑动弧的电弧运动特性等特征进行了研究和认识。从而明确了其稳定运行的工况。在此基础上，首先对二恶英类似的持久性有机污染物——六氯苯进行了研究，以测试和研究龙旋风滑动弧降解飞灰中二恶英的可行性。通过对模拟飞灰中六氯苯的降解特性，几个重要因素（载气气氛，给料速度）对六氯苯降解影响，以及对模拟飞灰本身影响的研究，明确了对固相污染物处置的优化工况，并对六氯苯的降解机理进行了探索，对帮助认识飞灰中二恶英的降解有所指导和帮助。最后，课题开展了实际飞灰中二噁英的降解实验研究，在最优实验工况下，对反应气氛，不同飞灰特性和臭氧等影响二噁英降解的因素以及龙旋风滑动弧对飞灰颗粒的作用等方面进行了实验研究。利用龙旋风滑动弧反应装置，可以对附着有高浓度二恶英的飞灰进行高效快速的降解处置。通过对龙旋风滑动弧降解生活垃圾焚烧飞灰中二恶英降解特点的研究，认识了二恶英的降解机理，并建立了降解机理模型。.通过系统的研究，本课题按照研究计划完成了相关的研究内容，对龙旋风滑动弧降解飞灰中的二噁英的可行性和有效性进行了评估和验证。但是仍存在一些问题亟待解决，有必要进行下一步的深入研究。