生活垃圾焚烧过程中UP-POPs的生成机制与控制技术原理

生活垃圾焚烧产生的非故意产生类持久性有机污染物（UP-POPs）严重污染环境，危害人类健康，其中二恶英得到了广泛研究，但产生的六氯苯（HCB）和多氯联苯（PCBs）研究不多。本项目利用实验室模拟和现场研究相结合的方法，系统研究中国典型生活垃圾焚烧过程中UP-POPs特别是HCB和PCBs的生成规律和主要影响因素，并探究生成和排放机制；比较传统和改进焚烧过程中HCB和PCBs与二恶英的相互转化规律及归宿，得出在垃圾焚烧中同时抑制UP-POPs产生的方法和调控原理；研究吸附、选择性催化还原、吸附催化氧化联用等能有效去除UP-POPs的技术，研究新型高效吸附催化材料的制备方法和对UP-POPs的去除分解性能，建立评价HCB和PCBs技术有效性的方法。本研究预期将阐明生活垃圾焚烧中UP-POPs的生成机制，为UP-POPs污染控制提供技术支撑，对我国履行POPs公约和深层次的减排工作具有重要意义。

在项目资助下，本课题组完成了“焚烧烟气中UP-POPs排放特征”、“焚烧过程中UP-POPs生成机制”和“烟气中UP-POPs综合控制技术”的研究任务，通过“烟气中UP-POPs催化分解中试研究”探索“抑制UP-POPs生成技术”和“焚烧过程综合控制技术原理”。研究工作取得的主要成果如下：.（1）对五个典型生活垃圾焚烧厂、一个铁矿烧结厂的烟气和飞灰中的UP-POPs进行采样分析，获得国内垃圾焚烧行业和铁矿烧结行业UP-POPs排放水平及排放特征。.（2）通过监测不同组分垃圾焚烧过程中DL-PCBs生成量研究UP-POPs生成机制，结果表明DL-PCBs生成量与垃圾组分中塑料含量和垃圾含水率呈正相关。.（3）实验室小试研究证明商品VWTi催化剂对UP-POPs具有良好的催化降解效果。以HCBz为目标物的研究表明去除效率与催化剂组分和操作参数相关；通过动力学研究求取催化反应的活化能及反应级数，并揭示了VWTi催化剂的晶格氧氧化机理；通过中间产物分析进一步解释了HCBz在VWTi表面的反应路径。以PeCBz和UP-POPs混合物为目标物的研究了NOx、SO2、H2O等烟气中共污染物对去除效率的影响，并报道了UP-POPs挥发性、氯取代结构与去除效率之间的关系。.（4）利用水热法合成α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2和δ-MnO2四种八面体分子筛（OMS）。利用OMS催化氧化HCBz，四种形态OMS活性均高于商品VWTi催化剂。 OMS活性与表面对HCBz的亲和性和表面反应速率有关，其中表面亲和性由孔道结构、晶格氧电负性决定，而表面反应速率与氧化还原性有关。进一步研究表明δ-MnO2对PeCBz和PCBs同样有较高的去除效果，是具有前景的UP-POPs催化氧化剂。.（5）通过现场中试研究建立了一套中试规模的催化降解反应器，考察蜂窝型和滤袋型VWTi催化剂对烧结烟气中UP-POPs的实际降解效果。结果表明UP-POPs去除效率与催化剂VOx含量和温度呈正相关。两种构型催化剂均能在180-220°C达到80-99%的UP-POPs去除率。.（6）完成预期指标，在SCI收录刊物发表论文20篇，在核心期刊刊物发表论文1篇，发表国内国际会议论文14篇，申请专利3项，编写专著1部。