典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

厌氧消化污泥和未消化污泥在TG-MS上的热化学特性比较

利用热重-质谱联用仪对厌氧消化污泥和未消化污泥的燃烧和热解过程分别进行了研究.结果表明,2种污泥燃烧和热解过程中的热失重行为都可分为失水、有机物分解、无机物分解3个阶段.在300～350℃温度范围内,无论燃烧还是热解过程,未消化污泥有机物分解造成的热失重现象均比厌氧消化污泥明显.无机物分解阶段,厌氧消化污泥主要是碳酸盐的分解,未消化污泥主要是硫酸盐的分解.采用同步质谱仪对热解和燃烧的气态产物进行了分析,结果表明,污泥燃烧和热解过程除了产生大量的H2O和CO2外,热解过程还产生CH4、C2H6、C4H10、C7H8等有机气体以及H2.厌氧消化污泥热解时有机气体产生量小于未消化污泥.     

废电脑电线热处理特征

利用热重分析仪/傅立叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)联用,测定废电脑电线的热处理特征及其过程产物.结果表明:废电脑电线热处理过程存在2个剧烈失重阶段,第一失重阶段处于250～340 ℃,该温度段失重约45%;第二失重阶段处于420～520 ℃,该温度段失重约10%.加热至600 ℃后样品失重缓慢.废电脑电线热处理产物中既有大量的CO₂和CO,也有烷烃类、脂肪族、芳香族等有机化合物,并且还伴随大量HCl的产生.这些热处理产物主要来源于废电脑电线中有机聚合物以及阻燃剂等添加剂的分解.      

废手机面板焚烧产物研究

以废手机面板为试验材料,利用热重分析仪(TGA)研究热处理失重特征,同时利用气相色谱仪-质谱仪联用(GC-MS)对管式炉试验系统焚烧产物进行分析. 结果表明:废手机面板焚烧失重温度为128.3～558.1 ℃,最大失重温度为357.4 ℃;焚烧废手机面板导致面板组成材料液晶、偏光片和取向剂等发生化学反应,焚烧产物除CO₂外,还含有醛、酮、联苯酚、苯胺等芳香族化合物和少量的苯并吡喃、萘、菲、吡啶等多环芳烃(PAHs). 由于焚烧产物中绝大多数是有毒有害物质,部分可致癌,故废手机面板不宜焚烧处理,如与其他固体废物混合焚烧,必须采取相应的污染控制措施.      

废聚氨酯硬泡热处理特性及产物检测分析

利用热重分析仪和管式炉研究了废弃聚氨酯硬泡热处理特性并对热处理产物进行了检测分析。研究结果表明,废聚氨酯硬泡热处理过程呈单一剧烈失重峰,热失重主要发生在200～440℃之间,600℃热分解基本完成;FTIR谱图初步分析发现加热分解过程中有大量CO和CO2产生,且热处理过程中可能有O-H、C-H、C=O及带有苯环的物质生成。通过GC/MS检测分析结果显示热处理液体产物中检出多元醇以及苯胺、p-苯胺、苯甲腈等多种芳香类化合物,气体产物以低碳的烷烃和烯烃为主,可见FTIR和GC/MS分析结果有很好的一致性。研究结果显示,气体产物检测出有机氯化合物,这可能是聚氨酯硬泡生产过程中加入的氟利昂类发泡剂所致。     

农药行业废盐产生和利用处置现状及对策建议

废盐是农药行业产生量最大的危险废物,是农药行业健康发展的主要瓶颈。废盐产生现状主要是种类多且产生量大、产生工艺多样且污染物种类繁杂、对生态环境和人体的潜在危害大。消除废盐中污染物的预处理技术为热解碳化、高温熔融和有机物氧化技术。基于产生和预处理现状,废盐利用的处置方式包括氯碱、纯碱、融雪剂和水泥助磨剂的生产,以及暂存于仓库和填埋。针对利用处置存在的问题,建议从4个方面提高废盐利用率和加强安全处置:1)分类收集废盐,避免产生混盐,降低预处理难度;2)制定污染控制标准或技术规范,防控废盐利用过程的环境风险;3)建立“点对点”定向利用模式和园区集中利用模式,提高废盐利用率;4)开展废盐排海的环境风险评估,促进盐回归自然。     

热重质谱联用研究废旧汽车高聚物热解特性

采用热重-质谱（TG-MS）联用技术研究了N2气氛下废旧汽车塑料和橡胶高聚物混合物料热解气体的种类和产生机理.结果表明,废旧汽车高聚物热解过程在240～350℃和420～500℃有两个明显失重阶段,分别有20.9%和28.3%的挥发分析出.650～730℃范围失重峰是由无机填料热分解造成的,产生的挥发性气体产物为CO2...     

煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征

为分析煤直接液化残渣(液化渣)燃烧处置技术的可行性和环境安全性,采用热重分析仪分析了液化渣、煤和掺烧物料的燃烧特性,并且通过管式炉模拟燃烧试验,研究了不同温度下掺烧过程中苯系物的排放特征. 结果表明:煤和液化渣的燃烧特性及二者在燃烧过程中苯系物的排放特征存在较大差异,液化渣主要失重过程的温度区间为560~820 ℃,明显高于煤的主要失重过程温度区间(230~625 ℃). 从燃烧过程苯系物的排放规律上看,液化渣在700 ℃燃烧时苯系物排放量达到最大值,明显高于煤的燃烧温度(500 ℃). 2种物料由于燃烧特性的差异,在掺烧过程中相互影响,使得掺烧过程苯系物的排放规律发生变化. 掺烧物料在500 ℃下燃烧的苯系物排放量为23.5 mg/kg,远小于燃烧理论值;而当温度高于700 ℃,苯系物排放量为172.6 mg/kg,远大于燃烧理论值. 总体上看,液化渣无论是单独燃烧还是掺烧,低温条件下其燃烧过程中苯系物排放量远大于高温(≥850 ℃)条件下,因此液化渣的燃烧处置或燃料化利用应选择高温炉型.      

废轮胎热解富芳烃油燃烧温度与烟气污染物排放特性

清洁燃烧是各类有机固废热解油高效能源化利用的主要途径。全钢废轮胎热解油产物中芳香烃含量约占30%,其热值及黏度与柴油相似,但闪点偏低,仅为20℃。在自建燃烧炉膛中进行燃烧实验,研究了废轮胎热解油的燃烧温度及烟气排放特性。实验发现,当过量空气系数为1.3时,热解油燃烧温度最高;当过量空气系数为1.4时,烟气中CO浓度降至0;NO_x浓度随着过量空气系数增大而升高;过量空气系数超过1.3后,SO₂浓度大幅降低。喷射油压提升可提高燃烧温度,使热解油燃烧更加充分,同时可降低烟气中CO浓度,促进热力型NO_x生成。当压力由1.5 MPa升至1.75 MPa时,燃烧温度、CO浓度与NO_x浓度变化幅度最大。喷嘴喷孔直径增大会使雾化锥角增大,燃油雾束更易展开与空气接触反应,CO浓度随之降低;同时雾化锥角的增大可减小喷雾贯穿距,缩短火焰长度,减少烟气在高温区的停留时间,降低NO_x浓度。     

螯合电镀污泥的基本理化特性及燃烧特性

在研究某园区螯合电镀污泥基本理化特性的基础上,针对其含有一定量的有机物及高金属含量的特点,利用红外-热联用技术(TGFTIR)对污泥在空气气氛下的燃烧特性和燃烧过程释放的气体组成进行了研究.结果表明,污泥中的有机物在空气中的燃烧经过4个阶段,其中,有机物的热解、燃烧发生在230~431.01℃范围的第2和第3阶段;燃烧过程会释放CO2、水蒸气和微量NH3、SO2,燃烧温度和控氧量决定释放气体的组成;另外,燃烧过程存在重金属的挥发,可采用有机高分子重金属捕集剂的碱性水溶液喷淋烟气,捕集挥发出的金属,净化焚烧过程释放的酸性气体.考虑到污泥中有机质的充分燃烧、金属铬、铁和铝等金属氢氧化物的分解及部分金属的挥发,污泥焚烧温度应控制在450~500℃左右.研究结果可为此类污泥焚烧热处理提供理论和技术支持.     

滴滴涕农药高温热残留特性

为探明滴滴涕农药的热处理特性,利用高温管式炉,对600～1 200 ℃7个温度段下的滴滴涕农药在残渣和尾气中的残留进行了研究.结果表明:在800 ℃时,DDT去除率(η_DDT)≥99%,在1 100 ℃时,η_DDT≥99.9%.在残渣中,DDT是主要的农药残留物,其中p,p′-DDD占残渣中DDTs总量的比例在温度≤1 000 ℃时随温度升高而增加,但在温度＞1 000 ℃后却随温度升高而递减.在尾气中,p,p′-DDE随温度升高逐渐成为尾气中的主要残留物.除DDTs之外,在温度≤600 ℃的尾气中,有机物残留物多为脂肪烃;在700～900 ℃的尾气中,兼有芳烃衍生物和脂肪烃;而在1 000～1 200 ℃的尾气中,残留物则多为芳烃衍生物.      

生活垃圾低温热解过程二噁英控制试验

针对垃圾热解烟气中二噁英排放不达标的现象,在分析垃圾热解机理及二噁英产生机制的基础上,提出了定量供氧、分层控制二噁英的方法;并采用数值分析和试验测试相结合的方法,对炉内气流组织及垃圾热解过程进行模拟分析。结果表明：热解炉内部气流整体分布较为均匀,能够保证垃圾稳定热解。热解炉沿轴向方向上存在温度分层,与理论分析结果一致,但燃烧层与热解层之间的过渡层存在二噁英合成气氛;热解炉温度实测结果与模拟结果整体吻合较好;空气过剩系数为0.3时热解炉运行情况更有利于减少二噁英的产生。现场试验发现,热解炉出口烟气中除颗粒物浓度超标外,其余常规污染物及二噁英排放浓度均满足GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》;而市面上常见炉型二噁英出口浓度为0.44 ng-TEQ/m³,超过GB 18485—2014限值0.1 ng-TEQ/m³;2种炉型试验结果对比证明,在热解炉布气均匀的基础上,通过定量供氧、分层控制的方法可以有效抑制烟气中二噁英的生成。该成果可为生活垃圾低温热解过程二噁英的控制提供理论参考。     

Thermogravimetric coupled with Fourier transform infrared analysis study on thermal treatment of monopotassium phosphate residue

In China, safe disposal of hazardous waste is more and more a necessity, urged by rapid economic development. The pyrolysis and combustion characteristics of a residue from producing monopotassium phosphate (monopotassium phosphate residue), considered as a hazardous waste, were studied using a thermogravimetric, coupled with Fourier transform infrared analyzer (TG-FTIR). Both pyrolysis and combustion runs can be subdivided into three stages: drying, thermal decomposition, and final devolatilization. The average weight loss rate during fast thermal decomposition stage in pyrolysis is higher than combustion. Acetic acid, methane, pentane, (acetyl) cyclopropane, 2,4,6-trichlorophenol, CO, and CO₂ were distinguished in the pyrolysis process, while CO₂ was the dominant combustion product.     

A new gasification and melting incineration process of MSW with co-current shaft furnace

In all the municipal solid waste (MSW) disposal technology, incineration with gasification and melting has been taken as a environmentally sound and zero emission technology owing to avoiding second-pollution of heavy metals and dioxin. In this background, a new direct gasification and melting incineration process with co-current shaft furnace is put forward. In this process, MSW and combustion-supporting air are co-current from top to bottom in a shaft furnace. Fuel gas from pyrolysis and gasification burns completely in the bottom in order to offer energy for slag melting. The simulation experiment of the co-current shaft furnace has been done. The results of simulation experiment show that the temperature on the condition of co-current is much higher than on the condition of countercurrent at the bottom of reaction tube and so is the CO₂ quantity discharged from reaction tube. It can be concluded that the co-current shaft furnace is more suitable for direct gasification and melting incineration process.     

停留时间对滴滴涕农药热处理特性的影响研究

利用高温管式炉研究停留时间对滴滴涕农药热处理特性的影响。结果表明,600℃时ηDDT在15 min内迅速增长,在15 min后稳定在85%上下;900℃时,当停留时间≥15 min,ηDDT≥99%;1 200℃时,各时段的ηDDT≥99.9%。在滴滴涕农药残渣中,DDTs在600℃和900℃时的配比随停留时间的增加变化甚微,在1 200℃时,p,p’-DDD、DDT和o,p’-DDT分别占DDTs总量的比例随时间增加明显降低,p,p’-DDE则大幅增加。在尾气中,DDTs在600℃时的配比随停留时间的增加无明显变化,DDT为主要尾气残留物质,900℃时DDTs在尾气中配比变化混乱,1 200℃时,p,p’-DDE的比例随停留时间的增长迅速增加,并成为尾气中的主要DDTs残留物质。     

甘氨酸法生产草甘膦过程中母液产排节点与治理分析

甘氨酸法生产草甘膦过程中产生大量的母液,该母液属于《国家危险废物名录》中的危险废物,成分复杂,含有较高含量的难降解有机物、盐、草甘膦、COD和总磷等污染物,对生态环境和人体的潜在危害大. 膜处理/高温催化氧化、多效蒸发/定向转化两种组合工艺对母液都可以进行较好地处理,能够去除母液中的大部分污染物,然而处理过程中会向环境排放废气和废水,也会产生磷酸氢二钠、焦磷酸钠、氯化钠等废盐. 母液处理产生的废盐的危险废物属性不明,使得对其的管理混乱,且废盐综合利用和处置的环境风险都很大;由于缺乏甘氨酸法草甘膦废盐污染控制标准,阻碍了其综合利用;母液处理产生的废水的污染物排放标准缺失,致使废水的环境风险无法得到有效管控. 针对母液产生和处理现状以及处理过程中存在的问题,建议从优化生产工艺实现母液减量化、利用组合的母液处理工艺、《国家危险废物名录》中增加母液处理产生的废盐、制定甘氨酸法草甘膦废盐污染控制标准和农药工业水污染物排放标准5个方面全面提升母液的环境风险防治水平.      

高浓度有机废液的焚烧特性实验研究

针对现今高浓度有机废液处理困难的状况,开展了利用管式炉焚烧处理高浓度有机废液实验。研究了工业废液及苯酚溶液在不同气氛、温度下的燃烧效率、COD去除率、NO_x及SO_2等排放特性。研究表明:焚烧法对高浓度有机废液中有机物的去除效果明显,温度越高,燃烧效率和COD去除率越高;在实验温度范围内生成的NOx主要是快速型NO_x。     

Chemical looping combustion: A new low-dioxin energy conversion technology

Dioxin production is a worldwide concern because of its persistence and carcinogenic, teratogenic, and mutagenic effects. The pyrolysis-chemical looping combustion process of disposing solid waste is an alternative to traditional solid waste incineration developed to reduce the dioxin production. Based on the equilibrium composition of the Deacon reaction, pyrolysis gas oxidized by seven common oxygen carriers, namely, CuO, NiO, CaSO₄, CoO, Fe₂O₃, Mn₃O₄, and FeTiO₃, is studied and compared with the pyrolysis gas directly combusted by air. The result shows that the activity of the Deacon reaction for oxygen carriers is lower than that for air. For four typical oxygen carriers (CuO, NiO, Fe₂O₃, and FeTiO₃), the influences of temperature, pressure, gas composition, and tar on the Deacon reaction are discussed in detail. According to these simulation results, the dioxin production in China, Europe, the United States, and Japan is predicted for solid waste disposal by the pyrolysis-chemical looping combustion process. Thermodynamic analysis results in this paper show that chemical looping combustion can reduce dioxin production in the disposal of solid waste.