二噁英的催化治理

 二噁英是一類多氯代氧雜三環芳香烴化合物的簡稱。可分為兩類：多氯代二苯并二噁英（簡稱PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（簡稱PCDFs）。二噁英類的結構式如下：

      中間環5、10位為氧原子，其余1-4、6-9各位可以為氫原子，也可被鹵族原子或有機基團取代。由于鹵素氯原子取代位置不同，使得二噁英種類很多，其中PCDDs有75種，PCDFs 有135種。所有二噁英化合物都為固體，有高的熔點及沸點，蒸氣壓很小，大多不溶于水及有機溶劑，但易溶于油脂，易被吸附于土壤及空氣的飛塵上，在環境中很難降解，半衰期長達9年。

有人認為，在有氯和金屬存在的條件下有機物燃燒均會產生二噁英。二噁英的形成途徑可以有：①垃圾中本身含有的二噁英在燃燒過程中釋放；②在垃圾干燥和焚燒初期，由于供氧不足，形成二噁英前驅物，這些前驅物通過其他反應進一步形成二噁英；③二噁英的前驅物在煙塵飛灰中的金屬催化作用下和廢氣中的O2、CI等反應形成二噁英。

由于以二噁英為代表的各種燃燒氣體普遍存在于自然環境中，對人體具有致癌性、致畸性及生殖毒性，嚴重危害人們的身體健康，抑制被稱為“地球上毒性物質"的二噁英類燃燒氣體的排放，已成為國內外大氣污染控制的一項刻不容緩的任務，而且如何安全、高效地治理二噁英類有機污染物的排放也是一個世界性的難題。

二噁英的凈化處理技術

二噁英的工業凈化處理技術很多，大致可分為二噁英捕集技術和二噁英分解技術兩大類，其分類如圖12-8所示。

1．二噁英的捕集技術

捕集技術主要有過濾除塵、電除塵及活性炭吸附技術等。過濾除塵和電除塵對于去除亞微米粒子的效率相對較高。不同結構的二噁英化合物，其蒸氣壓不同，當溫度相對較低時，多數二噁英是呈固態形式存在，故容易捕集。但電除塵的進口溫度在300℃左右，是垃圾焚燒時二噁英最易產生的溫度，對二噁英的捕集不利，所以，電除塵的效果不如袋式除塵器的過濾除塵。袋除塵一般能達到95％以上的二噁英脫除率。

國外還使用一種袋式催化過濾器，它是用耐熱氟氯聚合物纖維編織制成，再浸上能分解二噁英的TiO2催化劑，該催化劑能在約200℃時分解二噁英。使用這種催化過濾器，能將垃圾焚燒爐廢氣所含的二噁英含量降低到0.1μg／m3。

活性炭吸附技術是通過吸附劑活性炭來脫除二噁英類物質。處理溫度一般為150～180℃。此法吸附去除效果好，但吸附劑再生困難，活性炭投資費用較大。

2．二噁英的分解技術

二噁英在不同環境中可采用不同的分解處理技術，大致有如下一些方法。

（1）焚燒法

     焚燒法是一種無害化工藝技術。將垃圾分類并高溫下燃燒，使可燃物經高溫氧化、熱解轉變為CO2 和H2O, ，垃圾體積可減少80％～90％或更高些。在焚燒過程中要控制焚燒爐內二噁英的生成，爐溫一般要達到1000℃以上，并延長氣體在高溫區的停留時間（大于2s），使二噁英分解，達到去除的目的，排氣還需進行過濾、洗滌、吸附等處理。如果焚燒過程控制不好，垃圾燃燒不充分，排氣處理不充分，焚燒之后產生重金屬和煙氣二次污染，特別是二噁英污染如得不到解決，那么焚燒反而是有害的技術。

（2）熱分解法

    這是在缺氧條件下對二噁英進行熱分解，然后再經加氫（或脫氯）達到穩定的方法。例如，將污染物放入密閉容器中加熱，使二噁英等有機物蒸發成氣體，再將氣體在無氧的氫氣氛中加熱到850℃以上，在催化劑作用下還原分解脫氯，有機物則分解為氯化氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、苯等。這種方法雖然不會再生成二噁英，但排氣組成復雜，處理凈化困難，一般只適用于小型處理裝置。

（3）超臨界水分解法

    超臨界水是介于氣液之間的一種既非氣態又非液態的物質。它只有在水的溫度和壓力超過臨界點時才能存在。根據有機物在超臨界水中不同的溶解性和分解性，使二噁英分解。是一種高溫高壓處理二噁英的技術，設備投資大，技術要求高。

（4）生物分解法

    是將二噁英作為土壤、淤泥中微生物的營養源，以達到生物降解毒物的目的。它主要適用于土壤、污泥及一些固體廢物中二噁英的原位降解。

（5）催化分解法

    這是在催化劑及催化因子（如紫外光、γ射線等）的作用下，將有毒物質分解或降解為低毒或無毒小分子化合物的方法。用于二噁英凈化處理的催化分解法又可分為非光解催化法及光催化分解法。

    由上可知，對二呼英的凈化處理有多種技術，其中有些技術，如過濾、吸附、洗滌等方法已在工業上使用多年，而有些技術則多數處于開發階段，還缺少大規模工業應用。由于二呼英類分子中有相對穩定的芳香環，在環境中具有穩定性、親脂性、熱穩定性，同時耐酸、堿、氧化劑和還原劑，凈化難度較大。所以，雖然處理方法較多，但還沒有哪種方法能獲得滿意的結果。從目前看，催化分解法是一種較為成熟的終端技術，生物分解法也有很大發展前景。下面主要介紹催化分解法在二噁英凈化處理中的應用情況。

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