DOP生产中固废的燃烧利用及废气净化技术研究

发布时间：2020-08-25 22:54

【摘要】：无害化、减量化、资源化处理是解决固体废弃物污染问题的主要内容。目前,固废的处理主要有安全填埋、生物堆肥和热处理等方式。安全填埋的方式占据了有限的土地资源,而生物堆肥需要满足微生物对生存环境的需求。对化工生产的固体废弃物的热处理是达到废弃物减量化、无害化、资源化处理的有效途径,也成为当今国内外固体废弃物处理研究的热点。增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)生产过程产生的固废成分主要是活性炭、DOP等有机物质。燃烧后可能会产生VOCs、NO_x、颗粒物等污染物,只要对烟气进一步净化处理,即可达标排放。本文从DOP生产中产生的工业固废的理化分析、有氧燃烧、废气的净化、工艺设计等做了较全面的研究。本论文的主要内容归纳如下:(1)DOP固废的燃烧特性及净化技术研究。在管式炉内,控制燃烧条件来探究燃烧尾气的种类和浓度,当管式炉升温速率为10℃/min、空气流量为3.6L/min时,固废的燃烧率达到69.9%。固废的燃烧分两个阶段:当温度在250℃左右时,大部分DOP从活性炭中逸出并氧化生成甲烷、乙烷、苯、甲苯、乙苯、二甲苯和4-乙基甲苯等挥发性有机物。当温度在400℃左右时,活性炭和小部分残留的DOP一起被燃烧。燃烧过程中的VOCs浓度的峰值为200℃时的245.4mg/m~3和400℃时的254.9 mg/m~3。利用筛网截留法来检测颗粒物浓度,当燃烧质量为1.0g时,固废燃烧产生的粒径大于25μm(500目)颗粒物的浓度为47.92mg/m~3,大于74μm(200目)颗粒物的浓度为37.74mg/m~3。经过活性炭吸附后,粒径在25μm以上和在74μm以上颗粒物的去除率分别为68.8%和81.5%。VOCs在400℃浓度最大值时的去除率为67.1%。(2)Bi_2MoO_6、TiO_2@Bi_2MoO_6光催化剂的制备及降解甲苯的研究。利用溶剂水热法制备了Bi_2MoO_6、TiO_2@Bi_2MoO_6,并用BET、XRD、SEM、TEM、XPS、BET、UV-vis、PL等方法对催化剂进行了分析表征。结果表明,TiO_2能够均匀分布在Bi_2MoO_6的表面。相比于Bi_2MoO_6,TiO_2@Bi_2MoO_6带隙宽度变宽,比表面积增大。在反应时间进行到120min时,甲苯的降解率达到26.08%,TiO_2@Bi_2MoO_6对甲苯的降解率相比于Bi_2MoO_6提高了17.92%。可以看出,TiO_2@Bi_2MoO_6对甲苯的吸附效果和光催化降解效果都好于Bi_2MoO_6,TiO_2提升了Bi_2MoO_6的光催化性能。(3)MIL-101、TiO_2@MIL-101光催化剂的制备及降解甲苯的研究。同样地,利用水热溶剂法制备了MIL-101、TiO_2@MIL-101,并用多种表征仪器如BET、XRD、SEM、TEM、XPS、BET、UV-vis、PL等对催化剂进行了分析表征。结果表明,TiO_2@MIL-101相比于MIL-101的带隙宽度变窄,比表面积减小。甲苯的光降解实验中,在光催化进行到120min时MIL-101和TiO_2@MIL-101对甲苯的降解效率分别为16.07%和39.28%。经过TiO_2复合改性后,TiO_2@MIL-101对甲苯的降解率提升了23.19%。(4)循环流化床燃烧处理DOP固废的工程设计及计算。提出了循环流化床锅炉技术燃烧处理DOP固废的新工艺,并对整个工艺过程进行了设计计算,设计循环流化床的工程处理量为600吨/年。利用循环流化床燃烧处理DOP固废,固废中所含的活性炭等有机物在850℃左右充分循环燃烧后,主要生成CO_2和水,废气中可能含微量有机污染物,废气中烟尘含量15mg/m~3,NO_x含量22mg/m~3,VOCs含量17mg/m~3,均达到国家排放标准。燃烧后灰分17%,所得的底灰主要成分为SiO_2及少量常规金属氧化物,可作为铺路、基建等建材使用。整个工艺设计过程符合国家环保标准,同时有利于资源的回收再利用。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701
【图文】：

实验装置图,固废

气相色谱-质谱联用仪 QP-2010plus 日本岛津仪器有限公司2.2 实验方法DOP固废的燃烧实验装置如下图2.1所示，通过称取一定质量的样品放入石英舟内，压缩空气通过导管进入到燃烧炉的耐高温石英玻璃管内，然后将燃烧后的烟气通入到冷却循环水装置将烟气冷却，之后通入到活性炭烟气过滤装置。图 2.1 实验装置图燃烧时通过调节管式炉的升温速率和压缩空气的流量，固废在不同燃烧条件下生成

原样,灰分,XRD分析,空气成分

上海第二工业大学硕图检测仪和气相色谱质谱检测仪检测出各项气体浓度大小烧物质，从而得出 DOP 固废的最佳燃烧条件。的成分如下表 2.2 所示：表 2.2 空气成分（体积百分数%）其它惰性气体） O2CO278.9 21 0.03 分分析谱分析布鲁克 D8-Advance 型 X 射线衍射仪分析合成样品，以 C流 40 m A，λ=1.5418nm 扫描范围 (2θ)为 10~80°。通过RD 分析，可得到如下图 2.2 所示的峰图：

SEM图,原样,灰分

a:原样细颗粒物 b:灰分细颗粒物 c:原样大颗粒物 d:灰分大颗粒物图 2.3 原样与灰分对比 SEM 图从扫描电子显微镜（SEM）中可以看出，两图种颗粒大小和形态各异且相似，图(a中颗粒物粘附在一起，这是油性物质掺杂在一起的结果；图(b)中颗粒物大小比较分明，有粒径更小的颗粒物，没有相互粘附在一起。图(c)和图(d)分别是原样和灰分在一万倍倍率左右情况下观察到的饼状 SiO2形貌，圆饼内有规则排序的内径大小约为 0.2μm 的小圆孔，这些小孔是硅藻土原矿典型的硅质结构，小孔有利于物质的吸附，表面粘附有许多细小颗粒状物质，可以看出这是一种很好的吸附材料，从图(d)中可以看出，在高温燃烧后圆饼形状的颗粒物形貌结构没有被破坏。2.3.3 粒径分布检测利用激光粒度仪 MASTERSIZER 2000 对原样和灰分分别进行粒度分布的检测，得出结果如下图 2.4 所示：

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