本發(fā)明涉及一種抑制劑，特別是涉及生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑的制備，及其使用方法，適用于生活低溫?zé)峤鉅t，以降低低溫?zé)峤鉅t煙氣出口二噁英的排放濃度。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，農(nóng)村生活垃圾處理已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題，其中上吸式低溫?zé)峤饧夹g(shù)由于減量化效果好、投資較低、運(yùn)行維護(hù)方便，特別適合于處理分散、少量的農(nóng)村生活垃圾。目前已經(jīng)在我國(guó)部分農(nóng)村地區(qū)得到大量的推廣使用。該熱解爐在低氧條件下通過(guò)緩慢悶燒-熱解處理生活垃圾，不需要提供輔助燃料，對(duì)垃圾含水率要求不高，污染物(顆粒物、重金屬、氮氧化物等)排放濃較低等特點(diǎn)，熱解爐煙氣出口溫度低于150℃等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是，垃圾處理緩慢、單臺(tái)爐處理能力低，二噁英排放濃度較高，難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
目前，通過(guò)上述熱解爐處理生活垃圾還處于探索階段，熱解過(guò)程煙氣中二噁英的排放控制技術(shù)大多借鑒垃圾焚燒過(guò)程對(duì)煙氣二噁英的控制技術(shù)——活性炭噴射吸附或SCR。但是由于該技術(shù)運(yùn)行、維護(hù)成本過(guò)高，在農(nóng)村地區(qū)難以持續(xù)使用。因此，目前實(shí)際運(yùn)行的熱解爐存在煙氣凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)單，煙氣二噁英排放難達(dá)標(biāo)問(wèn)題。與垃圾焚燒爐不同的是，生活垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程二噁英的形成主要存在于爐內(nèi)，因?yàn)樵谳^低的煙氣溫度下，煙氣中不會(huì)形成新的二噁英，因此抑制爐內(nèi)二噁英的形成是控制二噁英排放達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。當(dāng)前，抑制二噁英爐內(nèi)形成抑制劑主要有：含硫抑制，主要有單質(zhì)硫、Na2S2O3、CS2、Na2S、SO3、SO2。堿性化合物抑制劑，主要有NH3、CaO、NaOH、KOH、Na2CO3、CaCO3。含有特殊官能團(tuán)的化合物，如含有羧基(-COOH)，有機(jī)胺(-NH2)等含孤電子對(duì)的官能團(tuán)。該類(lèi)抑制劑價(jià)格較貴，使用過(guò)程中還可能造成二次環(huán)境污染，難以推廣應(yīng)用，其作用機(jī)理主要是在垃圾熱處理過(guò)程中抑制二噁英前驅(qū)物、催化劑的產(chǎn)生，以降低二噁英的形成，但是對(duì)于垃圾中原有的、以及熱解處理過(guò)程形成的少量二噁英沒(méi)有去除能力。并且目前普通的吸附劑一般不能耐高溫，因此難以在垃圾熱處理過(guò)程中使用。需要指出的是，盡管目前普遍使用活性炭噴射吸附+布袋除塵去除煙氣中的二噁英，其去除率達(dá)到90～96％左右，但是如果爐內(nèi)合成的二噁英濃度過(guò)高，通過(guò)活性炭噴射吸附+布袋除塵方法也難以使煙氣中二噁英達(dá)標(biāo)排放。因此，通過(guò)爐內(nèi)添加抑制劑降低熱解爐內(nèi)二噁英的合成是保證二噁英達(dá)標(biāo)排放的有效輔助手段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目是針對(duì)現(xiàn)有生活垃圾低溫?zé)峤鉅t二噁英的爐內(nèi)形成過(guò)程，提供一種耐高溫，同時(shí)具有抑制二噁英形成和吸附的高效抑制劑及其制備方法，以解決垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程二噁英排放難達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。
本發(fā)明另一目的在于提供上述生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑的應(yīng)用方法。
本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑，其原料主要由CaCO3、高嶺土和海泡石組成，將高嶺土與碳酸鈣先以1：2～1：3比例混合后，混合物在氫氧化鈉溶液中浸泡后煅燒，經(jīng)浸泡后煅燒所得混合物在與海泡石以1：0.5～1：1.0比例混合。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述高嶺土粒徑為20～50目，比表面面積30～60m2/g，總孔容0.02～0.08m2/g，含有35～45％SiO2，35～40％Al2O3，其他成分占15～30％，燒失率13～21％。
優(yōu)選地，所述碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，粒徑為20～50目，純度大于93％。
優(yōu)選地，所述海泡石為海泡石原礦，粒徑為20～50目，比表面積200～500m2/g，含有50～60％SiO2和20～30％MgO。
所述的生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑的制備方法：將以高嶺土與碳酸鈣按照質(zhì)量比為1：2～1：3混合，在氫氧化鈉溶液中浸泡2.5～3.0小時(shí)，控制溫度為50～80℃；浸泡后在700～800℃煅燒2～3小時(shí)；將高溫煅燒后的混合粉體與所述海泡石以質(zhì)量比1：0.5～1：1.0混合，冷卻，磨碎，過(guò)篩，得到生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑。
優(yōu)選地，所述高嶺土與碳酸鈣按照比例混合后，所得混合物質(zhì)量與氫氧化鈉溶液體積比為1:5；所述混合物質(zhì)量單位為克；所述氫氧化鈉溶液體積的單位為毫升；所述氫氧化鈉溶液的濃度為4～6mol/L。
優(yōu)選地，所述冷卻為自然冷。
優(yōu)選地，所述過(guò)篩為過(guò)50目篩子。
所述生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑的應(yīng)用：將所述生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑以3～5％質(zhì)量的添加量與經(jīng)過(guò)前處理的生活垃圾均勻混合后，一并投入到低溫?zé)峤鉅t進(jìn)行熱解處理。
所述生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑的應(yīng)用：實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在低溫?zé)峤鉅t內(nèi)，將生活垃圾與抑制劑依次逐層放置，控制生活垃圾厚度與抑制劑添加厚度比為10：0.2～10：0.5；厚度單位為cm。
具體而言，本發(fā)明應(yīng)用方法是收集的生活垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎、過(guò)篩去除不可燃泥土后，將本發(fā)明制備的抑制劑以3～5％的量(質(zhì)量比)與垃圾充分混合，一并投入垃圾低溫?zé)峤鉅t。或者將本發(fā)明的抑制劑覆蓋垃圾，以爐內(nèi)垃圾10cm高度覆蓋一層0.2～0.5cm厚的抑制劑，依次逐層添加。
在垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程中，煙氣中的二噁英主要來(lái)自垃圾中原有的二噁英和熱解過(guò)程形成的二噁英，本發(fā)明抑制劑能達(dá)到同時(shí)去除兩種二噁英的作用。其抑制機(jī)理是：
(1)CaCO3和CaCO3高溫分解產(chǎn)生的CaO能與熱解過(guò)程產(chǎn)生的氯發(fā)生反應(yīng)生成CaCl2，海泡石對(duì)熱解過(guò)程產(chǎn)生的Cl2、HCl也具有較好的吸附效果，從而有效阻斷二噁英的形成，使其煙氣中二噁英形成降低70～80％。
(2)高溫條件下，碳酸鈣分解緩慢釋放的CO2能有效增加氫氧化鈉溶液浸泡后高嶺土比表面積，增加2-10nm孔徑范圍，使其對(duì)二噁英分子具有較好的吸附效果，因?yàn)槲絼?duì)二噁英分子最佳吸附孔徑范圍為2～5nm。
(3)垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程中，由于大部分二噁英主要附著在大分子揮發(fā)性有機(jī)物、顆粒物表面，直徑較大，而以小孔徑為主的高嶺土不能對(duì)其有效吸附。因此本發(fā)明使用比表面積大，孔徑分布較大的海泡石，在高溫余熱下與高嶺土充分混合，能有效彌補(bǔ)改性高嶺土對(duì)附著型二噁英吸附能力低的特點(diǎn)。同時(shí)，改性高嶺土和海泡石的協(xié)同配合作用，能有效改善單一吸附劑對(duì)煙氣中不同二噁英單體去除效率差異的影響，其協(xié)同吸附去除效率在70～90％范圍。
(4)比表面積較大海泡石還能有效吸附低溫?zé)峤膺^(guò)程揮發(fā)的重金屬(如：銅、鐵)，減少其對(duì)氣相中二噁英的催化合成。
(5)由于本抑制劑三種材料均耐高溫，低溫?zé)峤膺^(guò)程不會(huì)對(duì)抑制劑的抑制、吸附能力造成不利的影響。因此，在垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程中，本發(fā)明三種材料混合抑制劑在二噁英合成阻斷和吸附去除方面協(xié)同作用，從而有效控制垃圾低溫?zé)峤膺^(guò)程中二噁英的排放。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)該抑制劑所用的三種材料，廉價(jià)、無(wú)毒，方便易得，使用過(guò)程中不會(huì)造成二次環(huán)境污染，抑制劑的合成方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
(2)該抑制劑在低溫?zé)峤鉅t內(nèi)使用，同時(shí)兼?zhèn)鋵?duì)抑制二噁英形成和吸附二噁英的功能，能極大減少熱解爐煙氣出口二噁英的排放濃度，降低后續(xù)煙氣凈化的難度，使煙氣排放二噁英濃度容易達(dá)標(biāo)排放。
(3)該抑制劑的使用方法較為方便，能夠在已有熱解爐上通過(guò)簡(jiǎn)單改造，增加簡(jiǎn)單的噴射、或者混勻裝置就能使用。
(4)相比較于二噁英的熱解后控制技術(shù)，該技術(shù)不會(huì)增加飛灰的產(chǎn)生量，并且使用時(shí)對(duì)人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力要求低，容易在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明。需要強(qiáng)調(diào)的是，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
使用重質(zhì)碳酸與高嶺土質(zhì)量比為1:3.0混合均勻，在50℃，4mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡2.5小時(shí)，通過(guò)700℃煅燒3小時(shí)，得到混合粉體，在高溫下，及時(shí)將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:1均勻混合，經(jīng)過(guò)自然冷卻、磨碎、過(guò)50目篩后得到本實(shí)施例生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑。
所使用的高嶺土粒徑為30目，比表面面積45m2/g,總孔容0.05m2/g，含有39％SiO2,38％Al2O3，其他成分占23％，燒失率19％。
所使用的碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，粒徑為20目，純度大于93％。
所使用的海泡石為海泡石原礦，粒徑為30目，比表面積250m2/g，含有55％SiO2，27％MgO。
生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑使用方法為：收集的生活垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎、過(guò)篩去除不可燃泥土后，按質(zhì)量百分比計(jì)，將本實(shí)施例制備的生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑以5％的量與垃圾充分混合，在一個(gè)上吸式生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗(yàn)，該爐處理量為2t/d，爐內(nèi)最大溫度小于700℃，煙氣出口溫度小于150℃。煙氣采樣方法參照《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T20-1998)通過(guò)，煙氣中二噁英的分析方法參照《環(huán)境空氣和廢氣二噁英類(lèi)的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜－高分辨質(zhì)譜法》(HJ77.2-2008)，結(jié)果顯示，與未添加生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑相比較，熱解爐煙氣出口二噁英濃度降低92.8％。而現(xiàn)有技術(shù)中主要使用如CaCO3、CaO、Na2S2O3、單質(zhì)硫、有機(jī)固化劑(如：三甲基安、尿素、氨基磺酸)等，其主要作用是抑制二噁英的合成，對(duì)于垃圾原有的和熱解爐內(nèi)局部形成二噁英沒(méi)有去除效果，抑制效果一般低于80％。顯然，本發(fā)明的抑制效果明顯得到提高，并且本混合抑制劑具有耐高溫、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、配置方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例2
使用重質(zhì)碳酸比高嶺土質(zhì)量比為1:2.5混合均勻，在50℃，在6mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡3小時(shí)，通過(guò)800℃煅燒3小時(shí)，得到混合粉體，在高溫下，及時(shí)將該混合粉體與海泡石質(zhì)量比為1:1均勻混合，經(jīng)過(guò)自然冷卻、磨碎、過(guò)50目篩后得到本實(shí)施例生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑。
所使用的高嶺土粒徑為50目，比表面面積60m2/g,總孔容0.08m2/g，含有40％SiO2,35％Al2O3，其他成分占25％，燒失率20％。
所使用的碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，粒徑為20目，純度大于93％。
所使用的海泡石為海泡石原礦，粒徑為30目，比表面積400m2/g，含有60％SiO2，25％MgO。
生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑使用方法為:收集的生活垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎、過(guò)篩去除不可燃泥土后，將本發(fā)明的抑制劑以5％的量與垃圾充分混合，在一個(gè)上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗(yàn)，該爐處理量為2t/d，爐內(nèi)最大溫度小于700℃，煙氣出口溫度小于150℃。煙氣采樣方法參照《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 20-1998)通過(guò)，煙氣中二噁英的分析方法參照《環(huán)境空氣和廢氣二噁英類(lèi)的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質(zhì)譜法》(HJ77.2-2008)，結(jié)果顯示，與未添加抑制劑相比較，熱解爐煙氣出口二噁英濃度降低89.5％。
實(shí)施例3
使用重質(zhì)碳酸比高嶺土質(zhì)量比為1:2.5混合均勻，在70℃，在6mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡2.5小時(shí)，通過(guò)800℃煅燒2.5小時(shí)，得到混合粉體，在高溫下，及時(shí)將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:0.5均勻混合，經(jīng)過(guò)自然冷卻、磨碎、過(guò)50目篩后得到本實(shí)施例生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑。
所使用的高嶺土粒徑為50目，比表面面積60m2/g,總孔容0.08m2/g，含有40％SiO2,35％Al2O3，其他成分占25％，燒失率20％。
所使用的碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，粒徑為20目，純度大于93％。
所使用的海泡石為海泡石原礦，粒徑為30目，比表面積400m2/g，含有60％SiO2,25％MgO。
生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑使用方法為:在一個(gè)上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗(yàn)，該爐處理量為2t/d，爐內(nèi)最大溫度小于700℃，煙氣出口溫度小于150℃，熱解爐高度為3m,爐內(nèi)直徑1.5m，爐內(nèi)垃圾堆放高度2.5m。收集的生活垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎、過(guò)篩去除不可燃泥土后，按照以垃圾在爐內(nèi)高度為10cm添加0.3cm厚抑制劑的添加量，依次逐級(jí)添加。煙氣采樣方法參照《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 20‐1998)通過(guò)，煙氣中二噁英的分析方法參照《環(huán)境空氣和廢氣二噁英類(lèi)的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質(zhì)譜法》(HJ77.2‐2008)，結(jié)果顯示，與未添加抑制劑相比較，熱解爐煙氣出口二噁英濃度降低85.4％。
實(shí)施例4
使用重質(zhì)碳酸比高嶺土質(zhì)量比為1:2.0混合均勻，在80℃，5mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡3小時(shí)，通過(guò)800℃煅燒3小時(shí)，得到混合粉體，在高溫下，及時(shí)將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:0.5均勻混合，經(jīng)過(guò)自然冷卻、磨碎、過(guò)50目篩后得到本發(fā)明所述的抑制劑。
所使用的高嶺土粒徑為50目，比表面面積60m2/g,總孔容0.08m2/g，含有40％SiO2,35％Al2O3，其他成分占25％，燒失率20％。
碳酸鈣為重質(zhì)碳酸鈣，粒徑為20目，純度大于93％。
海泡石為海泡石原礦，粒徑為30目，比表面積400m2/g，含有60％SiO2,25％MgO。
生活垃圾低溫?zé)峤鉅t內(nèi)二噁英抑制劑使用方法為:收集的生活垃圾經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎、過(guò)篩去除不可燃泥土后，將本發(fā)明的抑制劑以3％的量與垃圾充分混合，在一個(gè)上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗(yàn)，該爐處理量為2t/d，爐內(nèi)最大溫度小于700℃，煙氣出口溫度小于150℃。煙氣采樣方法參照《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 20‐1998)通過(guò)，煙氣中二噁英的分析方法參照《環(huán)境空氣和廢氣二噁英類(lèi)的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質(zhì)譜法》(HJ77.2‐2008)，結(jié)果顯示，與未添加抑制劑相比較，熱解爐煙氣出口二噁英濃度降低86.5％。
如此所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。