论文部分内容阅读
再生有色金属冶炼作为典型的工业热过程被认为是非故意生成的持久性有机污染物(UP-POPs)的主要排放源之一。研究影响UP-POPs生成的主要因素以及生成机理对UP-POPs的源排放控制具有重要的意义。目前对再生有色金属冶炼过程中氯代二恶英(PCDD/Fs)的排放水平和排放特征已有系统研究,但对再生有色金属冶炼过程中PCDD/Fs的生成机理尚有待深入研究,对再生有色金属冶炼过程中溴代二恶英(PBDD/Fs)生成的主要工艺阶段、关键影响因素以及排放特征的研究尚未开展。论文在前期研究的基础之上,选取了再生有色金属冶炼行业中产量比重较大且排放水平相对较高的再生铜和再生铝冶炼企业作为研究对象,对冶炼过程中PBDD/Fs的排放水平、排放特征、排放因子和关键影响因素进行了系统研究。同时,在现场排放研究的基础之上,研究针对再生铜冶炼过程,选取实际再生铜冶炼过程产生的飞灰为基质,开展了实验室模拟研究,明确了影响PCDD/Fs和PBDD/Fs生成水平和生成特征的关键因素,并根据PCDD/Fs和PBDD/Fs的生成特征,推断PCDD/Fs和PBDD/Fs可能的生成途径。通过对实验结果的分析,得出以下结论: 1.开展了再生铜冶炼过程中PBDD/Fs的现场排放研究,识别了PBDD/Fs生成和排放的主要工艺阶段。采集了冶炼过程中不同冶炼阶段(加料熔融段、氧化段和还原段)的烟道气样品,发现加料熔融段是PBDD/Fs生成和排放的主要工艺阶段,占总排放量的83%。揭示了再生铜冶炼过程中PBDD/Fs的排放特征,发现高溴代二恶英/呋喃是主要的同类物。此结果将为再生铜冶炼过程中PBDD/Fs主要工艺段的识别提供依据,并将有助于更有效的控制再生铜冶炼过程中PBDD/Fs的生成和排放。 2.选取了4家不同类型和规模的再生铝冶炼厂,阐明了PBDD/Fs的排放特征,烟道气样品中PBDD/Fs的浓度范围为143.7-4572.8 pg/Nm3,烟道气中PBDD/Fs的分布以高溴代同类物为主。研究发现:原料的构成是影响再生铝冶炼过程中PBDD/Fs排放水平的关键因素,对削减再生铝冶炼过程中PBDD/Fs的排放具有重要的实际意义。其次,研究还发现再生铝冶炼过程中 PBDD/Fs的排放主要集中在加料熔融段,为针对PBDD/Fs排放的重点工艺节点进行工艺技术改进提供了参考依据。 3.以实际再生铜冶炼过程中产生的飞灰为反应基质,设计了实验室模拟的热化学反应,研究发现:飞灰可在短的时间内(≤10 min)促进PCDD/Fs和PBDD/Fs的明显生成,最高生成增量可分别达139和324倍。同时,结合PCDD/Fs和PBDD/Fs同类物的分布特征,发现低氯代/低溴代同类物的百分含量随着反应的进行而逐渐降低,高氯代/高溴代同类物的百分含量则明显增加。推断低氯代/低溴代同类物的氯化/溴化是再生铜冶炼过程中高氯代/高溴代同类物生成的重要途径之一。这些结果有助于了解再生铜冶炼过程中PCDD/Fs和PBDD/Fs的生成机理。