二噁英及其類似物的危害與對策

2008-05-28 來源:安全文化網熱度: 收藏發表評論 0

　　摘　要：介紹了二噁英及其類似物的毒性、特性、危害與生成條件。由于二噁英主要來源于含氯垃圾的焚燒，故可以通過控制垃圾焚燒過程來抑制二噁英及其類似物的生成，就此介紹了幾種處理方法的原理和流程。

　　關鍵詞：二噁英；二噁英類似物毒性；垃圾焚燒

　　二噁英簡記為PCDD/Fs，將具有二噁英活性的鹵代芳烴化合物統稱為二噁英類似物(Dioxin-like compounds)，包括多氯聯苯(PCBs)、氯代二苯醚和氯代萘、溴代(PBDD/Fs和PBBs)及其他混合鹵代化合物。

　　人類接觸二噁英類物質的途徑有兩條，即環境和食物。WHO認為，二噁英一旦攝入體內很難排出并引發癌變并于1997年宣布TCDD是最毒的二噁英，是世界上頭號致癌物質, 一滴即可使1000人致死。?

　　二噁英類物質的生成應具備如下條件：?

　　①>含苯環的化合物(苯、酚等)；?

　　②含氯元素的化合物(氯化氫、氯氣等)；?

　　③反應催化劑(鐵、銅等)；?

　　④反應溫度在300～600℃之間。?

　　二噁英類物質的熔、沸點高，常溫下是固體，不溶于水，易溶于四氯化碳。PCDD/Fs在環境中穩定性高，生物降解性遲緩，在低溫下穩定存在，一般加熱到800℃才降解，然而要大量破壞時溫度需要超過1000℃，一旦冷卻又可重新合成。

　　1 　抑制技術

　　二噁英不是天然產物，是含氯的碳氫化合物在燃燒過程中形成的。1900年人類發明了把鹽電解為鈉和氯的方法，后來游離氯被廣泛用于制造殺蟲劑、溶劑、塑料等，從那時起二噁英即開始在環境中聚積。?

　　據統計，95%以上的二噁英來源于垃圾的焚燒。城市固體垃圾焚燒產生的飛灰中含有PCDD/Fs，其中2,3,7,8-TCDD為0.1～7.5 ng/m3，而1,2,3,7,8-P5CDD的含量是其3～10倍，2,3,7,8-TCDF含量為0.1～50ng/m3。在含有聚氯乙烯的垃圾焚燒飛灰中含量可能更高。

　　由二噁英產生機理可知，在垃圾焚燒過程中氯元素被氧化成氯化氫或氯氣，加上廢氣中含有大量的粉塵，則在一定的焚燒溫度范圍內很容易產生二噁英類物質。

　　圖1所示為一次有代表性的焚燒試驗過程中各階段產生的二噁英的比例，由此可見在垃圾焚燒過程中加熱起燃和降溫熄火以及正常運行時段二噁英類物質都可能產生。迅速升溫和降溫并盡可能使正常運行溫度高達800℃可大大減少這三個階段產生的二噁英量。

　　此外還應保證使垃圾完全燃燒和穩定燃燒，足夠的停留時間可使未燃燒的氣體與空氣充分混合，要維持適宜的氧氣濃度并使之緩慢流動，要便于進行自動燃燒控制。在氣體冷卻過程中回收熱量以使燃燒氣體迅速冷卻、防止粉煤灰的載體過量、防止粉煤灰積累并進行除氯。還應通過集塵過程使排放氣體低溫化，添加denovo合成抑制物。有關資料顯示，日本1995年以后新建的垃圾焚燒爐，無論全連續爐、準連續爐還是間歇爐，在采取了適當的控制措施后，設備、焚燒灰和飛灰中的二噁英類物質濃度都有顯著降低。?

　　2　二噁英類物質的處理

　　垃圾焚燒中可采取相應措施處理二噁英類物質。?

　　①捕集技術：包括電爐集塵器和袋式除塵器，活性炭吸附法。?

　　②分解技術：焚燒法、熱分解法、光分解法、化學分解法、臭氧分解法、超臨界水分解法、生物分解法、催化氧化分解法等。?　城市和工業垃圾以及污泥處理的熱解法比焚燒法在技術上要求更高、操作控制條件更嚴格，因而設備和處理成本也高，但熱解技術相比焚燒有顯著優點，它不僅回收熱量，還可以回收燃氣，另外因熱解法在缺氧條件下運行，故廢氣量和含塵量較少，可有效減少排入大氣中的二噁英類物質，在日本等國家應用較多。?

　　在電除塵器中進行電暈放電可分解二噁英類物質，使其分子內化學鍵斷裂，徹底去除污染物。

　　催化氧化分解法是利用催化劑使廢氣中的污染物燃點降低，從而在較低溫度下氧化分解的凈化方法(見圖2)。加入催化劑后二噁類可在250～350℃下分解，可降低能耗和對反應器材質的要求。日本一公司開發出能快速降解二噁英類物質的催化劑，主要用于城市垃圾焚燒爐及工業垃圾燃燒爐，它能使氣體中的二噁英成分快速降解(達99%)，此催化劑及裝置安置在排氣道的任何位置都有效。