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，農(nóng)村生活垃圾處理已經(jīng)成為亟待解決的問題，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緩慢悶燒-熱解處理生活垃圾，不需要提供輔助燃料，對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、單臺爐處理能力低，二噁英排放濃度較高，難以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
目前，通過上述熱解爐處理生活垃圾還處于探索階段，熱解過程煙氣中二噁英的排放控制技術(shù)大多借鑒垃圾焚燒過程對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)成本過高，在農(nóng)村地區(qū)難以持續(xù)使用。因此，目前實際運(yùn)行的熱解爐存在煙氣凈化系統(tǒng)簡單，煙氣二噁英排放難達(dá)標(biāo)問題。與垃圾焚燒爐不同的是，生活垃圾低溫?zé)峤膺^程二噁英的形成主要存在于爐內(nèi)，因為在較低的煙氣溫度下，煙氣中不會形成新的二噁英，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)等含孤電子對的官能團(tuán)。該類抑制劑價格較貴，使用過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，但是對于垃圾中原有的、以及熱解處理過程形成的少量二噁英沒有去除能力。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高，通過活性炭噴射吸附+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)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目是針對現(xiàn)有生活垃圾低溫?zé)峤鉅t二噁英的爐內(nèi)形成過程，提供一種耐高溫，同時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^程二噁英排放難達(dá)標(biāo)的問題。
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)明目的通過如下技術(shù)方案實現(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，控制溫度為50～80℃；浸泡后在700～800℃煅燒2～3小時；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，所述過篩為過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：實際運(yùn)行時，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)過簡單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過簡單破碎、過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?；蛘邔⒈景l(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^程中，煙氣中的二噁英主要來自垃圾中原有的二噁英和熱解過程形成的二噁英，本發(fā)明抑制劑能達(dá)到同時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能與熱解過程產(chǎn)生的氯發(fā)生反應(yīng)生成CaCl2，海泡石對熱解過程產(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，使其對二噁英分子具有較好的吸附效果，因為吸附劑對二噁英分子最佳吸附孔徑范圍為2～5nm。
(3)垃圾低溫?zé)峤膺^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)改性高嶺土對附著型二噁英吸附能力低的特點(diǎn)。同時，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^程揮發(fā)的重金屬(如：銅、鐵)，減少其對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^程不會對抑制劑的抑制、吸附能力造成不利的影響。因此，在垃圾低溫?zé)峤膺^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^程中二噁英的排放。
相對于現(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、無毒，方便易得，使用過程中不會造成二次環(huán)境污染，抑制劑的合成方法簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
(2)該抑制劑在低溫?zé)峤鉅t內(nèi)使用，同時兼?zhèn)鋵σ种贫f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簡單改造，增加簡單的噴射、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)不會增加飛灰的產(chǎn)生量，并且使用時對人員專業(yè)技術(shù)能力要求低，容易在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(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)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例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，通過700℃煅燒3小時，得到混合粉體，在高溫下，及時將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:1均勻混合，經(jīng)過自然冷卻、磨碎、過50目篩后得到本實施例生活垃圾低溫?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)過簡單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過簡單破碎、過篩去除不可燃泥土后，按質(zhì)量百分比計，將本實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，在一個上吸式生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗，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，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的測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，對于垃圾原有的和熱解爐內(nèi)局部形成二噁英沒有去除效果，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)、配置方法簡單等優(yōu)點(diǎn)。
實施例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，通過800℃煅燒3小時，得到混合粉體，在高溫下，及時將該混合粉體與海泡石質(zhì)量比為1:1均勻混合，經(jīng)過自然冷卻、磨碎、過50目篩后得到本實施例生活垃圾低溫?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)過簡單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過簡單破碎、過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，在一個上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗，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，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的測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，通過800℃煅燒2.5小時，得到混合粉體，在高溫下，及時將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:0.5均勻混合，經(jīng)過自然冷卻、磨碎、過50目篩后得到本實施例生活垃圾低溫?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:在一個上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗，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)過簡單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過簡單破碎、過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，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的測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，通過800℃煅燒3小時，得到混合粉體，在高溫下，及時將該混合體與海泡石質(zhì)量比為1:0.5均勻混合，經(jīng)過自然冷卻、磨碎、過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)過簡單分選之后，去除大塊石塊、玻璃等不可燃物，經(jīng)過簡單破碎、過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，在一個上吸式農(nóng)村生活垃圾低溫?zé)峤鉅t上進(jìn)行試驗，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，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的測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，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。