Диоксины проблема техногенной безопасности технологии термической переработки углеродистых отходов

В мировой практике накоплен определенный опыт в решении прблемы диоксинов [1]. Наиболее существенный вклад сделала Германия, имевшая к 19994 г. около 50 МСЗ [2]. Однако, даже при имеющихся жестких нормативах на выбросы диокинов и наиболее современных технологиях их улавливания при сжигании мусора в Германии выбрасывается около 4 кг диоксинов в год. В то же время выброс только 100 г Диоксинов при аварии в г. Севезо (Италия) привел к экологической катастрофе [11].

Для того, чтобы устранить опасность выбросов диоксинов , необходимо знать их источники, физико- химические свойства, условия образования и разрушения.

Все диокины являются кристаллическими соединениями с температурами плавления 200-400 градусов Цельсия [1, 11]. Они хорошо растворяются в органических растворителях, жирах, а также в недистиллированной воде, благодаря наливию в них гкминовых и фульвокислот, способных образовывать комплексы с диоксинами. Диоксины, переходя в воду и почву, образуют комплексы с органическими веществами и очень хорошо распространяются в природе. Обладая высокими адгезионными свойствами, они легко прилипают к частицам пыли, почве, иловым осадкам в водоемах и переносятся воздухом, водой и почвой [1].

Из опыта мусоросжигания известно, что эмиссия диоксинов из дымовой трубы существенно связяна с выбросами частиц пыли и углерода. На многих МСЗ газоочистка основана на практически полном поглощении диокинов из дымовых газов при пропускании их через фильтры с активированным углем или тканевые фильтры, способные эффективно выделять золу из газа. Основным мероприятием для подавления в этих процессах выделения диоксинов является уменьшение выбросов органического углерода, то есть обеспечение полного его выгорания, а также контроль уровня СО как основного показателя полноты сжигания и остаточной концентрации диоксинов [3].

Для группы диоксинов характерны реакции хлорирования, бромирования, нитрования, нуклеофильного замещения и гидролиза в сильно щелочных спиртовых растворителях при нагревании. Диоксины стабильны по отношению к сильно щелочным и сильно кислым средам в некаталитических условиях. Это приводит к их накоплению в природе, т.к. период их разложения в почве составляет 10-20 лет, а в воде около 2 лет [1].

Диоксины обладают высокой термостойкостью. Эффективное разложение этих веществ происходит только при температурах выше 1250 градусов Цельсия и выдержке более 2 с. Их терморазложение при меньших температурах является обратимым процессом [1, 9, 11]. При 200-450 градусах Цельсия они синтезируются вновь. Это происходит при традиционной технологии мусоросжигания, где образование диоксинов наблюдается также на выходе охлажденного газа из котла-утилизатора за счет реакций хлора (HCl, Cl2, хлорорганичеких соединений и др.) и органического углерода в присутствии катализаторов (например, меди) [11]. В этом случае количество диоксинов не зависит от содержания хлора или брома в топливе [3].

При нагревании хлор- и бромсодержащих органических веществ (например, поливинилхлорида) диоксины образуются в интервале температур 500-1200 градусов Цельсия, причем максимум их образования приходится на 600-800 градусов Цельсия. Процесс протекает в две стадии: образующиеся хлорбензолы сначала преобразуются в фенолы и дифеноловые эфиры, а затем в присутствии кислорода в смесь диоксинов и фуранов [1].

Объем образования диоксинов зависит от исходного сырья, прежде всего от наличия в нем хлор- и бромсодержащих компонентов. Из общего количества хлора, который имеется в ТБО, поступает с пластмассой около 50 %, с целлюлозно-бумажной продукцией до 25%, а остальное с другими материалами [1]. В незначительных количествах в ТБО присутствуют бромсодержащие и смешанные галогенированные гомологи. Существенным источником брома в ТБО является негорючая часть пластмассы, например, электронные микроприборы [3]. Наличие диоксинов и их предшественников в целлюлозно-бумажной продукции связано с процессом отбеливания хлором целлюлозы.

В промышленных углеродистых отходах количество хлора связано с содержанием хлора в угле. Если хлора в угле 0.3-0.7%, то можно прогнозировать его содержание в угольном шламе 0.1-0.4%. При пиролизе угля хлор практически полностью переходит в газовую фазу по мере нагревания сырья до 550-600 градусов Цельсия в инертной атмосфере или до 700-900 градусов Цельсия при наличии окислительной среды с образованием хлористого водорода и последующих преддиоксинов и диоксинов. Известны также хлорароматические (полихлорбифенилы), хлоролефиновые, хлорфенольные и другие предшественники, которые при высоких температурах преобразуются в диоксины.

Перейти на страницу: 1 2 3

Публикации по єкологии

Экологические мировоззрения
Термин экология образован от двух греческих слов (oikos – дом, жилище, родина, и логос – наука), означающих дословно «наука о местообитании». В более общем смысле экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей их средой обитания (в том чис ...

Климатические условия Земли и их изменения
КЛИМАТ, многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других – остается ...

Разделы