CN115382888A - 一种焚烧厂用二噁英调节剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焚烧厂用二噁英调节剂，属于烟气净化技术领域，包括改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；二噁英是氯和苯组成的化合物，本发明中制备的调节剂中的改性海泡石对垃圾中的金属具有固定作用，生成稳定的金属络合物，从根本上抑制二噁英合成的催化反应；小苏打、氧化钙和碳酸钙进入锅炉可以将氯反应变成氯化钙，两种药剂按照一定比例配比变成二噁英调节剂，按照一定的剂量喷入焚烧炉，有效控制二噁英的合成。与原有硫类、氮类抑制剂相比，没有增加烟气中SO2、NOX等污染物的风险。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，具体地，涉及一种焚烧厂用二噁英调节剂。
背景技术
垃圾焚烧是目前处理垃圾、利用资源的有效途径，然而垃圾焚烧过程中产生的致癌、致残、致突变的二噁英，目前通用焚烧烟气二噁英类治理技术是“活性炭吸附+布袋除尘”，该技术核心是将烟气中的二噁英类转移到飞灰中，减少向大气排放二噁英类。但活性炭吸附效率差，一般在10-65％的吸附效率，活性炭品质差大，使用效果不理想；而且只是将二噁英吸附到固态二噁英里面，没有做到二噁英减排效果。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种焚烧厂用二噁英调节剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种焚烧厂用二噁英调节剂，包括改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；所述改性海泡石通过如下步骤制备：
步骤一、将氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯混合，然后加入氢氧化钠，加完后在冰水浴条件下加入溴乙酸乙酯，滴加过程中控制速度，使温度不超过25℃，加完后，保持温度不变，继续搅拌1h，然后在20℃条件下搅拌3h，反应结束后，经过过滤、洗涤、40℃真空干燥至恒重，得到固体a；采用四丁基氢氧化铵催化氨基化海泡石中的胺基与溴乙酸乙酯反应，得到固体a；
步骤二、将固体a和质量分数18％的盐酸溶液混合，加热回流5h，回流结束后，过滤，依次用水和乙醇洗涤，洗涤结束后，40℃真空干燥至恒重，得到固体b；固体a结构中的酯基在酸性条件下发生水解，得到含有羧基的固体b；
步骤三、将固体b、氯苯混合，分散后加入磷酸，加完后升温至100℃，然后加入三氯化磷，加完后，升温回流反应3h，结束后，经过过滤、洗涤、40℃真空干燥至恒重，研磨过50目筛，得到改性海泡石。固体b与三氯化磷反应，在海泡石的结构中引入磷酸结构。与促进二噁英生成的金属催化剂螯合，使得金属催化剂失活，从根本上抑制二噁英生成；
进一步地，步骤一中氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯的用量比为20g：2mL：200mL；氨基化海泡石、氢氧化钠和溴乙酸乙酯的用量比为20g：10g：15mL；步骤二中固体a和盐酸溶液的用量比为20g：80mL；步骤三中固体b、氯苯、磷酸和三氯化磷的用量比为10g：30mL：5g：5g。
进一步地，氨基化海泡石通过如下步骤制备：
将海泡石和N,N-二甲基甲酰胺混合，加入精氨酸和硫酸氢钠，加热回流反应3h，加入硫酸钠和乙醇，继续搅拌1h，反应结束后，将得到的反应产物过滤，用去离子水洗涤至中性，在40℃条件下干燥至恒重，研磨过300目筛，得到氨基化海泡石。利用精氨酸与海泡石结构中的羟基结合引入氨基；
进一步地，海泡石、N,N-二甲基甲酰胺、精氨酸和硫酸氢钠的用量比为5g：15mL：2g：0.2g；海泡石、硫酸钠和乙醇的用量比为1g：5g：60mL。
进一步地，所述海泡石为海泡石原矿，粒径为20～50目，比表面积200～500m2/g，含有50～60％SiO2和20～30％MgO。
进一步地，改性海泡石和碳酸钙的质量比为3：3-4。
进一步地，小苏打、氧化钙、碳酸钙的用量摩尔比为1-2：1：1。碳酸钙高温分解成的氧化钙与热解过程中生成的氯反应生成氯化钙，消耗二噁英生成原料中的氯，小苏打即碳酸氢钠，受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，配合氧化钙和碳酸钙将氯反应变成氯化钙。
进一步地，调节剂的添加量为垃圾质量的6-7％。
进一步地，所述垃圾中过渡金属含量为80-100mg/kg。
本发明的有益效果：
二噁英是氯和苯组成的化合物，本发明中制备的调节剂对垃圾中的金属具有固定作用，生成稳定的金属络合物，从根本上抑制二噁英合成的催化反应；小苏打、氧化钙和碳酸钙进入锅炉可以将氯反应变成氯化钙，两种药剂按照一定比例配比变成二噁英调节剂，按照一定的剂量喷入焚烧炉，有效控制二噁英的合成。与原有硫类、氮类抑制剂相比，没有增加烟气中SO2、NOX等污染物的风险。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备氨基化海泡石：
将海泡石和N,N-二甲基甲酰胺混合，加入精氨酸和硫酸氢钠，加热回流反应3h，加入硫酸钠和乙醇，继续搅拌1h，反应结束后，将得到的反应产物过滤，用去离子水洗涤至中性，在40℃条件下干燥至恒重，研磨过300目筛，得到氨基化海泡石。海泡石、N,N-二甲基甲酰胺、精氨酸和硫酸氢钠的用量比为5g：15mL：2g：0.2g；海泡石、硫酸钠和乙醇的用量比为1g：5g：60mL。
实施例2
制备改性海泡石：
步骤一、将实施例1制备的氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯混合，然后加入氢氧化钠，加完后在冰水浴条件下加入溴乙酸乙酯，滴加过程中控制速度，使温度不超过25℃，加完后，保持温度不变，继续搅拌1h，然后在20℃条件下搅拌3h，反应结束后，经过过滤、洗涤、40℃真空干燥至恒重，得到固体a；
步骤二、将固体a和质量分数18％的盐酸溶液混合，加热回流5h，回流结束后，过滤，依次用水和乙醇洗涤，洗涤结束后，40℃真空干燥至恒重，得到固体b；
步骤三、将固体b、氯苯混合，分散后加入磷酸，加完后升温至100℃，然后加入三氯化磷，加完后，升温回流反应3h，结束后，经过过滤、洗涤、40℃真空干燥至恒重，研磨过50目筛，得到改性海泡石。
进一步地，步骤一中氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯的用量比为20g：2mL：200mL；氨基化海泡石、氢氧化钠和溴乙酸乙酯的用量比为20g：10g：15mL；步骤二中固体a和盐酸溶液的用量比为20g：80mL；步骤三中固体b、氯苯、磷酸和三氯化磷的用量比为10g：30mL：5g：5g。
实施例3
一种焚烧厂用二噁英调节剂，包括实施例2制备的改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；改性海泡石和碳酸钙的质量比为3：4。小苏打、氧化钙、碳酸钙的用量摩尔比为1：1：1。将垃圾中的不可燃物去除，然后经过简单过筛后加入二噁英调节剂，二噁英调节剂的添加量为垃圾质量的6％；炉内最大温度为700℃，烟气出口温度最大温度为150℃，进行低温热解。飞灰中PCDD/Fs毒性当量1.38ng I-TEQ/g；阻滞率约90％。
实施例4
一种焚烧厂用二噁英调节剂，包括实施例2制备的改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；改性海泡石和碳酸钙的质量比为3：3.5。小苏打、氧化钙、碳酸钙的用量摩尔比为1.5：1：1。将垃圾中的不可燃物去除，然后经过简单过筛后加入二噁英调节剂，二噁英调节剂的添加量为垃圾质量的6.5％；；炉内最大温度为700℃，烟气出口温度最大温度为150℃，进行低温热解。飞灰中PCDD/Fs毒性当量1.31ng I-TEQ/g。
实施例5
一种焚烧厂用二噁英调节剂，包括实施例2制备的改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；改性海泡石和碳酸钙的质量比为3：3。小苏打、氧化钙、碳酸钙的用量摩尔比为2：1：1。将垃圾中的不可燃物去除，然后经过简单过筛后加入二噁英调节剂，二噁英调节剂的添加量为垃圾质量的7％；炉内最大温度为700℃，烟气出口温度最大温度为150℃，进行低温热解。飞灰中PCDD/Fs毒性当量1.24ng I-TEQ/g。
实施例3-实施例5的结果与未添加二噁英调节剂的操作相比，二噁英浓度降低约90％，烟气中二噁英的分析方法参照HJ77.2-2008。
对比例1
将实施例5中的改性海泡石换成实施例1制备的氨基化海泡石，其余原料及制备过程保持不变。飞灰中PCDD/Fs毒性当量12.03ng I-TEQ/g。
从实施例3-实施例5记录的结果可知，本发明制备的调节剂可降低飞灰中的PCDD/Fs的生成。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，包括改性海泡石、小苏打、氧化钙、碳酸钙；所述改性海泡石通过如下步骤制备：
步骤一、将氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯混合，然后加入氢氧化钠，加完后在冰水浴条件下加入溴乙酸乙酯，加完后，保持温度不变，继续搅拌1h，然后在20℃条件下搅拌3h，得到固体a；
步骤二、将固体a和质量分数18％的盐酸溶液混合，加热回流5h，回流结束后，得到固体b；
步骤三、将固体b、氯苯混合，分散后加入磷酸，加完后升温至100℃，然后加入三氯化磷，加完后，升温回流反应3h，结束后，经过过滤、洗涤、40℃真空干燥至恒重，研磨过50目筛，得到改性海泡石。
2.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，步骤一中氨基化海泡石、四丁基氢氧化铵和乙酸乙酯的用量比为20g：2mL：200mL；氨基化海泡石、氢氧化钠和溴乙酸乙酯的用量比为20g：10g：15mL；步骤二中固体a和盐酸溶液的用量比为20g：80mL；步骤三中固体b、氯苯、磷酸和三氯化磷的用量比为10g：30mL：5g：5g。
3.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，氨基化海泡石通过如下步骤制备：
将海泡石和N,N-二甲基甲酰胺混合，加入精氨酸和硫酸氢钠，加热回流反应3h，加入硫酸钠和乙醇，继续搅拌1h，反应结束后，将得到的反应产物过滤，用去离子水洗涤至中性，在40℃条件下干燥至恒重，研磨过300目筛，得到氨基化海泡石。
4.根据权利要求3所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，海泡石、N,N-二甲基甲酰胺、精氨酸和硫酸氢钠的用量比为5g：15mL：2g：0.2g；海泡石、硫酸钠和乙醇的用量比为1g：5g：60mL。
5.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，改性海泡石和碳酸钙的质量比为3：3-4。
6.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，小苏打、氧化钙、碳酸钙的用量摩尔比为1-2：1：1。
7.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，调节剂的添加量为垃圾质量的6-7％。
8.根据权利要求1所述的一种焚烧厂用二噁英调节剂，其特征在于，垃圾中过渡金属含量为80-100mg/kg。
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