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1.2 活性炭吸附
活性炭吸附二噁英的过程包括两个步骤:首先,将活性炭注射入废气流中;随后,在废气下游安置静电除尘器或者织物过滤器来移除使用后的活性炭和残余的灰尘。根据活性炭添加的方法,活性炭吸附二噁英过程可以分为三种不同的类型:携带流,移动床和固定床过程。在所有的过程中,废气中PCDD/F的移除 都是通过碳的吸附完成的。
活性炭吸附移除PCDD/F的效率通常比较高,在一个装配有旋风分离器,干石灰洗涤器和织物过滤器的生活垃圾焚烧炉中注射活性炭可以在第一年将二噁英的移除效率从26.9%提高到96.6% 。由于活性炭对二噁英的吸附效果良好,已经在垃圾焚烧厂中得到了广泛的应用,近年来对活性炭吸附二噁英的研究多集中于对吸附现象和特征的研究。然而需要注意的是,活性炭吸附技术虽然安装方便,技术简单,但仍存在一定的问题。首先活性炭需要注射在冷却的废气中,以防从头合成作用的发生。同时,这一过程中消耗 了大量的活性炭,因此增加了垃圾焚烧厂的花费。解决这一问题的方法包括使用一个包含吸附器和再生器的系统,两个过滤器交替使用来减少活性炭的使用量;使用 一个双袋式过滤器系统等。
1.3 催化过滤器
催化氧化技术直接破坏废气中的PCDD/F被证明是一项有效的技术,其可以将废气中PCDD/F的浓度降低至0.1 ng TEQ/Nm3以下。Hagenmaier和他的同事们证明了用于选择性催化还原(SCR)NOx的基于TiO2的V2O5/WO3催化剂也可以有效的用 于破坏PCDD/F,且其反应温度与脱除NOx反应的温度一致。
催化氧化的反应器有不同的形态,但是如果单独用于去除PCDD/F的话,常用的反应器类型是催化过滤器。目前常用的催化过滤器是由W. L. Gore & Associates有限公司生产的REMEDIATM D/F 催化过滤系统。利用这一催化系统进行的大量的研究结果表明,其对PCDD/F的破坏率超过98%,且证明了使用了三年后的催化剂的活性没有降低,并预计这 一系统可以在垃圾焚烧厂中正常工作五年。此外,Chang等人在台湾的垃圾焚烧厂中使用湿式洗涤结合催化过滤系统可以获得93%的PCDD/F的去除率。
1.4 催化氧化联合脱除NOx过程
上面曾经提到,用于选择性催化还原NOx的V2O5/WO3-TiO2催化剂也可以有效的去除PCDD/F,将其转化为二氧化碳,水和HCl, 且其反应温度与脱除NOx反应的温度一致。也就是说,可以在一个整体反应器中通入氨气,进行PCDD/F和NOx 的联合脱除。Dvorak等人 使用REMEDIATM的催化过滤器实现了PCDD/F和NOx 的联合脱除。然而,在进行PCDD/F和NOx 的联合脱除时,常用的方法是将催化剂沉积在蜂窝型载体或者金属板载体上。目前这一方法已经实现了工业上的成功应用。例如,Goemans等人报道了比利时 根特市的城市垃圾焚烧厂中,联合脱除设备可以有效的脱除99%的二噁英和90%的NOx。
除了常用的基于TiO2的催化剂,一些基于金属的催化剂也可以进行PCDD/F和NOx 的联合脱除。如van den Brink 等人 研究了基于Pt的催化剂,Poplawski等人 总结了基于过渡金属钙钛矿的催化剂,而Padilla等人 使用了铬基催化剂。事实证明,这些催化剂的效果并没有高于钒基催化剂,且目前的应用非常有限。
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