祝贺Chemical-looping combustion of plastic wastes for in situ inhibition of dioxins(化学链燃烧对于塑料废物中二噁英的原位抑制)被国际燃烧领域顶级期刊Combustion and Flame接收,赵海波老师为通讯作者兼第一作者,2016年博士毕业生王金星为第二作者。
化学链脱氯抑制二噁英生成的研究属于本课题组化学链燃烧及部分氧化的大方向。 在传统的含氯废物的空气焚烧过程中(如塑料废物处理),通常会伴随有剧毒的副产品二噁英(PCDD/Fs)的生成。氧气为作氧源,不但在PCDD/Fs的重新合成过程中参与碳的气化和重新排列,也通过产生活性的Cl2来促进氯化反应。而化学链燃烧为燃料反应器提供了无氧的氛围(图1),因此可以用来进行垃圾处理。

这篇文章采用CaO修饰的Fe2O3/Al2O3作为氧载体的原位化学链氧燃烧(iG-CLC),与传统的塑料垃圾焚化与进行对比,比较了17种PCDD/Fs同系物的分布情况。在iG-CLC中,PCDD/Fs的总数量和毒性当量数量分别减少了94%和89%。这是因为在燃料反应器中,由于迪肯反应受限,以及CaO的有效脱氯作用,使得Cl2产率很低,同时缺乏氧气,这二者显著抑制了PCDD/Fs的生成(图2)。氯取代模型也证实了在iG-CLC中这17种PCDD/Fs同系物的氯取代概率显著降低(图3)。


图3在两种燃烧条件下PCDDF/Fs同系物含量比的模拟结果与实验测量结果
塑料垃圾的iG-CLC能够高效地回收废物,抑制PCDDF/Fs生成,分离二氧化碳。这能够极大的推进当前传统的垃圾焚烧技术,对于如污水污泥,厨房垃圾,废纸残渣等其他氯含废物也同样适用。
相关的研究还包括:
1. Jinxing Wang, Haibo Zhao*. Chemical Looping Dechlorination through Decorated Fe2O3/Al2O3 Oxygen Carrier.Combustion and Flame, 2015, 162: 3503-3515
2. Jinxing Wang, Haibo Zhao*. Evaluation of CaO-decorated Fe2O3/Al2O3 as an oxygen carrier for in-situ Gasification Chemical Looping Combustion of Plastic Wastes. Fuel, 2016, 165: 235-243
3. Jinxing Wang, Haibo Zhao*. Application of CaO-decorated iron ore for inhibiting chlorobenzene during in-situ gasification chemical looping combustion of plastic waste. Energy & Fuels, 2016, 30(7): 5999-6008
本研究受到国家重点研发计划(2016YFB0600801),国家自然科学基金(51522603,51561125001)的支持。