（工程热物理专业论文）燃烧过程中多环芳烃类污染物排放特性及其催化分解实验研究.pdf

浙江人学硕i ：学位论义 摘要 依托于国家重点基础研究项目( 煤燃烧过程中微量有机无机类有害污染物的生成和控制 规律，g 1 9 9 9 0 2 2 1 1 ) ，本文开展了燃烧过程中多环芳烃类有机污染物的排放控制研究。主要 内容包括四部分： 总结了在管式炉和流化床上完成的燃烧参数对p a h s 排放影响的实验结果结台国内外 相关研究结果，采川主成份分析方法，提出通过良好组织燃烧】：况米控制p a h s 排放的措施。 分析结果表明，在流化床上空气流速是影响p a h s 排放的最主要的因素；在悬浮燃烧锅炉上， 煤种对悬浮燃烧锅炉的燃煤p a h s 排放影响很丈：在管式炉上煤的挥发份含量对p a h s 生成 量影响虽大。 在管式炉上模拟研究了城市生活垃圾焚烧炉和悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中p a h s 的排放 和分解特性。城市生活垃圾焚烧炉烟气道中p a h s 的排放特性模拟试验表明p a h s 会大量分 解，而且随着反应气氛氧含量的增大，1 7 种p a h s 总含量和p a h s 毒性当量随模拟试验反应 气氛氧含量呈线性递减变化趋势。悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中p a h s 的模拟试验表明1 7 种 p a h s 总含量和p a h s 毒性当量随模拟试验反应气氛氧含量呈四次函数变化趋势。 制各了v 2 0 5 w 0 3 r i 0 2 催化剂，并且对之进行了e d x 分析和x r d 分析，分析结果表明 本文所采用的催化剂方法能够置备出所要求的v 2 0 5 w o 。t i o ：催化剂。在三段管式炉上实验 研究了催化反应温度、反应空速、反应物浓度等因素改变时，v ：o s - w 0 3 t i 0 2 催化剂对葸的 催化效果。在此基础上建立了v 2 0 ，一w o ，f f i 0 2 催化剂对葸催化分解动力学模型。实验结果表 明：随着催化反应温度的升高，蒽的催化分解效率呈下降趋势，而且呈大致的线性变化规律： 葸的催化分解率随葸的浓度呈线性递减规律；葸在v 2 0 5 w o ，t i 0 2 催化剂上具有良好的空速 特性。 在管式炉上研究了不同钨钒比的v 2 0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂催化分解燃煤烟气和煤与p c p 混 烧烟气中p a h s 的特性。为优化v ：0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂提供实验依据。实验结果表明，不同 钨钒比的v 2 0 5 一w 0 3 t i 0 2 催化剂在2 0 03 c 的催化温度下对两种燃烧烟气中的p a h s 都具有很 好的催化分解效果，而且随着催化剂中钒含量的增加。催化剂催化分解p a h s 的能力就越强。 但是当催化反应温度降低时，三种催化剂的活性下降很快。催化反应为1 8 0 1 2 时，三种催化 剂都几乎失去了对低分子量p a h s 的催化分解能力。催化温度为1 5 0 c 时，三种催化剂对中 低分子量的p a h s 都几乎失去催化分解能力。 关键词：燃烧p a h s 排放控制v 2 0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂 浙江人学硕i 二学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h ep r o j e c to ft r a c eo r g a n i ce m i s s i o n sc o n t r o ld u r i n gc o a lc o m b u s t i o np r o c e s s s u b s i d i z e db ys p e c i a lf u n d sf o rm a j o rs t a t eb a s i cr e s e a r c hp r o j e c t so f c h i n a ( g 1 9 9 9 0 2 2 2 1 1 ) ，t h i s t h e s i sd e v e l o pt h es t u d yo fp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( 队h s ) e m i s s i o n sc o n t r o ld u r i n g c o m b u s t i o np r o c e s s t h e r ea r ef o u rp r i m a r yo b j e c t i v e so ft h i sw o r k ： t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft h ei n f l u e n c eo fc o m b u s t i o nc o n d i t i o no np a h se m i s s i o n sd u r i n g c o a lc o m b u s t i o np r o c e s so nf l u i d i z e db e da n de x p e r i m e n t a lt u b e f t i m a c ea r es u m m a r i z e d c o m b i n i n gt h er e l e v a n tr e s e a r c hr e s u l t so fw o r l d t h el o wp a h se m i s s i o n sc o m b u s t i o nc o n d i t i o ni s p u tf o r w a r db yt h em e t h o do fp r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s t h ea n a l y t i cr e s u l t si n d i c a t et h a tt h e m a i ni n f l u e n c ef a c t o ro f p a h se m i s s i o n so nf l u i d i z e db e di sa i rf l o w , a n dt h em a i ni n f l u e n c ef a c t o r o fp a h se m i s s i o n so np u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nb o i l e ri st h ek i n d o fc o a l ，a n dt h em a i n i n f l u e n c ef a c t o ro fp a h se m i s s i o n so ne x p e r i m e n t a lt u b ef o m a c ei sc o n t e n to fv o l a t i l e t h ee m i s s i o na n dd e c o m p o s ep r o p e r t yo fp a h si n f l u eg a so fm u n i c i f a ld o m e s t i cr e f u s e i n c i n e r a t o ra n dp u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nb o i l e ra r es i m u l a t e do ne x p e r i m e n t a lt u b ef u m a c e t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep a h si nf l u eg a so f m u n i e i p a ld o m e s t i cr e f u s ei n c i n e r a t o r w i l ld e c o m p o s e da b u n d a n t l y t h et o t a le m i s s i o n so f1 7p a h sa n dt h e 队h st e q ( t o x i c i t y e q u i v a l e n c eq u a n t i t y ) e m i s s i o na r er e d u c e dl i n e a r l yw i t ht h ei n c r e a s eo fo x y g e nc o n t e n t a n dt 1 1 e p a h si nf l u eg a so f p u l v e r i z e de o a lc o m b u s t i o nb o i l e ri n d i c a t et h a tt h et o t a ie m i s s i o n so f1 7p a h s a n dt h ep a h st e qe m i s s i o np r e s e n tf o u ro r d e r sf u n c t i o nw i t ho x y g e nc o n t e n t v 2 0 5 - w 0 3 t i 0 2c a t a l y s ti sp r e p a r e da n da n a l y z e dw i t he d xa n dx r d t h ea n a l y t i c a lr e s u l t s i n d i c a t e t h a tt h ec a t a l y s tp r e p a r e dm e t h o di sr e a s o n a b l e t h ec a t a l y t i cd e c o m p o s ee f f e c to f a n t h r a c e n eb yv 2 0 5 - w 0 3 t i 0 2c a t a l y s ti si n v e s t i g a t e dw h e nr e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，a i rf l o wa n dt h e c o n c e n t r a t i o no fa n t h r a c e n ec h a n g e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sj n d i c a t et h a tt h ec a t a l y t i c d e c o m p o s ee m c i e n c yo fa n t h r a c e n e r e d u c e dl i n e a r l yw i t hr e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dt h e c o n c e n t r a t i o no fa n t h m c e n ei n c r e a s e d t h es p a c ev e l o c i t yp r o p e r t yo fa n t h r a c e n eo n v 2 0 5 - w 0 3 门n 0 2c a t a l y s ti sf a v o u r a b l e t h ec a t a l y t i cd e c o m p o s ed y n a m i c a lm o d e li sa l s os e tu p b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s t h ec a t a l y t i cd e c o m p o s ep r o p e r t yo fp a h si nt h ef l u eg a so fc o a lc o m b u s t i o na n dt h ef l u eg a s m i x t u r eo fc o a la n dp c po nt h ev 2 0 5 一w 0 3 t i 0 2c a t a l y s tw i t hd i f f e r e n tr a t i oo ft u n g s t e nt o v a n a d i u m t h e s ee x p e r i m e n t sc a ns e r v ea sr e s e a r c hb a s i sf o rc a t a l y s to p t i m i z a t i o n t h er e s u l t s s h o w t h a t t h r e ec a t a l y s t sw i t hd i f f e r e n tr a t i o o f t u n g s t e n t ov a n a d i u mc a l ld e c o m p o s e t h e p a h s u n d e r2 0 0 a n db e t t e re f f e c t sc a nb er e a c h e dw i t hh i g hr a t i oo fv 2 0 s w i t hl o w e rt e m p e r a t u r e ， t h ea c t i v i t i e so ft h r e ek i n d so fc a t a l y s tt od e c o m p o s et h el o wm o l e c u l a rw e i g h tp a h sb e c a m e w e a k e n a n dt o t a l l yb e e nl o s tw h e nt h et e m p e r a t u r ew a sl o w e rt h a n18 0 t h ea c t i v i t yt o d e c o m p o s et h el o wm o l e c u l a rw e i g h tp a h sa n dm o d e r a t em o l e c u l a rw e i g h tp a h sl o s tw h e nt h e t e m p e r a t u r ew a sl o w e rt h a n1 5 0 k e yw o r d s ：c o m b u s t i o n ；p a h s ；e m i s s i o n sc o n t r o l ；v 2 0 s w 0 3 f l i o zc a t a l y s t 2 独创性声明 6 8 0 1 7 5 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得迸江盘堂或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 撬廖签字日期：加彤年2 月伊日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝望盘茔有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权迸 江盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：镌旁翩签名：磋龄 签字日期：彬铲年z 月鲈e j 签字同期：& 叩毕年。月cj 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：浙江省电力试验研究所 通讯地址：浙江省电力试验研究所 电话 邮编 浙江人学硕i ：学位论义 摘要 依托于国家重点基础研究项目( 煤燃烧过程中微量有机无机类有害污染物的生成和控制 规律，g 1 9 9 9 0 2 2 1 1 ) ，本文开展了燃烧过程中多环芳烃类有机污染物的排放控制研究。主要 内容包括四部分： 总结了在管式炉和流化床上完成的燃烧参数对p a h s 排放影响的实验结果结台国内外 相关研究结果，采川主成份分析方法，提出通过良好组织燃烧】：况米控制p a h s 排放的措施。 分析结果表明，在流化床上空气流速是影响p a h s 排放的最主要的因素；在悬浮燃烧锅炉上， 煤种对悬浮燃烧锅炉的燃煤p a h s 排放影响很丈：在管式炉上煤的挥发份含量对p a h s 生成 量影响虽大。 在管式炉上模拟研究了城市生活垃圾焚烧炉和悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中p a h s 的排放 和分解特性。城市生活垃圾焚烧炉烟气道中p a h s 的排放特性模拟试验表明p a h s 会大量分 解，而且随着反应气氛氧含量的增大，1 7 种p a h s 总含量和p a h s 毒性当量随模拟试验反应 气氛氧含量呈线性递减变化趋势。悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中p a h s 的模拟试验表明1 7 种 p a h s 总含量和p a h s 毒性当量随模拟试验反应气氛氧含量呈四次函数变化趋势。 制各了v 2 0 5 w 0 3 r i 0 2 催化剂，并且对之进行了e d x 分析和x r d 分析，分析结果表明 本文所采用的催化剂方法能够置备出所要求的v 2 0 5 w o 。t i o ：催化剂。在三段管式炉上实验 研究了催化反应温度、反应空速、反应物浓度等因素改变时，v ：o s - w 0 3 t i 0 2 催化剂对葸的 催化效果。在此基础上建立了v 2 0 ，一w o ，f f i 0 2 催化剂对葸催化分解动力学模型。实验结果表 明：随着催化反应温度的升高，蒽的催化分解效率呈下降趋势，而且呈大致的线性变化规律： 葸的催化分解率随葸的浓度呈线性递减规律；葸在v 2 0 5 w o ，t i 0 2 催化剂上具有良好的空速 特性。 在管式炉上研究了不同钨钒比的v 2 0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂催化分解燃煤烟气和煤与p c p 混 烧烟气中p a h s 的特性。为优化v ：0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂提供实验依据。实验结果表明，不同 钨钒比的v 2 0 5 一w 0 3 t i 0 2 催化剂在2 0 03 c 的催化温度下对两种燃烧烟气中的p a h s 都具有很 好的催化分解效果，而且随着催化剂中钒含量的增加。催化剂催化分解p a h s 的能力就越强。 但是当催化反应温度降低时，三种催化剂的活性下降很快。催化反应为1 8 0 1 2 时，三种催化 剂都几乎失去了对低分子量p a h s 的催化分解能力。催化温度为1 5 0 c 时，三种催化剂对中 低分子量的p a h s 都几乎失去催化分解能力。 关键词：燃烧p a h s 排放控制v 2 0 5 w 0 3 t i 0 2 催化剂 浙江人学硕i 二学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h ep r o j e c to ft r a c eo r g a n i ce m i s s i o n sc o n t r o ld u r i n gc o a lc o m b u s t i o np r o c e s s s u b s i d i z e db ys p e c i a l f u n d s f o r m a j o r s t a t e b a s i c r e s e a r c hp r o j e c t so f c h i n a ( g 1 9 9 9 0 2 2 2 1 1 ) ，t h i s t h e s i sd e v e l o pt h est u d yo fp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( 队h s ) e m i s s i o n sc o n t r o ld u r i n g c o m b u s t i o np r o c e s s t h e r ea r ef o l i tp r i m a r yo b j e c t i v e so ft h i sw e r k ： t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft h ei n f l u e n c eo fc o m b u s t i o nc o n d i t i o no np a h se m i s s i o n sd u r i n g c o a lc o m b u s t i o np r o c e s so nf l u i d i z e db e da n de x p e r i m e n t a lt u b ef u m a c ea r es u m m a r i z e d c o m b i n i n gt h er e l e v a n tr e s e a r c hr e s u l t so f w o r l d ，t h el o wp a h se m i s s i o n sc o m b u s t i o nc o n d i t i o ni s p u tf o r w a r db yt h em e t h o do fp r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s t h ea n a l y t i cr e s u l t si n d i c a t et h a tt h e m a i ni n f l u e n c ef a c t o ro fp a h se m i s s i o n so nf l u i d i z e db e di sa i rf l o w , a n dt h em a i ni n f l u e n c ef a c t o r o fp a h se m i s s i o n so np u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nb o i l e ri st h ek i n d o fc o a l ，a n dt h em a i n i n f l u e n c ef a c t o ro fp a h se m i s s i o n so ne x p e r i m e n t a lt u b ef u m a c ei sc o n t e n to fv o l a t i l e n l ee m i s s i o na n dd e c o m p o s ep r o p e r t yo fp a h si nf l u eg a so fm u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s e i n c i n e r a t o ra n dp u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nb o i l e ra r es i m u l a t e do ne x p e r i m e n t a lt u b ef u m a c e t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i e a t et h a tt h ep a h si nf l u eg a so f m u n i c i p a ld o m e s t i cr e f u s ei n c i n e r a t o r w i l ld e c o m p o s e da b u n d a n t l y t h et o t a le m i s s i o n so f1 7p a h sa n dt h ep a h st e q ( t o x i c i t y e q u i v a l e n c eq u a n t i t y ) e m i s s i o na r er e d u c e dl i n e a r l yw i t ht h ei n c r e a s eo fo x y g e nc o n t e n t ，a n dt h e p a h si nf l u eg a so f p u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nb o i l e ri n d i c a t et h a tt h et o t a ie m i s s i o n so f1 7p a h s a n dt h ep a h st e qe m i s s i o np r e s e n tf o u ro r d e r sf u n c t i o nw i t ho x y g e nc o n t e n t v 2 0 5 一w o f l t i 0 2c a t a l y s ti sp r e p a r e da n da n a l y z e dw i t he d x a n dx r d t h ea n a l y t i c a lr e s u l t s i n d i c a t et h a tt h ec a t a l y s tp r e p a r e dm e t h o di sr e a s o n a b l e 乃# c a t a l y t i cd e c o m p o s ee f f e c to f a n t h r a c e n eb yv 2 0 s w o f l t i 0 2c a t a l y s ti si n v e s t i g a t e dw h e nr e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，a i rf l o wa n dt h e c o n c e n t r a t i o no fa n t h r a c e n ec h a n g e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ec a t a l y t i c d e c o m p o s ee m c i e n c yo fa n t h r a c e n er e d u c e dl i n e a r l yw i t hr e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dt h e c o n c e n t r a t i o no fa n t h r a c e n ei n c r e a s e d t h es p a c ev e l o c i t yp r o p e r t yo fa n t h r a c e n eo n v 2 0 5 一w 0 3 t i 0 2c a t a l y s ti sf a v o u r a b l e t h ec a t a l y t i cd e c o m p o s ed y n a m i c a lm o d e li sa l s os e tu p b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s t h ec a t a l y t i cd e c o m p o s ep r o p e r t yo fp a h si nt h ef l u eg a so fc o a lc o m b u s t i o na n dt h ef l u eg a s m i x t u r eo fc o a la n dp c po nt h ev 2 0 5 一w 0 3 t i 0 2c a t a l y s tw i t hd i f f e r e n tr a t i oo ft u n g s t e nt o v a n a d i u m t h e s ee x p e r i m e n t sc a ns e r v ea sr e s e a r c hb a s i sf o rc a t a l y s to p t i m i z a t i o n t h er e s u l t s s h o w t h a t t h r e ec a t a l y s t sw i t hd i f f e r e n tr a t i o o f t u n g s t e n t ov a n a d i u mc a l ld e c o m p o s e t h e p a h s u n d e r2 0 0 ，a n db e t t e re f f e c t sc a nb er e a c h e dw i t hh i g hr a t i oo fv 2 0 s w i t hl o w e rt e m p e r a t u r e ， t h ea c t i v i t i e so ft h r e ek i n d so fc a t a l y s tt od e c o m p o s et h e1 0 wm o l e c u l a rw e i g h tp a h sb e c a m e w e a k e n a n dt o t a l l yb e e nl o s tw h e nt h et e m p e r a t u r ew a sl o w e rt h a nl8 0 t h ea c t i v i t yt o d e c o m p o s et h el o wm o l e c u l a rw e i g h tp a h sa n dm o d e r a t em o l e c u l a rw e i g h tp a h sl o s tw h e nt h e t e m p e r a t u r ew a sl o w e rt h a n15 0 k e yw o r d s ：c o m b u s t i o n ；p a h s ；e m i s s i o n sc o n t r o l ；v 2 0 s w o a t i o zc a t a l y s t 2 浙江大学预士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 能源生产与利用所引起的环境问题是全世界关注的一个热点问题。由于我国拥有丰富的 煤炭资源，在我国的能源和消费结构中煤炭一直主导地位，煤炭产量占全国一次能源生 产总量的7 5 左右，在今后相当长的时间中煤炭的利用仍将在我国能源结构中占据十分重 要的地位。但煤炭燃烧也到来了严峻的环境污染问题。随着我国国民经济的迅速发展与人民 生活水平的提高，必须清沽、高效的利用煤炭资源，走能源增长和环境协调发展的道路。这 就要求对控制燃煤污染排放进行研究。目前焚烧技术是国际上普遍采用的城市生活垃圾处理 技术之一，但是城市生活焚烧尾气对环境的危害比燃煤烟气更为严重，同样要采取恰当的技 术来控制其污染排放。在这些燃烧污染物中。由于p a h s 的致癌、致畸、致突变性，近来成 为各国能源环境界的研究热点。 1 2 p a h s 的理化性质和危害 蓑n a p h t h 蛔苊枷- p h 岫l 曲e 二氢苊 。口叩h h 一 苟f h 。r e 苇p h 朋舡e 甚 打一 晶 舻 苯井抽】蒽b 蛐f - 】明t h f k 舶ei g c h w m 咿嘲 苯井啦】黄墓b 椰跚【啦一m 。 莘井瑚黄葸【k 】b u o 舢m 眦 苯井【l 芘b c w p y 一 圆醌秽回 苯井i 亡】芘b 拍【e p y r c n e茚【1 2 3 - c d 】井芘“。【1 2 3 t h f 翱e 二苯并 - 】葸“b z 加 】毗h 蒸苎撬篡基q i 。雌 图1 11 7 种p a h s 的化学结构图 浙江大学硕士学位论文 1 2 1p a h s 的理化性质 多环芳烃( p o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ，简称p a h s ) 是指两个以上苯环直接连接在 一起的化合物。纯p a h s 人都是无色或者淡黄色的结晶，具有荧光性，在光和氧的作用f 会 发生分解变质。目前，探明的p a h s 已有5 0 0 多种，但是本文研究主要针对的是由美国e p a 优先推荐检测的1 7 种p a h s 。这是由于这1 7 种p a h s 物质有以下四个主要特点：目前有更 多有关这1 7 种p a h s 的资料丰信息：1 7 种p a h s 可能比其它p a h s 有更人的危害性，并且 它们所表现出来的危害性有代表性；由于它们的物理化学性质，人们更容易与这1 7 种p a h s 发生接触：这1 7 种p a h s 物质的浓度相对其它p a h s 物质高很多。豳11 列出了实验中这 1 7 种p a h s 的结构幽。 1 2 2p a h s 的毒性 表格1 1p a h s 毒性当量因子 p a h s 虽然在环境中含量很低，但是有很强的致癌、致畸、致突变作用，并具有生物累 积性。排放到大气中的p a h s ，温度降低后，迅速冷凝或被具有高度吸附性能的细小尘埃所 d 浙江大学顶十学位论文 吸附，而这些细小尘埃却能妖时间的停留在空气。虽然分布在气相中的p a h s 在强烈的日光 照射下会发生分解但是吸附在颗粒上中的p a h s 却能在大气中跃时间稳定存在，所以在长 距离的迁移中，儿乎不降解，这使得p a h s 的控制成为一个全球性的问题。此外在水相和固 相中分布的p a h s 会通过动植物的代谢而不断的富集并且在水相和固相中的p a h s 不易分 解，这使的部分水域币i 土壤中p a h s 的含量比较高对人类的危害也比较人。 现有研究表明p a h s 的毒性和三致性与环数以及分子结构密切相关，即使是同分异构体 之间差别也很人。由丁环境中的p a h s 是以混合物形式存在，为了准确的评价p a h s 混合物 对健康的潜在致癌性，国外学者p j t s a i ，t h o m a sp e t r y 等提出了毒性当量网子( t e f ，t o x i c i t y e q u i v a l e n c yf a c t o r ) 概念口l ，苯并【a 】芘b a p 为参考物，定义它的毒性当量冈子为1 ，其他的 p a h s 的毒性都以b a p 为基准折算为相应当量因子，具体的毒性当量网子如表1 1 所示。采用 毒性当量网子概念厉能够更准确的反映不同的p a h s 对环境的影响。 1 3 环境中p a h s 的来源、分布及其危害 从各种污染源中排放的p a h s 可以分布于水体中、土壤中、和大气中，所以p a h s 在环 境中可以说是无处不在。随着人们生活水平的提高，室内p a h s 污染物对人体健康影响的研 究已经成为最近国内外学者的研究热点。研究p a h s 在环境中的分布，并且研究其对所处环 境的危害特性有利于研究p a h s 污染物排放的控制特性，因为可以针对不同环境中的p a h s 提出不同的处理方法。 1 3 1 环境中p a h s 的主要来源 自然界有很多自然现象会产生p a h s ，如火山爆发、森林火灾【3 】，微生物的生化作用和光 化学作用都会产生p a h s 。同时自然界本身存在的一些物质如石油、煤、焦油沥青、木榴油 及柏油等自身也含有多环芳烃类物质，这些p a h s 也会通过各种方式排到环境中。这些自然 现象所产生的p a h s ，由于其具有偶然性，而且其对环境的影响会受到人类活动的干扰，因 此很少有人研究这些自然现象所产生的p a h s 对环境的影响。虽然自然现象会产生一定量的 p a h s ，但是人类活动是现在环境中p a h s 的主要来源。目前p a h s 的污染源主要有以下几种： ( 1 ) 煤、石油、天然气等化学燃料的燃烧，一般每燃烧l k g 煤排放1 0 m g 苯并 a 】芘，燃烧 l k g 石油排放4 0 m g 苯并【a 】芘【4 】：( 2 ) 黑色冶金的焦炭生成过程，因其中有结块的反应，而引 起p a h s 生成排放；( 3 ) 一些石化产品的生成过程，p a h s 是石油冶炼过程的中间产物和最终 产物一部分；( 4 ) 城市废弃物( 其中含有大量纸张、塑料等有机原料) 的焚烧过程f 5 】：( 5 ) 交通业如机动车中柴油机、汽油机的使用1 6 ；( 6 ) 食物烹饪和家用燃料的燃烧，这是造成室 内p a h s 污染的主要来源”。虽然环境中p a h s 的来源各种各样，但是化石燃料燃烧及城市生 活垃圾焚烧等能源利用过程是其主要来源，本文也仅仅针对该来源进行排放控制研究。 1 3 2 大气中的p a l - i s 及其危害 存在于大气中的p a h s 除少量来自于天然植被、火山爆发、地质尘埃等作用外其余绝 大部分来源于人为污染，其中绝大部分来源于化石燃料( 煤、石油、天然气等) 、林木、塑料 等物质的不完全燃烧及机动车尾气的徘放，还有一部分p a h s 来源于采暖、烹调等。大气中 的p a h s 几乎都是吸附在细微颗粒上的，而且大部分是集中在p m 2 5 的细微颗粒上【8 1 ，由于 浙江人学硕l 学位论文 p m 2 5 能够进入肺细胞冈此对人体健康的危害很人。颗粒上的p a h s 在自然光f 可以光解( 9 j 。 1 3 3 水体中和土壤中的p a h s 及其危害 由于p a h s 的溶解度普遍很低，所以纯净水中的p a h s 量很少，但是p a h s 很容易被水中 的颗粒物所吸附，冈此，一般水体中会含有一定量的p a h s 。在各种p a h s 污染物源附近的土 壤也很容易受到污染，如热力电站、油田、金属冶炼工厂附近的土壤都很容易受到p a h s 的 污染。大气中的p a h s 也会沉积到土壤和水体中。水体中和土壤中的p a h s 不仅影响生存在 其中的生物，而且由于p a h s 具有生物累积性【l ”其生物累积因子高达l o o 1 0 0 0 0 ，因此会 影响到该生态体系中的整个生物链，一般人类处于生物链的项端，所以由于p a h s 的生物 累积性，在水体和十壤中的p a h s ，对环境和人类健康的危害尤为严重。对于水体中和土壤 中的p a h s 污染，除了控制污染源继续向环境中输入p a h s 外，现在普遍采_ i j 微生物降解技 术来对其进行降解【l “。 1 3 4 室内环境中的p a h s 及其危害 人的一生绝大部分时间是在室内度过的。室内空气的质量和受污染程度与人体健康息息 相关。美国环保局、欧盟、世界卫生组织及我国都已经先后开始组织研究制订室内空气质量 标准，以控制室内空气污染。p a h s 是室内的主要污染物，由于其挥发性低，常常吸附在可 吸入颗粒上，因此对人体的健康危害很大。近年来随着生活水平的提高和生活方式的改变， 居民住房装饰越来越普通，而在我国一些地区仍有相当一部分家庭用煤、木材作燃料，不少 居民有抽烟的习惯：此外，我国特有的烹调方式均会造成室内空气中p a h s 污染。室内空气 p a h s 污染主要来源于3 个方面：室内发生源、大气污染进入室内、沉积在室内的颗粒物因 受到扰动而重新进入空气中【”】。目前适用于降低室内p a h s 污染的净化方法主要有：吸附、 光催化分解、低温等离子体分解等技术”。 1 4 热能利用过程中p a h s 排放控制研究进展 由于p a h s 对环境的危害，国内外对其制定了相关的排放标准。欧盟e p a 规定大气中苯 并【a 】芘的日平均浓度不得超过o 2 n g n m 3 。我国的室内空气质量标准【i ”，规定室内苯并 a 芘的日平均浓度不得超过1 0 n g n m 3 。为了达到这些标准，国内外研究者已经提出了一些降 低环境中p a h s 含量的技术，要降低环境中p a h s 的浓度，关键在于控制主要污染源排放p a h s 。 目前针对p a h s 排放所提出的控制技术大致有以下几种：采用活性炭或者改性的脱硫荆吸附 烟气中的多环芳烃类有机污染物：加氢催化裂解法；低温等离子体( 电晕) 氧化分解法；利 用改良商业s c r 催化剂在催化还原n o 。的同时催化氧化p a h s 。 1 4 1 吸附荆吸附多环芳烃类有机污染物 吸附剂是利用其大比表面积和特殊的微空结构来吸附多环芳烃类有机污染物的所以吸 附剂的微孔体积是吸附剂脱除p a h s 的决定性参数。同时吸附剂对烟气中p a h s 的吸附能力 也受p a h s 自身挥发性的影响，p a h s 的挥发性越低，吸附剂对它的吸附效果就越好。吸附法 虽然对p a h s 的脱除效率较高，而且还能同时脱除二嗯英等有机污染物，但是吸附法只是把 分散的污染物富集起来，没有对其进行分解，所以还要通过用催化焚烧等别的方法对其另行 处理。传统上运_ i = f j 活性炭来吸附烟气中p a h s ，现在也有用阴离子表面活性添加剂来改变 6 浙江大学硕十学位论文 c a ( o h ) ：等脱硫剂的特性，以便使它们能够在干法脱硫塔、仁干法脱硫塔和静电除尘器布袋 除尘器等除尘设备和烟气脱硫设备中脱除多环芳烃类有机污染物。 与其他吸附剂一样，刚活性炭来吸附有机物的效果与吸附剂特性、被吸附物特性、吸附 剂与被吸附物的相互关联性有关。影响吸附性能的被吸附物特性包括：蒸汽压、分子量以及 与分子结构和分子成分有关的分子极性，多数p a h s 是蒸汽压低，不易挥发的非极性有机物， 容易被活性炭吸附。一般来说，污染物的饱和蒸汽压越低越容易被活性炭吸附，吸附的相关 驱动力与被吸附物的饱和蒸汽压力的分压成反例。活性炭的可用表面积是决定其吸附性能的 主要因素。而可_ _ i j 表面积由孔隙的数量和尺寸决定，大多数吸