二噁英脱除催化剂的研究现状及展望

       随着各国城市化进程的迅猛发展，产生的垃圾越来越多，垃圾焚烧处理由于其垃圾无害化、资源化、减量化程度高，被认为是目前垃圾处理的一种高效手段，已成为目前各国处理废弃物主要和有效的技术之一。

      但垃圾在焚烧过程中不可避免地会产生大量污染物，如颗粒物、HCl、NOx、重金属以及二噁英等。这些污染物对人体健康存在着极大的危害，尤其是二噁英，具有剧毒，其毒性是氰化钾的1000倍，1g二噁英就能置10000人于死地。

      此外，二噁英还具有致癌性、致畸性、致突变等慢性毒性。据统计，在全球范围内，由垃圾焚烧炉排放出的二噁英约占二噁英总排放量的10%～40%。

      鉴于二噁英的极大毒性，国内外对其排放做出了严格的限定：美国、日本、德国等对二噁英的排放限值为0.1ngTEQ/m3;韩国为0.5ngTEQ/m3，而其首都首尔为0.1ngTEQ/m3。

      我国现有标准为1.0ngTEQ/m3，远落后于发达国家，最新《生活垃圾焚烧污染标准》(二次征求意见稿)将排放限值降到0.1ngTEQ/m3，预计从2014年7月1日起实施。

      目前，我国垃圾焚烧技术发展很迅速，生活垃圾焚烧技术已被越来越多的大中城市选用。另外，医院垃圾必须采用焚烧方法进行处理，特别是非典过后，对医院垃圾的处理提出了更高的要求。因此，对于新的二噁英去除技术需求越来越迫切。

      目前，垃圾焚烧主要采用活性炭吸附去除烟气里的二噁英，但是用活性炭吸附法减少多氯二苯并二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)的排放，运行成本高，且未能从根本上解决问题，PCDDs和PCDFs还是存在的，必须进行专门的处理，而有的企业为降低成本，只是进行了填埋，对地下水更是存在极大安全隐患，而且净化效率不如催化净化法高，难以达到更高的排放要求。

      而催化净化技术具有反应温度低、节省能源、可以处理低含量的有机污染物、去除效率高而且分解效果稳定等特点，因此催化去除二噁英类污染物成为研究的主要方向。

      1二噁英催化剂净化去除机制

      二噁英是由两个苯环通过氧原子连接而生成的芳香烃族化合物，是PCDDs和PCDFs两类化合物的总称。二噁英催化净化指在有氧的环境下，二噁英吸附在催化剂的表面上，在催化剂活性位置发生催化氧化反应，使二噁英被分解生成CO2、H2O、HCl、H2O等无机产物的过程。二噁英催化氧化的反应原理方程式：

      常用催化剂有贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性高，但价格昂贵，且由于垃圾焚烧尾气烟气含有大量的HCl和SO2，贵金属催化剂很容易发生中毒，甚至在反应过程中可能产生毒性更高的产物。而氧化钒催化剂既可以催化消除NOx，同时也可以高效氧化去除有机污染物，更加经济有效。

      2国内外钒-钛二噁英催化剂分解技术研究进展

      自从HAGENMAIER首先报道用于选择性催化还原法(SCR)脱硝催化剂V2O5-WO3-TiO2和V2O5-MoO3-TiO2对PCDDs和PCDFs具有显著的催化降解活性，开启了SCR催化剂对二噁英去除的研究。

      KRISHNAMOORTHY等对比了不同钒含量V2O5-TiO2催化剂对邻二氯苯的影响，发现高钒量比低钒量催化剂活性高，尾气只检测出CO2和CO，CO的选择性为40%～45%，而且WO3、MoO3及ZnO的加入对V2O5-TiO2的1，2-二氯苯催化氧化性能没有影响。