本研究では,焼却対象物質が一様でなく,比較的小型の焼却炉で間欠運転を行う産業廃棄物焼却処理施設を対象として,ダイオキシン類(DXNs)生成の直前に薬剤(硫黄含有チタニア)を添加することにより,積極的にダイオキシン類の生成を抑制するシステムを構築することを目的としている。初年度,実験室レベルで模擬ゴミであるPVC粒子を不完全燃焼させた実験において,消石灰(Ca(OH)_2)を33.2wt%添加することで残渣中のDXNs濃度を1/10以下に減らすことができた。しかし,近い将来の更に厳しい総量規制に対して,酸化チタンを添加したとしても本手法だけでは不十分であると判断した。そこで,最もDXNs濃度の高い飛灰に対して,高温加熱による高効率二次処理に着目した。しかし,500℃以上で加熱処理を行うと飛灰が固化してしまうため,従来の飛灰加熱処理は500℃以下の還元雰囲気で薬剤を添加して脱塩素化処理を行っている。しかし,従来法ではDXNsを脱塩素化したに過ぎず,十分な処理とは言えない。そこで,二年目は高温での固化機構を解明した上で,高温酸化処理の可能性について検討した。今回,固化には飛灰中の塩素が関係していると仮定し,飛灰中の塩素を高温状態で固定化できる薬剤として,水酸化ナトリウム(NaOH)およびムライトを選択した。そして,飛灰とNaOH(飛灰中の塩素と等モル分混合),またはムライト(重量比1:1)を添加し,700℃で加熱した結果固化が認められなかった。また,薬剤添加,無添加の試料を,処理前後でTG/DTA(熱重量/示唆熱分析計)およびXRD(X線回折装置)で分析を行った。その結果,飛灰では,消石灰と塩化水素との反応生成物として塩化カルシウム(CaCl_2)ではなく,CaClOHのピークがXRDの分析結果から検出された。NaOH添加の加熱後の試料はCaClOHに代わってNaClが,ムライト添加のそれはワダライトが生成していた。また,無添加の試料では,TG/DTAでは800℃からの冷却時に固化を示す発熱のピークが見られたが,薬剤添加の試料ではそのピークが見られなかった。また,加熱処理前後の試料中のDXNs濃度を調べたところ,未処理の試料(0.66ng/g-ash)と比較して,薬剤添加の700℃加熱で1/10^5以下に削減されており,薬剤添加は固化防止だけでなく,DXNs分解においてもメリットがあることが示された。
The present work is aimed at developing a method for suppressing the formation of dioxin (DXN)s emitted from small-scale incinerators for industrial wastes, which are difficult of operate under well controlled combustion, by adding a chemical (sulfur-contained titania) into incinerators. In the first year, the lab-scale experiments on incomplete combustion of me waste samples prepared by adding hydrated lime (Ca(OH)_2) with a given content into PVC powders were performed. The experiments revealed that the DXNs concentration in the burnt samples with 33.2wt%-added Ca(OH)_2 decreased by about 1/10 compared to that without the addition. However, we concluded that this technique adding chemicals into an incinerator is insufficient for the future regulation of tolal emission even if titania, which might be more reactive than Ca(OH)_2 is applied. Thus, we focused on the secondary heat treatment for fly ash in which DXNs arc most concentrated. In the conventional method, DXNs in the fly ash a re dechlorinated under reductive atmospheres below 500 deg. C. by adding some chemical since fly ash is subject to solidification above 500 deg. C. In the second year, we investigated the mechanism on solidification of fly ash at the high temperature and attempted to establish the technique of high-temperature treatment for fly ash preventing it from the solidification. Sodium hydroxide (NaOH) and mullile were chosen as an additive that can trap chlorine in fly ash, assuming that it might contribute the solidification, and then me chosen chemical was mixed with fly ash at a given ratio, followed by heating in an electric furnace at 700 deg.C. It was found that no solidification of fly ash with the additives took place after the heat treatment. Moreover, the X-ray diffractometer analyses indicated that the fly ash prior to the heating did not contain calcium chloride (CaCl_2) but CaClOH, which was a product of reaction between Ca(OH)_2 and HC1, and that sodium chloride (NaCl) was detected in the heated sample with NaOH and wadalite in the treated one with mullitc. The differential thermal analyses revealed that for the sample without additives there was an exothermic peak in ihe cooling step (around 800 deg.C). while this peak was not detected in that with additives. Furthermore, the DXNs in the samples before and after the heal treatment were analyzed. The results showed that DXNs concentration in the treated samples with additives decreased by less than 1/!05 compared to the untreated one without additives. These findings confirmed that the application of these additives has the advantages not only to prevent fly ash from the solidification but also to enhance the decomposition of DXNs.
研究課題/領域番号:13555218, 研究期間(年度):2001-2002
研究機関: 金沢大学工学部
出典：「チタニア粒子添加による小型産業廃棄物焼却炉からのダイオキシン類抑制技術の構築」研究成果報告書 課題番号13555218 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
source:https://kaken.nii.ac.jp/search/?qm=90025966
source:https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13555218/
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