食品废水处理中的医疗废物典型组分如同迷雾般的难以捉摸却在热重分析的火炉中被炼出真相而新的动力学模型则
食品废水处理中的医疗废物,犹如迷雾般的复杂,不当处理将导致疾病的传播,对人类健康构成严重威胁。因此,有效的医疗废物处理处置技术备受各国政府关注,已成为重要研究课题(Lee et al., 1996; Mato et al., 1997; Lee et al., 2004)。目前,热解被认为是最有发展前景的热过程处理技术,它不仅可以用做独立的固体废物处理方式,将原料转换为更利于应用的高能质物质,如可燃气、燃料油、固态焦炭等,而且是燃烧和气化处理的先决步骤(Zhang et al., 2003)。国家环保总局最近启动的《全国医疗废物处置设施建设规划》和《全国危险废物处置设施建设规划》(环办[2003]41号)中已明确将热解炉工艺纳入医疗废物处置工艺中。
采用热解技术处理医疗废物,首先需要详细了解废物的热解特性、热解机制、行为和规律,并建立适合的模型以确定热解过程的动力学参数。热重分析是一项非常有用的技术,被广泛应用于研究生物质(Reinaet al., 1998; 刘乃安等, 2001; Raveendran et al., 1996; 陈冠益等, 2003)、城市生活垃圾(S«rumet al., 2001; García et al., 1995; 李斌等,1999)及各种高聚物(Conesa et al., 1996;Marcilla etal. ,1995)的热解失重动力学和反应机制。但国内外鲜有将其应用于研究医疗废水典型组分特性的报道。
在动力学模型方面,上述材料进行了分类:单一组分模型包括一步整体模型、一步多阶段模型、一步综合模型;混合组分模型则是线性叠加模式。这些建模在描述单一组分方面均表现出色,但由于医学垃圾包含多种不同组分,每种组分都具有复杂且不同的化学结构,这些对应着若干平行或链式反应,以呈现一步或多步失重。此外,由于其中含有的药品成分,使得其物理与化学属性难以确定,因此寻找一种既能适用于所有样品又具有物理意义明确的一般性质下的整体模式成为一个挑战。
为了全面系统地研究医用垃圾中的14个典型组分及其相应温度下的TG和DTG曲线,本文通过实验方法选取这些材料并进行了量化分析。实验结果表明,在150℃之前,大部分试样发生轻微失重,此后在160~290℃范围内开始显著失重,而至600℃时大部分试样缓慢失重停止,只有一部分试样在800℃时才完成全面的消耗。在DTG曲线上显示出两种类型:一类为一步剧烈失重,一类为阶梯状两步未知事件。在这些数据基础上,本文提出了一套新的动力学建模方案,以期为医用垃圾之火焰与气化工艺提供理论依据。