[发明专利]一种在共热解过程中固定污染物有机磷酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物共热解技术领域。

背景技术

塑料与生物质共热解是一个很有前景的固体废物处理技术，这是由于该技术不仅可以有效的削减废弃塑料以及废弃生物质的总量，同时还可以将固体废物转化成一些具有高附加值的化学品。由于塑料中含有较高比例的氢含量，因此塑料在共热解过程中可以为生物质供氢，降低油品中的氧含量，提高油的热值与品质。塑料中含有一种重要的添加剂，即有机磷酸酯(OPEs)，是一类常用的含磷有机化合物。越来越多的研究显示该类化合物会释放到空气、水体等环境中，并会对人的身体健康产生潜在危害。

共热解的产物按物理形态分可分为三种：即非冷凝气体(气)、生物油(液)以及生物炭(固)。在共热解过程中，有机磷酸酯将会经过各种复杂的热反应分配到产物的不同相中。倘若进料中有机磷酸酯的产物(或未反应的有机磷酸酯)分配到非冷凝气体，以及生物油中时，它们将会很容易在使用的过程中被排放到环境中，对环境和人类健康造成危害。因此为了降低此类污染物的流动性，需要采取一些措施使得此类污染物以较为稳定的形态固定在生物炭上。同时，富集到生物炭上的含磷化合物可以进一步回收利用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种在塑料与生物质共热解过程中将污染物有机磷酸酯固定于固体产物生物炭中的方法。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明在共热解过程中固定污染物有机磷酸酯的方法，其特点在于：

a、以水或乙醇为溶剂，配制CaCl₂与MgCl₂·6H₂O的混合溶液；

b、将生物质与塑料混合获得混合物，将混合物粉碎、过100目筛，获得样品A；

c、将混合溶液均匀喷洒到步骤b所获得的样品A上，然后在80℃烘干，获得进料；

d、将进料投加到生物质快速热解反应器中进行热解，热解温度为400～600℃；

所述生物质中含有木质素。

本发明在共热解过程中固定污染物有机磷酸酯的方法，其特点也在于：

令样品A中磷元素的质量浓度为A_pg kg^-1，则所述混合溶液中CaCl₂和MgCl₂浓度皆为0.015A_pmol L^-1；

步骤b所述生物质中木质素的质量与所述塑料中磷元素的质量比为59:1。以有机磷酸酯为添加剂的塑料，其有机磷酸酯的量不易于测定，而以有机磷酸酯为添加剂的塑料所含磷元素基本来自有机磷酸酯，因此以磷元素的量来计量。

步骤c所述混合溶液与所述样品A的质量比为5：4。

所述生物质(如作物秸秆、木屑等)中的木质素质量含量为15％～36％。

步骤c所述烘干的时间是5～12h。

木质素是木质纤维素生物质(如作物秸秆、木材等)的重要组成部分，可以从造纸废液中回收。在生物质与塑料的共热解过程中，利用木质素热分解的自由基与有机磷酸酯热分解产物反应，通过控制热解温度，从而实现了有机磷酸酯的热解产物在生物炭中的固定；同时通过CaCl₂与MgCl₂·6H₂O的加强作用，保证了更大比例有机磷酸酯的热解产物在生物炭中的固定。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明利用生物质中木质素热分解的自由基与有机磷酸酯热分解产物反应，通过控制热解温度，从而实现了在塑料与生物质共热解过程中有机磷酸酯在生物炭中的固定；同时通过CaCl₂与MgCl₂·6H₂O的加强作用，保证了更大比例有机磷酸酯可以在生物炭中的固定，降低含磷污染物释放到环境中的风险，避免了环境污染，操作方法简单易行，可以应用于含有机磷酸酯的废塑料的处理；

2、本发明的添加剂CaCl₂与MgCl₂·6H₂O绿色环保；

3、本发明热解产物生物炭上固定的磷化合物形态稳定，不易释放，适合于做建筑材料或者填埋，不容易产生磷污染。

附图说明

图1是各实施例所得生物炭样品的产率；

图2为各实施例所得生物炭样品中磷的含量的统计图；

图3为各实施例所得生物炭样品中所固定的磷与进料中磷的比例的统计图；