二恶英和聚氯乙烯的燃烧和火灾外文翻译资料

 2022-04-19 18:20:08

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二恶英和聚氯乙烯的燃烧和火灾。

摘要：本文综述了聚氯乙烯(PVC)和二恶英的收集、整理，并比较了多氯联苯(PCDFs)和二苯二恶英(PCDDs)，或简称二恶英，在燃烧和燃烧过程中产生的数据。在专业领域中，作为城市固体废物的一部分，PVC的焚烧很少被视为一个问题，因为无论如何，深层烟气净化是需要的。相反，由于氯含量高，PVC经常被标记为主要的氯供体，在控制不良或不受控制的燃烧和明火中产生大量的二恶英。在燃烧过程中，仍有大量的不良记录和各种影响因素可能影响二恶英的形成:一方面，pvc -化合物代表了一组具有广泛不同配方的材料;另一方面，这些可能都暴露在不同性质和后果的火灾中。因此，应该注意到聚氯乙烯的着火和发展，以及减少有害化合物的排放，如一氧化碳、氯化氢、多环芳香烃和二恶英。本文综述了现有的二恶英排放数据，收集了涉及PVC的火灾和燃烧试验的实验和模拟研究，并对几种影响因素的影响进行了识别和分析，影响了PVC燃烧过程中二恶英的形成。

关键词：聚氯乙烯、PVC、无控制燃烧、二恶英、排放、热分解、添加剂、阻燃

范围：聚氯乙烯(PVC)由于其低的生产成本，广泛的工作能力，使用的多样性，以及优良的电性能和防火性能(Cullis和Hirschler, 1981年)被广泛使用。Theuvenet et al .,1994)。在聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)之后，它是第三大销售的大宗商品塑料，是建筑、医疗、运输、农业、信息技术(it)和纺织品(Buekens and Cen, 2011)的首选材料。聚氯乙烯产品种类繁多，随处可见，如建材、医疗器械、汽车零部件、塑料薄膜、电缆护套、包装等。然而，二恶英的潜在形成有时被认为是聚氯乙烯的致命弱点，尤其是在燃烧和火灾时(Costner et al.， 1995)。

PVC有两种不同的形式。它是硬的，硬的(硬的PVC或PVC- u)。主要应用为建筑工业用挤压管和型材，以及用于包装的透明塑料瓶和薄板。当聚合物与液体增塑剂结合时，材料软化，称为柔性PVC或PVC- p。适用于电线电缆绝缘、软片、软片、地板、屋面、玩具等。

聚氯乙烯树脂是一种白色粉末，通过乳化或悬浮聚合的氯乙烯单体(VCM)。只有化学结构的微小修改才能使其机械和电特性发生显著的变化。由于纯PVC-U在处理和成型(Burgess, 1981)的温度下会有热分解，所以稳定剂和滑动剂总是被添加。稳定剂可能含有重金属，如镉、铅、锡或锌。在欧盟，在2010年的自愿承诺之后，cad- mium已经从20年逐步淘汰。

添加剂包括添加到聚合物中的任何物质，以改善其加工和使用，包括增强材料(如玻璃纤维)、炭黑、电荷，例如沉淀的石灰石、抗静电剂、染料和颜料，如二氧化钛。在复合过程中添加添加剂以达到理想的性能，并在很大程度上形成聚合物的重要组成部分，特别是聚氯乙烯。添加剂可以很好地改变PVC的特性，使其成为一种用途广泛、用途广泛的材料。相反地，既然有无限的可能，就很难定义一个给定的聚氯乙烯的样品在多大程度上具有代表性，或者不具有代表性:大多数添加剂确实会影响热分解、烧焦、挥发性物质的着火和火灾。令人惊讶的是，很少有研究表明PVC化合物的这些基本特征，如经过考虑的聚氯乙烯三元组的近似分析后的固定碳含量。热膨胀，

尽管存在稳定剂，PVC的热分解从低温开始(lt;200 C)，并连续两步进行(Lopez et al.， 2011;Montaudo Puglisi,1991;Urabe Imasaka,2000)。第一次脱氢氯化反应发生在大分子链上，通过解压缩HCl，形成由CH=CH单位的线性序列形成的多烯结构;当氯化氢开始生成时，也有一些苯是通过这些聚烯链的直接分离形成的多烯基的分子间环化产生的。在第二步中，被认为是通过分子间反应和这些交联链反应的多烯链，形成烷基化烃和焦化残渣。后者对燃烧副产物的进一步形成有特殊的作用，因此，在整个过程中，固定碳的数量是一个影响因素，但很少有可用的参数。

有机和无机含氯材料，在完全燃烧时，会导致二恶英的形成，特别是在粉煤灰或过渡金属的存在下，作为het- ero催化剂(Olie etal .， 1998;Takasuga et al .,2000)。聚氯乙烯在固体废物中所占的氯比例相当大，这可能会导致二恶英的焚烧(Belliveau和Lester, 2004;Giugliano et al .,1989;Katami et al .,2002)。的确，在不利情况下，燃烧pvc -富集的配偶比燃烧无氯材料(Costner, 2001;)显著地增加了二恶英的排放。Giugliano et al .,1989;Katami et al .,2002)。

实际上，现代的焚化炉都有足够的设备来应对这样的排放，既有预防措施，也有治疗措施。适当温度的值,动荡和反应时间(三个T s)和氧气供应确保完成com——bustion破坏任何前兆,是否这些是挥发性(ben - zene甲苯),挥发性(多环芳烃(多环芳烃)、氯苯(卡马西平),氯酚(CPh)polychlo——主儿联苯(多氯联苯)),或残余碳质来源(烟尘、碳化和烧焦的有机物)。

用活性炭吸附活性炭(AC)和活性炭的分离，或吸附和破坏性氧化(Buekens and Huang, 1998;麦凯,2002)。在垃圾焚烧中，大多数技术和专业的来源都不认为聚氯乙烯的存在有严重的问题。事实上，PVC的存在与否并不会影响到对烟气的处理和消除二恶英(Buekens and Cen, 2011;瑞格et al .,1995;Vehlow,2012)。

然而,不受控制的燃烧提供了一个更糟糕的情况下,特别是包含PVC废物或其他来源等卤素盐(Takasuga et al .,2000):一个更大数量的产品不完全燃烧(图片)生存和逃离火灾和氯或兄弟——我的存在增强了二恶英前体的形成(环境保护署,2003;黄et al .,2007)。因此,尽管PVC减少火灾的概率(William栓销2003),其热分解和combus,产品可能对二恶英的排放作出了重大贡献大范围的火灾,包括火灾、回院子焚烧垃圾,垃圾填埋场火灾、热处理resi -费包含PVC(或溴化阻燃剂),等等。

鉴于PVC产品的广泛使用,他们的潜在的重要作用在二恶英排放,和广泛的工作——锡安因素提出,本综述的目的是总结可用排放数据,收集实验和仿真的研究涉及塑料、火灾和标准燃烧测试,识别和分析当地的影响因素的影响(如温度、停留时间、氧、金属、影响PVC燃烧过程中二恶英的形成。

二恶英来自涉及PVC的调查。

二恶英首先出现在研究实验室，而不是，这表明他们的存在受到chlo- racne (Leijs et al.， 2014)的影响。CPhs浓缩在gt;160 C，形成多氯联苯-p-二恶英(PCDDs)，如Seveso灾难(1976)。它们也会出现在农药、除草剂(橙剂)或漂白纸浆与氯(Hites, 2010)中。

当碳、氢、氧和氯元素的混合物在摄氏300度到500度之间发生反应时，二恶英就会出现。在都市固体废物焚化(Olie et al.， 1977)中，它们的识别引起了相当大的恐慌，因为这些化学物质具有引人注意的特性。以来,许多研究已经集中在他们的形成机制,主要领导——荷兰国际集团(ing)两种截然不同的,然而互补的途径:前体形式,从分子结构类似于二恶英(CPh、卡马西平、多氯联苯、多环芳烃等)和新创的路线,从无定形碳和程序通过催化氯化,紧随其后的是氧化(施蒂格利茨et al .,1991)。需求上升，以废除垃圾焚烧厂，以及PVC，作为最明显的元素氯气在都市固体废物。

在20世纪80年代和90年代，人们发现了许多新的和未被怀疑的二恶英来源，特别是在钢铁工业和熔化金属废料，以及在CPh和除草剂化学中。很明显，这些过程，PVC和二恶英之间没有联系。然而，通过间接途径聚氯乙烯可以引起二恶英的形成，还有待进一步的研究。

乙烯基聚合物(聚氯乙烯、氯化物、氢氧化物等)在温度上是不稳定的:在低温下，它们分离出小分子(乙酸、氯化氢、水等)，留下一个多烯骨架。聚合物的热分解系统地综述,一般和个别聚,即对在火灾方面重要,即特定高分子材料的性质、物理和化学过程及其相互作用,实验方法,及其implica,消防性能(贝利和Hirschler,2002)。塑料的热降解和分解(热解)、部分氧化、气化和燃烧产生了与显著不同的问题相关的大量文献，如:

维珍和复合聚氯乙烯树脂的稳定(欧文，1984);初始化和发展分解和伴随或随后的火灾的热行为(Urabe和Imasaka, 2000);在这种情况下产生的气体和蒸气，以及它们的急性和长期的健康影响，以及大量的极有害化合物的生成，主要是多环芳烃和二恶英(Belliveau和Lester, 2004);特殊和混合塑料的化学、原料和热回收(Braun, 2002;Buekens和阳,2014;Buekens和周,2014)。

聚氯乙烯的热分解为HCl和苯(lt;350 C)和其他芳烃和焦油(McNeill et al.， 1998)提供了实质性的提高。关于二恶英的潜在形成，与氯气(Addink和Olie, 1995)相比，HCl被认为是一种相当普通的氯化剂。形成多环芳烃和二恶英的路线是基于进一步的二级甚至三级产品的转化，它们的形成可能取决于PVC的配方和热处理的精确条件。显然，这两个因素都没有很好地记录下来，因为配方仍然是专有的，而且火的热条件是不可预测的。

二恶英从燃烧和火灾中涉及到聚氯乙烯，可以用几种可能的，但不同的假设来解释:

在聚氯乙烯(如大气二恶英的吸收)中，二恶英的初始存在会在高温下被破坏，但任何二恶英的脱氧剂仍会向热解产物报告(Conesa et al.， 2009);在燃烧过程中发现的任何热解或氧化化合物可能作为前体，并在燃烧后的低温区重新组合到二恶英(Rappe et al.， 1990;Wootthikanokkhan et al .,2003);

聚氯乙烯PVC生产

人们提出的问题是，新生产的未加工PVC可能已经受到二恶英污染的程度，以及生产链氯/乙烯-氯乙烯-PVC-PVC转化为产品是否可能是二恶英的来源。

Tiernan等人(1995)在原始树脂中只发现了八氯代苯二嗪- p-二恶英(OCDD)，浓度与空白分析比较。Wagenaar等(1998)指出，维珍PVC的二恶英负载基本上是不含二恶英的，结论符合预期。由于聚氯乙烯是由蒸馏提纯的VCM聚合产生的，分散在水中，所以没有办法将VCM转化为二甲苯分子。

聚氯乙烯在其质量中容易溶解二恶英，就像任何其他的聚物、树脂或蜡质材料一样。类似的溶解发生在用于建造湿式洗涤器的聚酯中，这一特性导致了这种装置的冷记忆效应(Adams et al.， 2000)。Forschungs-Zentrum Karlsruhe获得了该机会的专利，该机会被塑料从烟道气体中吸收二恶英，洗涤liq- uors等。选择PP作为可逆吸收剂，具有良好的吸附/解吸温度循环，AC的加入使其不可逆。瑞典的G taverken Milj AB公司将这一过程称为ADIOX(Andersson等人，2003年)。

1994年，埃弗斯等人(1996)得出结论，氯乙烯在莱茵河的沉积物中是二恶英的重要来源。绿色和平组织公布了各种VCMs制造内部流动和流出物的二恶英浓度(Stringer et al.， 1995)。咄et al。评估了台湾氯乙烯制造废水中二恶英的排放，并得出了每年3毫克的有毒当量(TEQ)的排放，这显然是一个无关的量。

二恶英可以在PVC生产过程的几个步骤中产生(Evers, 1993;桑顿,1997):

电解水。电解细胞及其相关的由相当致密、封闭的系统组成;很久以前由以前使用过的石墨电极产生的污泥，现在已经被高度加载了。

用氯化铜催化剂对乙烯进行氧氯化反应。

氯化生产残留物的热氧化，即氯化塔。这些都是在适当的条件下焚烧的，保证排放量远低于0.1 ng TEQ m-3。

其他重要的工艺步骤，如热裂化乙烷二氯到VCM, VCM净化，VCM聚合，不产生二恶英。主要的潜在排放点是氧氯化反应釜、净化塔和植物垃圾处理系统。所有来源均受“保护东北大西洋海洋环境公约”的严格控制。(OSPAR)/欧洲联盟关于使用现有最佳技术的条例或要求以及氯乙烯单体/聚氯乙烯工业排放的二恶英的数量在过去15年中大幅度减少。目前的贡献还不到人类活动排放总量的0.1%，这可以通过与欧洲污染物排放和转移登记(2012)的塑料欧洲(2012)的生态概况相比较得出。

PVC和火

火险是由多种因素共同作用的结果，包括热分解产物的可燃性和可燃性，燃烧时的热释放和火焰蔓延，烟雾遮蔽和毒性，以及火灾的具体情况。聚氯乙烯的高氯含量降低了它的可燃性，并导致了火灾。随着聚合物树脂被添加物稀释，其火灾性能发生变化:可燃性有机物，如增塑剂，增加可燃性;添加无机电荷，如沉淀CaCO3，降低了它(Lyon和Janssens, 2005)。

在一般用途的塑料中，硬质聚氯乙烯是唯一的耐火树脂，因为它含有将近57个锡洛，在复利之前当PVC产品被燃烧时，热裂解产生的氯化氢气体会减缓火焰中的燃烧反应，并通过屏蔽空气中的PVC表面来减缓燃烧。PVC释放的燃烧热量比其他塑料少(虽然比木头和纸高);因此，它对维持和传播火的作用更少，也很少产生燃烧的飞沫或碎片。此外，燃烧聚氯乙烯产生膨胀或膨胀的碳质结构，形成了保护基础部件的热障。在某些情况下，如管道，PVC甚至可以防止通过墙壁或地板阻挡孔口的火焰蔓延。

美国黑胶协会(美国)公布了35种商业材料的数据，其中12种是乙烯基配方。点火温度高(ASTM D1929, 1996或Setchkin测

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