災(zāi)難救援醫(yī)療廢棄物溯源方法、理化性質(zhì)及熱解特性研究.pdf

1、伴隨重大災(zāi)難的發(fā)生，事發(fā)地原有的醫(yī)療廢棄物處置設(shè)施往往會受到損毀。而災(zāi)難發(fā)生后，伴隨大量傷員的出現(xiàn)，災(zāi)區(qū)的醫(yī)療廢棄物處理需求會急速上升，導(dǎo)致必須引入其他的醫(yī)療廢棄物緊急處理方法。研制具有移動能力的醫(yī)療廢棄物處理設(shè)備是有效解決這個問題的重要對策之一。目前，熱解技術(shù)被認(rèn)為是最具潛力的醫(yī)療廢物熱化學(xué)處理技術(shù)，其工程研發(fā)的前提和關(guān)鍵，取決于與醫(yī)療廢棄物的成分組成及其熱解特性有關(guān)的基礎(chǔ)性研究工作。本文首次根據(jù)災(zāi)難現(xiàn)場環(huán)境的特殊性，以災(zāi)難救援醫(yī)療廢

2、棄物（disaster relief medical waste，簡稱DRMW）的熱解處理技術(shù)應(yīng)用為目的，以DRMW的成分組成及理化特性為重點，分別進(jìn)行了相關(guān)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。該研究成果可為小型移動式DRMW熱解處理裝備的工程設(shè)計和運行工藝研究提供理論與應(yīng)用指導(dǎo)。本研究主要包括：
　　1．DRMW溯源重構(gòu)方法的建立以及成分組成和理化特性研究。DRMW成分組成及理化特性研究，具有典型的追蹤、回溯式研究性質(zhì)，由于無法重現(xiàn)DRMW的現(xiàn)場

3、采樣，因而成為開展研究工作的最大難題。本文開創(chuàng)性的建立了DRMW溯源模擬重構(gòu)方法（RSR），為開展DRMW成分組成、分類及理化特性等研究，提供了全新的解決思路和技術(shù)路徑。同時，根據(jù)熱解處置技術(shù)研究工作的需要，以物質(zhì)的材質(zhì)種類為分類原則，對DRMW進(jìn)行了重新分類定義。研究結(jié)果顯示：DRMW主要類型及占比是：塑料（43.2％）、生物質(zhì)（26.3%）、合成纖維（15.3%）、橡膠（6.6%）、廢液（6.6%）、無機鹽（0.3%）和金屬（1.7

4、%）；DRMW的容重為249 Kg/m3；含水率為44.75%。將以上七類材料中的主要成分進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果顯示，DRMW主要包含的四類化學(xué)物質(zhì)及占比分別為：聚丙烯（PP）占33.98%、生物質(zhì)（biomass）占26.30%、聚乙烯（PE）占8.64%、聚氯乙烯（PVC）占4.32%。該研究將為災(zāi)區(qū)的醫(yī)療廢棄物的儲存、轉(zhuǎn)運、處置管理以及污染防控提供有意義的參考。
　　對四類DRMW實驗樣品進(jìn)行了元素分析、工業(yè)分析和熱值測定，結(jié)果

5、顯示， DRMW中主要材料的揮發(fā)份含量均大于85%，熱值平均約為35000kJ/kg，二者都很高，是熱解技術(shù)的良好原料，不僅為DRMW采用熱解技術(shù)處理提供了理論支持和物料基礎(chǔ)，也是DRMW實現(xiàn)減量化處置的必要條件。
　　2．多組分克級物料熱解與產(chǎn)氣特性分析實驗臺設(shè)計與研制。借鑒傳統(tǒng)熱重天平設(shè)計原理，根據(jù)DRMW研究工作的實際需要，自主研制了具有多組分、大樣量（質(zhì)量量程0～100g）測試功能的熱重分析實驗臺。在保留傳統(tǒng)熱重天平的溫控

6、、反應(yīng)、稱重，氣控等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了升降系統(tǒng)和采氣系統(tǒng)。在研究誤差允許范圍內(nèi)，增大了反應(yīng)系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)的樣品容納量。該實驗臺可用于多組分材料熱解特性以及組分間交互影響作用的研究，可以提供近似工程實際的熱解工況和瞬時升溫（等溫）的實驗條件，滿足DRMW熱解工藝條件優(yōu)化研究的需要。
　　3．DRMW程序升溫?zé)峤鈱嶒炑芯?。本研究屬于基礎(chǔ)研究。在傳統(tǒng)熱重分析儀上進(jìn)行主要DRMW微量樣品（mg數(shù)量級）熱解特性研究，主要結(jié)論是：
　

7、?、俨煌M分的DRMW具有不同的起始熱解溫度，熱解過程主要集中在一個或兩個溫度區(qū)間進(jìn)行。程序升溫到500℃時，各種組分都已完成了95%以上的熱解轉(zhuǎn)化。繼續(xù)從500℃升到700℃，熱解轉(zhuǎn)化率增加幅度不超過5%。
　?、谠谶x取相同的動力學(xué)模式函數(shù)的條件下，如果單純采用積分法或微分法，以很好的線性相關(guān)性作為目標(biāo)來求解動力學(xué)參數(shù)，則這兩種解法的計算結(jié)果偏差較大。本文采用積分法和微分法共同求解的方法，優(yōu)選出了與計算活化能值最為接近、且線性良

8、好的機理函數(shù)及其相關(guān)的活化能值，研究證明，此思路是較為科學(xué)合理的熱解動力學(xué)研究思路。
　?、劬垡蚁┡c聚丙烯混合熱解，熱解轉(zhuǎn)化規(guī)律不受單組分相互之間影響。聚丙烯與聚氯乙烯、聚丙烯與生物質(zhì)兩組分混合熱解實驗表明，在程序升溫條件下，聚丙烯對熱源的爭搶作用，以及聚氯乙烯對生物質(zhì)熱解的促進(jìn)作用，對熱解過程的影響極其微弱。由此認(rèn)為，混合物程序升溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化規(guī)律不受單組分的相互影響。
　　4．DRMW等溫?zé)峤鈱嶒炑芯浚罕狙芯繉儆趹?yīng)用基礎(chǔ)研究

9、?？思墸ǎ?00克）多組分混合物熱解實驗，近似于實際的DRMW熱解環(huán)境。
　　研究主要結(jié)論是：
　　①DRMW中主要組分及其混合物的熱解過程，基本都是集中在某個時間段的區(qū)間內(nèi)，但是熱解起始時刻和終了時刻不盡相同。
　?、陔S著等溫?zé)峤猸h(huán)境溫度的升高，熱解反應(yīng)時間縮短了，且各組分的熱解時間在相互接近和靠攏。對于多組分混合物等溫?zé)峤?，建議將500℃～600℃作為熱解環(huán)境溫度。
　?、跠RMW兩組分混合時，多數(shù)情況下，其

10、熱解轉(zhuǎn)化規(guī)律都受到了單組分之間的相互影響。等溫?zé)峤鈱嶒灲Y(jié)果表明：500℃時，含有生物質(zhì)的兩組分混合物，生物質(zhì)可以促進(jìn)熱解反應(yīng)的進(jìn)行；聚丙烯、聚氯乙烯兩組分混合物的熱解，不會受到單組分之間的相互影響。
　?、艹绦蛏郎?zé)峤夂偷葴責(zé)峤鈨煞N熱重分析方法，在熱解研究中所起到的作用具有互補性，且各自的實驗功能不可替代。程序升溫?zé)峤鈱嶒炗糜谟^察、研究溫度對熱解轉(zhuǎn)化率的影響，該研究內(nèi)容具有微觀性和機理性，屬于科學(xué)實驗基礎(chǔ)研究方法。
　　但是