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Gas-/Partikel - Wechselwirkung chlorierter Aromaten in der Müllverbrennung

Volltext

Beschreibung

Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird die Gas-/Partikelverteilung polychlorierter Dibenzodioxine und -furane im Abgas von MVA's experimentell und modelltheoretisch untersucht. Ziel ist es, die Bedingungen herauszufinden, unter denen die Bildung dieser Schadstoffe minimal ist und ihre Einbindung in die Partikelphase maximal. Darauf aufbauend sollen Vorschläge gemacht werden, wie sich die Rückhaltung von PCDD/F kostengünstiger gestalten läßt.

Aufgrund ihrer thermodynamischen Eigenschaften liegen die PCDD/F teilweise gasförmig und teilweise an Partikel gebunden vor. Der filtergängige Anteil kann über 50 % liegen und ist eine komplizierte Funktion mehrerer Parameter, wie z.B. Abscheidegrad des Filters, Temperatur, Dampfdrücke der PCDD/F, Staubkonzentration, Partikelgröße und Partikelzusammensetzung. Um die wichtigsten Einfluß-größen erkennen zu können, wird eine Vorgehensweise gewählt, in der Grundlagenexperimente unter wohl definierten Bedingungen durchgeführt, modelltheoretisch aufgearbeitet und mit Untersuchungen an realen MVA's verglichen werden.

Im Rahmen des Vorhabens wurden der neue Versuchsstand AEOLA, die Partikelmeßtechnik und die Dioxinanalytik aufgebaut und Grundlagenexperimente durchgeführt. Als Referenzpartikel dienten fraktionierte Flugstäube (d < 20 mm) aus der Versuchsanlage TAMARA sowie aus den Müllverbrennungsanlagen Stuttgart und Mannheim. Als Referenzaromat diente ein nicht toxisches Dioxin (1,2,3,4,6,9 – HxCDD) mit mittlerem Dampfdruck. Bekannte Mengen Staub und Dioxin wurden an den Versuchsanlagen AGATE 2 und AEOLA getrennt in einen (beheizten) Luft- bzw. Rauchgasstrom eindosiert und die sich einstellende Gas-/Partikel-Verteilung wurde im Temperaturbereich 25 - 200 °C gemessen. Es ergab sich, daß die Verteilung des HxCDD zwischen Gas- und Partikelphase von der Temperatur, dem Kohlenstoffgehalt der Partikel und der verfügbaren Partikeloberfläche (Porosität) abhängt. Bei geringem Kohlenstoffgehalt nimmt der gasförmige Anteil mit steigender Temperatur zu, und die Adsorptionsenthalpie liegt im Bereich 40 - 50 kJ/mol. Mit steigendem Kohlenstoffgehalt nimmt der partikelförmige Anteil zu, und die Temperaturabhängig-keit wird kleiner. Bisher liegen zu wenige vergleichbare Daten von realen MVA's vor, um quantitative Vergleiche, insbesondere über ein größeres Kongenerenspektrum ziehen zu können.

Der vorhandene Aerosolcode wurde um ein Modell für die Adsorption gasförmigen Dioxins an die Partikel erweitert. Mit Hilfe des Modells wurde abgeschätzt, daß unter üblichen MVA - Bedingungen mehrere hundert ng PCDD/F pro Nm3 und sec auf die Partikeloberfläche diffundieren können. Demgegenüber beträgt die Quellstärke für PCDD/F nach Literaturdaten im Dauerbetrieb nur etwa 20 ng/Nm3 × sec. Die Partikel haben somit ein hohes Potential als PCDD/F - Senke. Nach den hier vorliegenden Ergebnissen und entsprechenden Literaturdaten beträgt die Einbindung der PCDD/F in die Partikelphase etwa 10 - 50 % der Quellstärke. Es bestehen gute Chancen, daß sich dies im Parameterfeld Kohlenstoffgehalt - Temperatur - verfügbare Oberfläche optimieren läßt.

Metadaten

TitelGas-/Partikel - Wechselwirkung chlorierter Aromaten in der Müllverbrennung 
Stand 2001 
Seitenzahl46 
Förderkennzeichen BWD99001

 

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