在氟利昂的降解技術(shù)中,大部分距實(shí)用階段都還有很長(zhǎng)的路要走。燃燒法是最重要的處理廢棄物的方法之一。利用燃燒產(chǎn)生的特殊環(huán)境使CFCs降解的方法雖然存在能耗較高、產(chǎn)物復(fù)雜等不足,但綜合投資、設(shè)備、過程控制等方面考慮,是最易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)。
在使用燃燒法降解氟利昂技術(shù)中,燃料的燃燒是一個(gè)重要而基礎(chǔ)的問題。只有對(duì)燃料的燃燒特性有了深刻認(rèn)識(shí),才可能選擇一種適于氟利昂降解的燃料。
所有研究結(jié)果已經(jīng)證實(shí):燃燒過程都是鏈反應(yīng)。鏈反應(yīng)是最普遍的一種化學(xué)反應(yīng)之一,它由一系列反應(yīng)速率常數(shù)互不相同的串聯(lián)的、平行的和可逆的反應(yīng)步驟組成。在鏈反應(yīng)過程中始終包含有自由原子或自由基(即存在有未配對(duì)電子的原子或原子團(tuán),它們是化學(xué)反應(yīng)過程中活性最大的成分,在鏈反應(yīng)中統(tǒng)稱為鏈載體),只要鏈載體不消失,反應(yīng)就一定能夠進(jìn)行下去。
鏈載體的存在及其作用是鏈反應(yīng)的特殊所在,鏈反應(yīng)由以下三個(gè)基本步驟組成:
(1)鏈引發(fā):由反應(yīng)物分子生成最初鏈載體的過程。這是一個(gè)比較困難的過程,因?yàn)閿嗔逊肿又械幕瘜W(xué)鍵需要一定的能量。通常可以用加熱、光照射、加人引發(fā)劑等方法使反應(yīng)物形成自由基(包括自由原子,下同)。
(2)鏈傳遞:自由基與分子相互作用的交替過程。
(3)鏈終止:自由基與第三體碰撞而形成穩(wěn)定的分子,或者兩個(gè)自由基聚合成為穩(wěn)定分子,則動(dòng)力學(xué)鏈將中斷,稱為鏈終止。
鏈反應(yīng)可以分成直鏈反應(yīng)和支鏈反應(yīng)兩大類。直鏈反應(yīng)在反應(yīng)進(jìn)行中鏈載體的數(shù)目始終沒有增加,鏈傳遞過程呈直線狀,燃燒過程中的大部分反應(yīng)均屬直鏈反應(yīng);而對(duì)于支鏈反應(yīng),其基元反應(yīng)產(chǎn)生的鏈載體的數(shù)目比消失的數(shù)目多,鏈傳遞過程呈枝叉發(fā)射狀,正因?yàn)橹ф湻磻?yīng)的存在。才會(huì)發(fā)生諸如爆炸之類的現(xiàn)象,Turf inyi基于敏感性分析得到燃燒反應(yīng)中最重要的支鏈反應(yīng)為H+02→OH+0,該反應(yīng)是影響整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)速率的關(guān)鍵基元反應(yīng)。
氣體燃料燃燒具有簡(jiǎn)易、清潔、易于控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),因此,在燃燒處理難燃化合物過程中常用的燃料是氣體燃料,例如天然氣(Natural Gas, NG )、液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas, LPG)、煤氣、氫氣等。本書選擇氣體燃料為研究對(duì)象。