ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ РЕАКЦИЙ ПОЛИБРОМИРОВАННЫХ ДИБЕНЗО-П-ДИОКСИНОВ И ДИБЕНЗОФУРАНОВ В УСТАНОВКАХ ПО СЖИГАНИЮ ОТХОДОВ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013. Вып. 1
ФИЗИКА. ХИМИЯ

УДК: 504.3.054

В.Г. Петров

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ РЕАКЦИЙ ПОЛИБРОМИРОВАННЫХ ДИБЕНЗОП-ДИОКСИНОВ И ДИБЕНЗОФУРАНОВ В УСТАНОВКАХ ПО СЖИГАНИЮ ОТХОДОВ*

На основании термодинамических расчетов определены температурные условия протекания реакций с участием полибромированных дибензо-п-диксинов и дибензофуранов в различных зонах установок по сжиганию отходов. Показано, что наиболее вероятно образование диоксинов в зоне сжигания исходных веществ и в зоне 
охлаждения отходящих дымовых газов.

Ключевые слова: сжигание отходов, полибромированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны, термодинамические характеристики реакций.

Кроме полихлорированных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов, к разряду ксенобиотиков, 

обладающих высокой устойчивостью в окружающей среде, относятся их Br-аналоги. Некоторые из 
них обладают высокой токсичностью [1; 2]. Br-аналоги диоксинов образуются в качестве побочных 
продуктов галогенорганических производств, при сжигании топлив в присутствии соединений брома, 
а также при переработке или уничтожении промышленных и бытовых отходов [3]. Одной из наиболее вероятных причин поступления Br-аналогов ПХДФ, ПХДД в окружающую среду является производство ингибиторов горения, в качестве которых широко используются бромфенолы, полибромированные бифенилы (ПББ), полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) [4-8]. Общее их количество оценивается примерно в 25% от общего производства ингибиторов горения [4; 5]. Установлено, 
что при термолизе ПБДЭ при 510-630 ºС происходит образование ПБДД/Ф с выходом до 10%. Аналогичные данные получены при пиролизе этих соединений при 700-900 ºС [1]. В работе рассмотрена 
возможность образования ПБДД/Ф в различных зонах установок по сжиганию отходов на основании 
расчета термодинамики возможных реакций.

Материалы и методика исследований

Для расчета термодинамических свойств нами использовались несколько разновидностей ме
тодов групповых составляющих [9; 10]. Значения термодинамических характеристик для групповых 
составляющих определялись на основании имеющихся справочных и литературных данных. В частности, использовались следующие групповые методы: метод составляющих связей, метод ВермыДоресвейми, метод Франклина, метод Бенсона. В групповых методах выделяются атомные или молекулярные группы для каждого соединения. Производится оценка составляющей термодинамической 
величины для этой группы. Термодинамические характеристики соединения получают в результате 
суммирования этих групповых составляющих с учетом соседства атомов и групп. В общем виде термодинамические характеристики веществ в идеальногазовом состоянии для стандартных условий при 
Т = 298,15 К могут быть записаны в следующем виде:

o
f
H

298 = 

i

iz
o
f
H

298 (i),

o
S 298  = 

i

iz
o
S298 (i),
(1)

C o

P ,298= 

i

iz C o

P ,298 (i),

где zi – количество групп каждого вида в соединении;
o
f
H

298(i), 

o
S298 (i), C o

P ,298 (i) – значения термо
динамических характеристик для каждой группы. Можно показать, что выражения (1) можно преобразовать для предварительной оценки термодинамических характеристик соединений в следующие:

o
f
H

298 =
o
f
H

298

* + mLH (Br), 

где LH (Br) =
o
f
H

298(AR-Br) o
f
H

298 (AR-H),
(2)

* Работа выполнена по проекту программ Президиума РАН № 12-П-1-1036.