医疗废物的热重分析探究,犹如深入土壤污染防治工作方案的旅程。新的动力学模型是我们揭开其奥秘的钥匙。通过对14种典型组分的热天平实验,本文提出了一种动力学模型,以期为医疗废物的热解处理工艺提供实验和理论依据。
实验
14种医疗废物组分材料来源于天津市医科大学总医院,根据成分大致分为6类:塑料类、橡胶类、生物质类、蛋白质类、纤维类和混合类,以及药品类。表1列出了各样品主要成分和部分样品元素分析结果(混合类非均质性物质,药品类实为生物质混合物未做元素分析)。
实验设备与方法
使用SHIMADZU 的DTG260H 差热热重分析仪进行试验,在流量为20 mL·min - 1 的高纯N2 气氛下进行;坩埚为高温Al2O3 坩埚,参比物为Al2O3 粉末;升温速率β 为20 ℃·min - 1,每个实验至少两次以上保证可再现性;试样的质量、尺度及性状影响实验结果,因此加入坩埚质量分别为2~9 mg 不等(见表2);所有试样破碎至粒度015 mm 左右以保证反应过程温度均匀。
实验结果
图1展示了14种医疗废物样品在升温速率20 ℃·min - 1时的TG和DTG曲线,这些曲线基本重合。在150℃之前,由于失水引起轻微失重;160~290℃之间,开始显著失重标志着热解过程开始;600℃后,大部分试样缓慢失重或已近乎停止失重,只有导尿管在680℃~780℃间还有剧烈失重阶段,最终800℃时基本完成。
结论与讨论
大多数试样呈现一步或两步热解,而这些行为决定了组分表观失重大幅不同。此外,一些塑料制品如输液管和尿样盒由PVC 组成,其第一步由HCl 引起脱除而第二步则由烯烃系列残余聚合物交联解聚反应引起。而橡胶手套主要成分PE 的无规断链反应导致一步大量低分子挥发产生。
研究意义
本研究系统地研究了医疗废物各种典型组份的热解特性,为建立适用于所有医学垃圾类型且物理意义明确整体动力学模式奠定基础,有助于更好地理解并预测其处理过程,从而促进安全、高效且环保的手续化处置技术研发应用。