• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik08. 10. 2024 | Heidi Thode

Feltundersøgelser af katalytisk fjernelse af dioxiner fra røggas

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik08. 10. 2024 By Heidi Thode

Et kig ned i maskinrummet til, hvordan man kan foretage feltundersøgelser af katalytisk aktivitet til fjernelse af dioxiner ved ekstremt lave reaktantkoncentrationer i røggas.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2024 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af William Gundtorp, erhvervs-ph.d.-studerende, Topsoe/DTU Kemiteknik

Dioxiner er en gruppe af kemiske forbindelser, som er ekstremt giftige – måske endda de mest giftige forbindelser, vi overhovedet kender til. Dioxiner er en gruppe af klorerede aromatiske forbindelser, og der findes 210 forskellige kongenerer, hvoraf 17 af dem er reguleret grundet deres meget høje toksicitet. Deres struktur kan ses i figur 1.
Dioxiner kan dannes under forbrændingsprocesser, hvor der er kulstof og klor til stede – herunder ved forbrænding af affald på affaldsforbrændinger. Grundet deres ekstreme giftighed, er de reguleret helt nede i parts per trillion (ppt) niveau, altså i uhyre lave koncentrationer [1]. Dette er grobund for udfordringer med prøveudtagning samt analyse af dioxiner i røggas, da nuværende teknologi ikke kan måle så lave koncentrationer af dioxiner online. På grund af dette, er forskning inden for katalytisk fjernelse af dioxiner meget begrænset. I det følgende vil både design samt verificering af en on-site opstilling, der er blevet benyttet til at teste katalytisk fjernelse dioxiner i ppt-niveau, blive fremlagt. Røggas blev udtaget ved REFA affaldskraftvarmeværk i Nykøbing Falster.

Målemetode
Når kontrol af dioxinkoncentrationer i røggas skal bestemmes, benyttes standardiserede metoder så som ”EN-1948:1” [2] og ”EPA Method 23” [3] både til opsamling og efterfølgende analyse af dioxiner, og det er med udgangspunkt i disse, at målemetode i dette studie er blevet udviklet. Det benyttede udstyr er skitseret i figur 2, og kan ses i funktion på figur 3.
Røggassen udtages igennem en opvarmet probe med svanehals samt partikelfilter, hvorefter røggasen føres til fire parallelle reaktorer i en ovn. Dernæst køles gassen, inden gas samt udkondenseret vand ledes igennem beholdere med XAD-2 pulver, der adsorberer dioxinerne, hvorefter vand opsamles i kondensflasker. Der er en XAD-2 beholder tilhørende hver reaktorlinje, hvor flow indstilles ved brug af flowmålere med nåleventiler. Derudover er der en femte XAD-2 beholder, forbundet til en bypass-linje, hvor flowet ikke kan styres. Efterfølgende ledes gassen igennem et tørretårn, inden den passerer en trykmåler, en pumpe, og sidst en flowtæller, der måler det totale gasvolumen, der har passeret.
Inden en sampling påbegyndes, skal katalysatoren mættes med dioxiner under en såkaldt konditioneringsperiode. For at dioxinerne, der føres igennem opstillingen i denne transiente periode, ikke får indflydelse på målingerne, dirigeres gassen under konditionering igennem bypass-linjen for alle reaktorlinjerne, og dette gøres typisk over natten, altså i omtrent 16 timer. Efter katalysatoren er færdigkonditioneret, samples der i seks timer ved at lede gassen igennem de fire XAD-2 beholdere tilhørende reaktorlinjerne. Da alle reaktorer er placeret i samme ovn, kan der måles for en temperatur per sampling. Elektronikken i opstillingen er styret via en PLC.
Grundet de ekstremt lave koncentrationer udgør dioxiner adsorberet på indersiden af rørføring en væsentlig del af den totale mængde dioxiner i den samplede gas. Derfor skylles linjerne rene for dioxiner fra reaktorudmundingerne ved skyllepunkterne til XAD-2 beholderne. Dette gøres, lige inden samplinger påbegyndes (kasseres), og lige efter samplinger afsluttes (opsamles). Linjerne skylles først med acetone, dernæst dichloromethan og til sidst toluen. Den opsamlede skyllevæske sammen med den tilhørende XAD-2 beholder for en given reaktorlinje udgør derved den totale mængde dioxiner i den pågældende prøve. Koncentrationen af dioxiner kan da beregnes ved at sammenholde den totale mængde dioxiner opsamlet, med de totale gasflow igennem den pågældende reaktor, som beregnes ved at sammenholde kondensat mængde i hver af de fire parallelle reaktorlinjer med det totale flow, målt af flowtælleren. For at måle inlet-koncentrationen af dioxiner er det nødvendigt at have mindst én tom reaktor, hvorved konversion af dioxiner i reaktorer indeholdende katalysator, kan beregnes.
Selve analysen af dioxiner, XAD-2 pulver og rensevæske er en omstændig procedure, hvor der efter ekstraktion og opkoncentrering udføres højopløsningsgaskromatografi og højopløsnings-massespektrometri for at kvantificere dioxinindhold i prøverne. I dette studie blev Eurofins GmbH i Hamborg benyttet som ekstern leverandør til at udføre disse analyser.

Verificering og katalytisk aktivitet
Den beskrevne metode blev benyttet til at måle katalytisk aktivitet for dioxinfjernelse fra røggas udtaget på REFA affaldskraftvarmeværk i Nykøbing Falster. Gassen blev udtaget, inden gassen gennemgik røggasrensning for at opnå den højest mulige koncentration af dioxiner og derved reducere usikkerheden for målingerne. Som katalysator blev benyttet en typisk katalysatorformulering til SCR (V/TiO2 – 3 wt% V), og der blev foretaget dobbeltbestemmelse, således at to reaktorer var tomme, og to indeholdt katalysator. Målinger blev foretaget i temperaturintervallet 160-240°C, med 20°C mellem hver måling. Resultaterne kan ses i figur 4.
Ideelt vil de to målinger for hhv. de to tomme reaktorer og de to reaktorer med katalysator være ens, men det ses, at der er nogen spredning – særligt i de to tomme reaktorer ved 160°C og 180°C. Det er svært at kvantificere, hvad dette skyldes, men da Eurofins GmbH rapporterer, at der kan være op til 30 procent måleusikkerhed på deres resultater, kunne dette være en årsag. Derudover er feltundersøgelser også ofte forbundet med større usikkerhed end laboratoriemålinger. For de resterende målinger er der dog væsentligt bedre overensstemmelse, hvilket indikerer, at den benyttede metode i de fleste tilfælde producerer pålidelige resultater, som kan bruges til kvalitative evalueringer af den katalytiske aktivitet. Grundet de varierende målinger for de tomme reaktorer ved 160°C og 180°C kan disse ikke benyttes til evaluering af katalysatoren. For de resterende målinger er det tydeligt, at den katalytiske aktivitet øges ved højere temperaturer, set som en relativt større forskel mellem koncentrationen målt for de tomme reaktorer og reaktorer med katalysator. I tråd med tidligere resultater rapporteret i litteraturen [4], ses en relativt lille effekt af temperaturændringer, hvor aktiveringsenergien her kan anslås til 29-36 kJ/mol ved antagelse af 1. ordens kinetik.

Udvikling af kinetiske modeller
For at få mere præcise og pålidelige data som kan bruges til udvikling af kinetiske modeller for katalytisk oxidering af dioxiner, tyder det på, at denne metode ikke er tilstrækkelig – både grundet usikkerhed forbundet med målemetoden, men særligt også de svingende betingelser, der er på en affaldsforbrænding, hvor både indhold af blandt andet H2O, SO2, NOx, NH3 og HCl i gassen varierer meget og kan have stor indflydelse på den katalytiske aktivitet. Derfor har der sideløbende med feltundersøgelserne været arbejdet på at få udviklet en laboratorieopstilling, hvor der kan skabes en simuleret røggas indeholdende dioxiner, og som dermed kan benyttes til at måle katalytisk aktivitet under langt mere kontrollerede forhold.

E-mail:
William Gundtorp: wilgun@kt.dtu.dk

Referencer
1. Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control).
2. European Committee for Standardization, “EN 1948-1:2006 – Stationary source emissions – Determination of the mass concentration of PCDDs/PCDFs and dioxin-like PCBs – Part 1: Sampling of PCDDs/PCDFs,” 2006.
3. Environmental Protection Agency, “EPA Method 23 – Determination of Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Polychlorinated Dibenzofurans from Stationary Sources,” 2017.
4. Gundtorp, W. et al. A review and comparison of the reaction kinetics of the catalytic oxidation of PCDD/Fs and model compounds. J. Environ. Chem. 2023, 11(3).

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Fra forskning til et mere sikkert kemisk arbejdsmiljø for brandfolk

Arbejdsmiljø/IndeklimaArtikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Biomonitorering har ført til konkrete ændringer i røgdykkeruddannelsen og reduceret eksponering for tjærestoffer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Maria Helena Guerra Andersen¹,

GC-analyse af ”håbløse” matricer

Artikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Prøveforberedelse ”all-in-one”. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Jens Glastrup, MSCi ApS For nogle år siden var jeg på besøg på Ravmuseet i Thyborøn, som drives af Bjarne

Molekylær fødevarekemi former fremtidens mad

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Villumlegat til forsker Milena Corredig sætter fokus på struktur og funktionalitet i bæredygtige fødevarer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Kimie Kongsøre, Institut for

Hvor kommer kalken fra?

Artikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Fra kølige underjordiske gange i Mønsted til molerklinter på Fur: Danmarks hvide mineral er et aftryk af et urgammelt hav og en nøgle til at forstå, hvorfor Danmark har hårdt vand. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger

Størrelse betyder noget

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi03. 06. 2026

Hvad præcise størrelsesmålinger af proteiner kan fortælle os om deres foldning, binding og hvordan de samles. Fra Einsteins diffusionslov og Taylor-dispersion til moderne kapillærmetoder er proteinstørrelse blevet et overraskende stærkt mål for binding, aggregering og selvsamling. Artiklen har

Mælkens caseiner er uden indre orden – men hvad gør calcium?

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Når calcium bindes til caseiner for biologisk transport, øges entropien, og orden mindskes tilsyneladende. Dissociation af calcium fra casein har endda negativ aktiveringsenergi. Ikke-ligevægtstermodynamik forklarer disse usædvanlige effekter af temperatur på orden og uorden under

Fra fedtsyreprofil til fedtsyrekoncentration

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi03. 06. 2026

Semikvantitativ bestemmelse af fedtsyrer i fødevarer med intern standard og GC-MS. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Daniel Halling Breiner, seniorspecialist, og Gudrun M.

Moderne forskning kræver stammekonstruktion i high-throughput

Artikler fra Dansk KemiBioteknologi03. 06. 2026

Krydsning sætter endnu engang gær i førersædet som forsøgsorganisme. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Uffe Hasbro Mortensen (professor), Thomas Strucko (post doc), Morten

Polycykliske aromatiske kulbrinter – multi-redox systemer

Artikler fra Dansk KemiTop01. 06. 2026

Kombinationen af polycykliske aromatiske kulbrinter og den organiske svovlforbindelse tetrathiafulvalen giver nye multi-redox systemer. De har potentiel anvendelse inden for materialekemien som elektrisk ledende materialer, elektrokrome materialer eller som komponenter i batterier. Artiklen har

Ozon i den arktiske troposfære

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø21. 05. 2026

Ozon (O3) i atmosfæren er en vigtig klimagas – desuden er den giftig for dyr og mennesker samt skadelig for planter. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Henrik Skov, Claus

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • MD Scientific

    Opnå højere opløsning og hurtigere SEC ved FPLC-proteinoprensning med TSKgel G#000SW

  • Holm & Halby

    Laboratorieverdenen samles til VidensDag’26

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch Vacuum Solutions introducerer den intelligente MINK MV 0360 A ECOTORQUE klovakuumpumpe

  • Kem-En-Tec Nordic

    Sikker gelfarvning på kun 15 minutter?

  • Drifton

    Innovalloy 4000 – kemikalieresistent pumpeslange til krævende kemiske applikationer

  • Busch Vakuumteknik A/S

    ARGOS gør fabriksdriften smartere med data og forudsigelig vedligeholdelse

  • Holm & Halby

    CCA – Teknisk gennemgang af cleanroom-praksis sætter fokus på reel contamination control

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    LabDays i KB Hallen – Hurtigt udsolgt

  • MD Scientific

    1 L kromatografikolonner i processkala, præpakket med TOYOPEARL® Super A-resin

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuumteknologi og dens kritiske rolle i sikker og effektiv genbrug af batterier

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Fra forskning til et mere sikkert kemisk arbejdsmiljø for brandfolk

    03.06.2026

  • GC-analyse af ”håbløse” matricer

    03.06.2026

  • Molekylær fødevarekemi former fremtidens mad

    03.06.2026

  • Hvor kommer kalken fra?

    03.06.2026

  • Størrelse betyder noget

    03.06.2026

  • Mælkens caseiner er uden indre orden – men hvad gør calcium?

    03.06.2026

  • Fra fedtsyreprofil til fedtsyrekoncentration

    03.06.2026

  • Moderne forskning kræver stammekonstruktion i high-throughput

    03.06.2026

  • Polycykliske aromatiske kulbrinter – multi-redox systemer

    01.06.2026

  • Ozon i den arktiske troposfære

    21.05.2026

  • Plastik i luften – havets usynlige bidrag

    11.05.2026

  • Supporting chemical thermodynamics

    04.05.2026

  • Aminosyrer til folk og fæ – hvad er egentlig ”L-cystin”?

    29.04.2026

  • Kemiens etik:

    22.04.2026

  • Physical Unclonable Functions

    22.04.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik