论文总字数：19596字

摘 要

本文以输液袋、鼻胃管、注射器、鼻氧管四种主要成分不同的塑料医疗废弃物为原料，在氮气气氛下利用热重分析仪研究了不同升温速率下的典型塑料类医疗废弃物的热解行为特性，进行了横向和纵向的热解特性的比较，结果表明：不同升温速率对物质热解有一定的影响；同为塑料但主要成分不同的四种样品热解宏观上热解阶段相同且失重阶段较为集中，但也存在失重起始温度、终止温度不同、热解程度不一样等差别；成分均为PVC的两种物质热解曲线形状相同但热解特性参数也不一样。利用积分法中的Coats-Redfern 法针对主要失重阶段建立动力学模型，计算了动力学三个参数，即、、，并对模型可靠程度进行分析，结果表明建立的模型能够比较符合地描述其热解行为。

关键词：热解 医疗废弃物 热重分析法 反应动力学分析

Experimental Study on Pyrolysis of Typical Medical Waste Based on Thermogravimetric Analysis

Abstract

In this paper, the pyrolysis behavior of typical plastic medical wastes with different heating rates was studied by thermogravimetric analyzer in nitrogen atmosphere. The pyrolysis characteristics of typical plastic medical wastes with different heating rates were compared horizontally and vertically. The results showed that different heating rates had certain effects on the pyrolysis of plastic medical wastes. The pyrolysis stages of the four samples with the same plastics but different main components are the same and concentrated, but there are also differences in starting temperature, termination temperature and pyrolysis degree of weight loss. The pyrolysis curves of the two samples with the same composition of PVC have the same shape but different pyrolysis characteristic parameters. The Coots-Redfern method of integral method was used to establish a dynamic model for the main weightlessness stage, and the "three factors of kinetics" were calculated, i.e. pre-factor , activation energyand pyrolysis kinetics mechanism function. The reliability of the model was analyzed. The results showed that the model could describe the pyrolysis behavior in good agreement.

Key Words: Pyrolysis;Medical waste; TG/DTG;Reaction Kinetics Analysis

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2医疗废弃物概述 1

1.2.1 医疗废弃物的定义、分类 1

1.2.2 医疗废弃物的组成 1

1.2.3 医疗废弃物的危害 2

1.3医疗废弃物的处理技术及其特点 2

1.3.1 焚烧技术 2

1.3.2 卫生填埋技术 3

1.3.3 高温蒸汽灭菌技术 3

1.3.4 化学消毒技术 3

1.3.5 微波灭菌技术 3

1.3.6 热解技术 3

1.4医疗废弃物的热解技术研究现状与进展 4

1.5本文主要研究内容 5

第二章 基于热重分析的热解实验研究 6

2.1 热解和热重分析法概述 6

2.2实验仪器和材料 7

2.2.1 实验仪器 7

2.2.2 实验材料 8

2.3实验方案 9

2.3.1实验前的准备 9

2.3.2热解实验 9

第三章 热解实验结果与动力学分析 11

3.1 实验结果与分析 11

3.1.1 不同样品在同一升温速率下的热解 11

3.1.2 不同升温速率对热解的影响 18

3.2 热解反应动力学分析 20

3.2.1 热解动力学基础 20

3.2.2 医疗废弃物热解动力学研究 21

3.3 本章小结 23

第四章 总结与展望 25

4.1 全文总结 25

4.2 本文创新点 25

4.3 不足与展望 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1前言

从2017年统计的数据来看，我国医疗卫生机构2017年1-10月的总诊疗人次达66.1亿人次，比2016同时期的总人次增加了3.0%，在医院（包括公立、民营医院分别比2016年同时间段增加了4.1%、16.7%）的就诊人次为27.7亿人次，比2016年同时期增加了5.6%，，基层医疗卫生机构（包括社区卫生服务中心、乡镇卫生院、村卫生室增加的比重分别为 6.1%、0.7%）35.9亿人次，比上年同期提高0.9%，其他机构2.5亿人次^[1]。并且我国医疗单位2019年也比2018年增加了大约八千七百多个，从数据可以看到，我国医疗卫生机构及就诊人次在不断增加；此外，新时代下人民生活越来越好，开始更多地注重医疗健康卫生，同时医疗条件和医疗水平也越来越高，一次性医疗卫生用品开始广泛的应用于临床，逐渐替代了以往反复清洗消毒多次使用的医疗用具。基于上述原因，我国医疗废弃物产生量规模逐年快速增长。如何安全处置医疗废弃物则成为研究者们关注的重点。

1.2医疗废弃物概述

1.2.1 医疗废弃物的定义、分类

2003年6月我国国务院颁布了《医疗废物管理条例》，其中指出：医疗废弃物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物^[2]。后又颁布的《医疗废物分类目录》则将医疗废物划分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学性废物^[3]。

1.2.2 医疗废弃物的组成

《医疗废弃物分类目录》分类能够让相关的医疗垃圾处理单位和机构在处置医废前将其正确归类，避免因不适当的分类处理后产生如未感染的废弃物与被感染的混在一起增加了处理难度和处理费用等其他影响。但针对研究处理技术来说时，《医疗废弃物分类目录》的分类依据并不适用。在研究处理技术时，医疗废弃物的材料组成或理化性质显得更为重要，因此应当按照其材料组成或者理化性质对医废弃物进行分类。总结徐谦^[4]、何俊宝^[5]、熊移民^[6]、余春华^[7]、肖志伟^[8]等人对不同省市、不同医疗机构废弃物组分的研究可以发现：医疗废弃物的组分比较复杂，不同地区、甚至同一地区的不同医疗机构产生的医疗废弃物组成各不相同；由于各种医疗用具的作用和使用场合不同，即使主要成分相同的医疗用品的具体添加物也不尽相同，组成比例也有很大差别，但总的来说也有一些较为典型的医疗废物，根据其主要成分，可以将医疗废弃物大致分为如塑料制品、橡胶制品、纤维类制品以及纸类制品等几类。这些物质大都属于有机物，由此可以看出在医疗废弃物中有机物的占比很高。

1.2.3 医疗废弃物的危害

医疗废弃物属于固体废物，但它又不同于一般固体废物。除了为了满足使用场合和发挥作用，每一种医疗用具的组分和添加剂较为复杂外，医疗用具由于直接与病原体、病毒、细菌接触，所以废弃上常常带有残液或者细菌、病毒或者其他损害性物质，如果不好好处理会使得病菌传播，感染人群，使国民的身体健康受到危害，同时也会造成水体、土壤、空气等污染，损害环境卫生。此外，今年“315晚会”曝光的医疗废弃物黑色产业链也令人深思。一些附着医药残液的医疗废弃物本应该被安全处置，但却被碾碎成再生料，这些再生料又进一步被生产成各种日常用品出售。从这一事件可以看到我国医疗废弃物管理方面仍存在很多的问题，而对于医疗废弃物处理技术的深入研究则是其中一个重要的环节。想要管理好医疗废弃物首先需要成熟的处理技术，当一个技术不成熟、花费很高或者处理后仍然对环境卫生有很大危害时谈管理是无济于事的。因此应当寻找成熟的、适合推广的处理方法，对其实现更好的管理。

1.3医疗废弃物的处理技术及其特点

目前我国已有多种医疗废物处置技术，主要包括：焚烧技术、卫生填埋技术、高温蒸汽灭菌技术、化学消毒技术、微波灭菌技术、热解技术等，下面将简单介绍这些处理技术及其特点^[9]。

1.3.1 焚烧技术

焚烧技术是处理医疗废弃物较为成熟的一种技术，它是使医疗废弃物在高温和有氧的条件下进行燃烧，从而将其转化为烟气和量少而且性质稳定的固体残渣，焚烧技术可以适用于处理所有种类的医疗废弃物，它有显著的减容效果和较好的消毒灭菌效果，但焚烧技术会产生二噁英、残渣和飞灰等有害物质^[10]。

1.3.2 卫生填埋技术

卫生填埋技术是指将医疗废弃物在卫生填埋场进行填埋处置，利用微生物的长期分解的作用，将其分解成无害化物质是废弃物的最终处置场所^[10]。但卫生填埋法需要占用大面积的土地，而且选择的填埋场不合理或者填埋技术条件不到位会造成二次污染。

1.3.3 高温蒸汽灭菌技术

高温蒸汽灭菌技术是利用水蒸气释放出的潜热使病原微生物发生蛋白质变性和凝固，从而对医疗废物进行消毒处理，这是一种最常使用的灭菌方法，处理过程不产生污染物烟气和二噁英，但并非对一切医疗废弃物都适用，如一些可重复使用的医疗器械的消毒或灭菌则不适宜用这种方法^[11]。

1.3.4 化学消毒技术

化学消毒技术是利用化学消毒剂杀灭医疗废弃物中病原微生物的一种技术。化学消毒技术工艺设备和操作简单方便，消毒过程迅速，但是化学消毒剂与废弃物需要充分接触、渗透，否则很难保证处置彻底有效，并且在处置过程中很可能会产生一些有毒废液(特别是含氯处置法)和废气需进一步处理^[12]。

1.3.5 微波灭菌技术

微波技术可以达到灭菌的目的。在高频微波电磁场的作用下，使废弃物中的细菌、病毒等微生物体内蛋白质变性失活，最终失去其生物活性，较其他灭菌技术而言，该方法具有节省能耗、速度快、效率高的优势^[13]。但减重效果不好，建设运行成本高，处理后会有臭味。

1.3.6 热解技术

热解技术是利用医疗废弃物的热不稳定性，在无氧或缺氧的高温条件下进行热解产生可燃性气体，然后将热解气通入到燃烧室进行燃烧，并最终将医疗废弃物转变为高温烟气和灰渣的技术^[14]。热解法温度较低，适用于所有医疗废弃物的处置，可以回收大量的热能，并有效遏制二噁英的产生，克服了高温焚烧的一些缺陷，是一种较好的医疗垃圾的处理技术。

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