超临界水氧化废水 超临界水氧化法处理有机废水的研究

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1、超临界水氧化废水超临界水氧化法处理有机废水的研究超临界水氧化法处理有机废水的研究摘要：超临界水氧化技术是一种能彻底破坏有机污染物结构的新型氧化技术，它在废水处理方面有着独特的优势。本文对超临界水的性质、超临界水氧化法的原理、工艺流程和研究现状进行了介绍和综述，并指出了该技术存在的问题，提出了一些建设性的解决方案。关键词：超临界水；氧化；有机废水SupercriticalwateroxidationinorganicwastewatertreatmentresearchAbstract:Supercrit

2、icalwateroxidationtechnologyisacompletelydestroyedthestructureofthenewoxidationtechnologyoforganicpollutants,ithasauniqueadvantageintermsofwastewatertreatment.Inthispaper,the17propertiesofsupercriticalwater,supercriticalwateroxidationprocessprinciple,pro

3、cessandresearchstatusareintroducedandreviewed,andpointsoutthetechnicalproblems,andputforwardsomeconstructivesolutions.Keywords:Supercriticalwater;Oxidation;Organicwastewater0引言超临界流体是指那些超过临界状态的流体。早在19世纪，人们就发现了超临界流体的许多性质。这些重要的性质产生了许多新兴的工业。最初人们利用超临界流体特殊的溶解能

4、力应用于萃取过程，本世纪70年代美国和西方国家已实现了超临界流体萃取的工业化。80年代，超临界流体在化学反应工程、食品工程、生物工程等领域开展了许多研究和应用。目前，在超临界流体中，特别是超临界水中进行氧化反应，用以处理工业废弃物的研究受到多方面的关注。国外这方面的报道较多，美国德克萨斯州已建成超临界氧化处理废水的工业装置并投入运行。我国王涛等[1,2]做过超临界水氧化处理法的简单综述，并进行了初步研究。本文着重论述超临界水氧化处理废水的基本原理与流程以及该技术的应用状况和发展前景等。117超临界水的性

5、质超临界状态是物质的一种特殊流体状态，当把处于气液平衡的物质加压升温时，液体密度减小，而气相密度增大，当温度和压力达到某一点时，气液两相的相界面消失，成为一均相体系，这一点就是临界点。当物质的温度和压力分别高于临界温度和临界压力时就处于超临界状态。水是一种最普通和最重要的溶剂。水临界温度是374.3℃17，临界压力是22.05MPa。在通常状态下，水是极性溶剂，可以溶解包括盐类在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物溶解能力则较差。但当水处于超临界状态时，这些性质会发生反转。介电常数的变化引起超临界水溶

6、解能力的变化。超临界水的介电常数于常温常压下极性有机物的介电常数相当。因为水的介电常数在高温下很低，水很难屏蔽掉离子间的静电势能，因此溶解的离子以离子对的形式出现。在这种条件下，水表现的更像一种非极性溶剂[3]。表1列出了超临界水与普通水的溶解度对比。表1超临界水与普通水的溶解度对比溶质无机物有机物气体2超临界水氧化法目前，有机污水处理的方法很多，例如：化学氧化法、湿式氧化法、生化处理法、光催化氧化法、焚烧法等等。近年来，超临界水氧化法成为处理有机污水中的一个热点方法，是一种以超临界水为反应介质的新的清

7、洁工艺技术。2.1超临界水氧化法的反应原理超临界水氧化法处理废物，其化学反应是多元化的，包括了氧化反应、脱水反应、水解和裂解等各类反应，是体系综合作用的结果。该方法适用面广，对有机物、有机毒物、有机危险废物、城市污水和污泥最终都可得到处理。但该方法处理含有机物的污水时，反应会比较简单，而且反应物会被迅速地氧化成水、CO2、N2和其它小分子化合物。杂原子也会被氧化成简单的无机产物。反应过程如下[4]:有机物+[O22+H2O([O2]代表氧化剂，一般为氧气或空气)酸、盐、氧化物、N2等酸+氧化物+17H2

8、O有机污染物与空气或氧气，在超临界水中完全互溶，得到的反应是均相氧化反应。在进料中经常加入碱，其与酸中和或与氧化物反应生成无机盐。2.2超临界水氧化法的工艺流程超临界水氧化法的工艺流程[5]如图1所示。待处理有机废水和氧气(或空气)分别用高压泵打入热交换器中，使气液混合流体加热达到超临界温度，加热后进入SCWO反应器,通过氧化反应，废液中有机物被氧化分解。释放的反应热进一步加热流体，这时反应器内温度可达500～600℃。出反应器的热流体用来