超临界水氧化技术及其应用

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1、超临界水氧化技术及其应用李春伟XXXXXXXXXXXX摘要：由于水资源的污染，人们生活所需的洁净的淡水资源也越来越少了。为了改善这种状况，人们采取了许多措施来治理、净化这些受污染的水源。使得生活、生产用水能够满足人们的需求。而超临界水氧化法就是采取措施的一种。这里将对超临界水氧化法做一个介绍，使我们对这种新型氧化方法有一个认识。超临界水氧化技术(sCwO)是一种新型的有机废水处理技术，具有反应速率快、处理效果好、不形成二次污染和去除效率高等优点。本文着重论述超临界氧化技术的基本原理，技术现状和研究进展情况。关键词：废水处理；超临界水氧化；有害有机物；应用； 发展方

2、向 正文：我们的生活每天都离不开水，水可以说是人类或者是所有生物和社会发展所必需的自然资源。水资源是一种可以循环利用的自然资源。但现今，水资源（尤其指淡水资源）的缺乏日益严峻，其中最主要的原因是因为水资源受到了污染。水资源受到污染，致使我们的生活用水量也受到影响，尤其在一些缺水地区，人们经常都喝不上水。目前，全世界约有40%的人口面临缺水问题。而为了改善这种状况，使得被污染的水源被二次利用，人们采取了许多措施来治理、净化这些受污染的水源。这里将介绍的就是其中一种方法——超临界水氧化法。在我们采用氧化技术的时候，首先要注意的是先查明水中有哪些还原性物质，要了解选用的

3、氧化剂发生热化学反应的可能性。这样我们在选择氧化剂和氧化方法的时候才能有一个较好的依据，而不至于氧化率过低或者发生一些危险事件等。目前，水处理的氧化方法是水处理中应用最广、发展最快的方法。在新型氧化方法中，主要可以又可以分为湿式催化氧化法、超临界水氧化法、半导体光催化氧化法和声空氧化四种类型。而超临界水氧化法正是新型氧化方法中的一种。超临界水氧化(Supercriticalwateroxidation，简称SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22MPa)条件下水中有机物的氧化。当有机物和氧溶解于超临界水中时，它们在高温单一相状态下密切

4、接触，在没有内部相转移限制和有效的高温下，氧化反应迅速完成（几秒至几分钟），有机物的去除率一般在99%以上。有机物中的C、H、N元素被氧化成C02、H20和N2，Cl、P、S及金属元素转化成盐析出，并通过降低压力和升温，有选择性地从溶液中分离产物，以达到处理有机物的目的。可见，超临界水氧化技术是一种彻底有效降解有毒废水且无有害副产物的好方法。由于超临界水氧化法可以将水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水，这样一来，不仅被污染的水资源得到了净化，而且由于有机物得到了彻底氧化，所产生的二氧化碳和水对我们的生活也是一种有益的物质。因此，在水工业界中，超临界水氧化法引起了人们

5、特别的关注。7美国学者Modell于80年代中期提出的以超临界水作为化学反应介质，彻底氧化破坏有机物的技术，即超临界水氧化技术（SuPercriticalWaterOxi－dation，简称SCWO）受到了广泛的重视和研究。国内近年来也有几所著名的高校对该技术进行了初步的研究。1超临界水的作用机理1.1超临界水的特点温度达到374℃，压力达到22MPa时，水处于超临界状态。此时，水的物理性质发生了巨大的变化，既不同于液态的水，又有别于气态的水。在通常条件下，水的密度不随压力而改变，而超临界水的密度却可通过改变温度和压力将其控制在气体和液体之间。其它性质如介电常数，

6、粘度，扩散系数，离子积等均发生了改变，例如，在标准状态（25℃，0.101MPa）下，水的介电常数为78.5，而在600℃，24.6MPa的超临界条件下，介电常数仅为1.2。超临界水能与非极性物质如戊烷，己烷，苯，甲苯等有机物完全互溶。一些通常状态下只能少量溶于水的氧气，氮气，二氧化碳，空气可以以任意比例溶于超临界水中。而无机物质，特别是盐类，在超临界水中的溶解度很低。正由于这些溶剂化特性，使超临界水成为有机物质氧化的理想介质1.2超临界水氧化机理和反应途径超临界水氧化是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物，其过程类似于湿式氧化，不同的是前者的温度和压力分别超

7、过了水的临界温度和临界压力。超临界水的特性使有机物、氧化剂、水形成均一的相，克服了相间的传质阻力。高温高压大大提高了有机物的氧化速率，因而能在数秒内将碳氢化合物氧化成CO２和H２O，将杂核原子转化为无机化合物，其中磷转化为磷酸盐，硫转化为硫酸盐，氮转化为N２或N２O。由于相对较低的反应温度（比较焚烧而言），不会有NOx或SO2形成。另外，超临界水氧化反应是放热反应。只要进料具有适宜的有机物含量，仅需输人启动所需的外界能量，整个反应可靠自身维持进行。由于超临界水氧化过程类似于同样温度范围内的气相氧化化学过程。为此，大量的研究集中在相对较简单的物质如氢气，一氧化碳，甲

8、烷，甲醇的