水处理中的绿色化学与绿色技术

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1、水处理中的绿色化学与绿色技术肖湘竹2005年3月案例美丽沱江变哭泣之河2004年2～3月间，四川化工股份有限公司第二化肥厂将大量高浓度氨氮废水排入沱江支流毗河，导致沱江严重污染，这是建国以来少有的特大污染事故。近百万群众生活饮用水中断，鱼类大量死亡，大批企业被迫停产，直接经济损失两亿多元。4～5月，四川省仁寿县东方红纸业有限公司将造纸废水偷排到沱江支流球溪河，致使沱江再次受到严重污染。水资源缺乏是二十一世纪的三大问題之一水资源短缺及污染问題是未来新世纪人类的三大问題之一（艾滋病、水资源及耕地面积的短缺），有其急迫性与

2、复杂性。水资源缺乏是二十一世纪的三大问題之一（续）2000年：每八秒一個儿童死于与水质有关的疾病。全球14亿人口没有安全饮用水，30亿人口缺乏清洁设施。每年因不安全用水造成33亿5千万件疾病，530万人死亡。必須投入6000亿~8000亿美元解决缺水。水资源缺乏是二十一世纪的三大问題之一（续）2025年：全球90亿人口中没有安全饮用水人数增加到23亿人。中东地区尤其面临危机，土耳其和叙利亚、土耳其与伊拉克、以色列与阿拉伯、埃及与苏丹，水战一触即发。我国水资源现状我国是一个干旱缺水严重的国家。我们的淡水资源总量为280

3、00亿立方米，占全球水资源的6％，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一你会烧开水吗？在人类面临全球性水资源枯竭和水环境污染的今天,如何解决水处理工业与社会经济之间持续、健康、和谐的发展关系是未来水处理工业可持续发展的关键,一场以绿色化学为基础的绿色水处理技术革命已成为21世纪水处理科学的学科前沿和水处理工业的重点发展方向。什么叫绿色技术？绿色技术又称环境无害技术、环境友好技术或清洁技术等。绿色技术是能够同时满足技术经济指标先进、

4、无毒和不污染环境3项基本要求的技术。主要的绿色水处理技术超临界水氧化法(ＳＣＷＯ)高级氧化技术(ＡＯＰｓ)电催化氧化法超声波降解技术膜处理技术超临界水氧化法(ＳＣＷＯ)美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出,最有前途的废物处理技术是SCWO法。美国能源部会同国防部和财政部已于1995年召开了第一次SCWO法研讨会,讨论用SCWO法处理政府控制污染物(governmentwastes)。美国能源部科学家PaulW.Hart指出:“鉴于SCWO法具有诸多优点,用它来代替焚烧法是极有生命力的”。超临界流体当

5、把处于气液平衡的物质升温升压时,热膨胀引起液体密度减少,而压力的升高使气、液两相的相界面消失成为一均相体系,这一点就是物质的临界点。当物质的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就处于超临界状态。超临界水的原理及特征水的临界点为374.3℃,22.05MPa超临界状态下水的特异性质(1)与密度和溶解特性有关的重要因子介电常数的值,在标准状态下大约为78.5,而温度在500℃的超临界状态下,水的介电常数急剧下降到2左右。(2)氧气等气体在通常状态下在水中的溶解度较低,但在超临界水中氧气、氮气等气体的溶解度空前提高,以至

6、于可以任意比例与超临界水混合,而成为单一相。超临界状态下水的特异性质（续）(3)气液相界面消失,流体的传输性能改善,具有低粘性和高扩散性,表面张力为零,向固体内部的细孔中的浸透能力非常强。超临界水与普通水溶解度的对比超临界水氧化法的定义超临界水氧化法正是利用超临界水的特性,使本来发生在液相或固相有机废料和气相氧气之间的多相反应转化为在超临界水中的均相氧化反应。废水中的有机污染物与氧化剂在超临界水中充分反应,生成无毒无害的二氧化碳、水和其它简单小分子化合物,达到净化废水的目的。超临界水氧化法原理有机化合物+Ｏ2→二氧化

7、碳+水有机化合物中的杂原子+Ｏ2→酸、盐、氧化物酸+ＮａＯＨ→无机盐超临界水氧化法的优点(1)几乎所有的有机物,只要几秒至几分钟,就可以完全分解,分解率在99.99%以上,几乎全部被转化成二氧化碳、水、氮、无机盐等。超临界水氧化法的优点（续）(2)盐类及金属等无机物以固体形式被分离回收,其他排到体系外的物质只是气体状物质CO2、N2、O2等以及处理干净的水。不产生二次污染。超临界水氧化法的优点（续）(3)只要被处理废水中的有机物浓度在1%～2%,就可以依靠反应过程中自身的氧化放热来维持反应所需的温度。如果浓度更高,则

8、放出更多的氧化热,这部分热能可以回收。超临界水氧化法的优点（续）(4)处理装置可以设计成可移动式的、小型化的方便应用型设备。超临界水氧化法的优点（续）(5)从经济上来考虑,有资料显示,与坑填法和焚烧法相比,超临界水氧化法处理废物年操作维修费较低,单位成本较低,具有一定的工业应用价值。超临界水氧化法的处理效果超临界水氧化法的适用范围化工、医药、食