超临界水氧化法在水处理中的应用

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1、超临界水氧化法在水处理中的应用小组成员：周军、黄艳秋、邓小惠具体分工：1、周军—负责写第1部分，参考文献及整合报告；2、黄艳秋—到图书馆借阅图书，并负责第2部分；3、邓小惠—网上查找资料，并负责写第3、4部分。1发展源流迅速发展的现代化工业为人类提供了丰富的现代化产品和用品，同时也对人类的生存环境造成了日益严重的污染，其中水污染问题尤为突出。未得到有效处理的工业废水的大量排放，危害着动植物的生长和人类的健康，对生态平衡构成了威胁。虽然已有不少的物理、化学、生物的方法在废水处理中得到了广泛的应用，然而对那些

2、难降解的有毒有害高浓度废水，如制药、石化、印染废水等仍缺乏经济有效的处理技术。20世纪80年代初，美国学者Modell提出了超临界水氧化（SCWO）技术，该方法以其高效和环保特点已越来越引起人们的关注。它可广泛应用于有毒废水、有机废物和污泥的处理，是一全新的水污染处理技术，污染物可在超临界中在较短的时间内彻底降解。对于有毒难降解有机废水的处理，人们先后开发出光催化氧化、湿式氧化、湿式催化氧化及焚烧技术，但要实现污染物在温和的条件下全部转化为二氧化碳和水，这些方法都受到限制。而在超临界水中进行的多相催化反应

3、，能将有毒难降解有机物迅速彻底地转化为二氧化碳和水，实现有毒有机污染物无害化，而且整个反应过程设置在密封的反应器内进行，占地面积少，出水能达到回用的要求，因而该技术在有机废水处理中发展迅速，有望取代传统的高浓度有毒有机废水处理技术。2超临界水氧化技术2.1超临界水的性质水的临界温度是374.3℃，临界压力是22.05MPa。当水的温度和压力分别处于临界温度和临界压力以上时，水就进入了超临界状态。在通常条件下，水是极性溶剂，可以溶解包括盐类在内的大多数电解质，但对气体和大多数有机物溶解能力则较差。但是当水处

4、于超临界状态时，这些性质就要发生反转，介电常数的变化将引起超临界水溶解能力的变化。在标准状态下，由于氢键的作用，水的介电常数是比较高的，会随温度而降低、随密度的增加而增加。超临界水的介电常数类似于常温常压下极性有机物的介电常数。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，水表现得更像一种非极性溶剂。2.2超临界水氧化反应机理有机物在超临界水中氧化，除发生氧化反应外，还伴随有机物的水解、热解等反应。只含有碳、氢、氧元素的有机物经过复杂的中间产物

5、最终氧化生成二氧化碳和水。含有杂元素N、S、P等的有机物在氧化成二氧化碳和水的同时，N转化为氮气，S、P分别与其它元素生成硫酸盐、磷酸盐。在湿式氧化基础上提出的自由基反应机理是解释超临界水反应比较典型的机理。该机理认为，自由基是由氧气进攻有机物分子中健合力较弱的C-H键产生的：过氧化物通常分解生成较小的化合物，最后生成甲酸或乙酸。甲酸或乙酸最终被氧化成为二氧化碳和水。这一机理能较好地解释脂肪族化合物在超临界水中的降解过程。3SCWO法的工业应用现状目前在欧美许多国家，不仅出现了SCWO中试装置，工业规模的

6、SCWO装置也已投入运行。1985年，美国建成了第一个SCWO中试装置，1994年又建成处理能力为5t/d的SCWO处理厂，1995年之前，美国共建成了3座SCWO污水处理装置。2001年德克萨斯州的哈灵根水厂启动了采用SCWO技术处理城市污水污泥的首条作业线，当其两条作业线于2001年8月底全部投入使用时，该处理厂每天可处理固体质量分数的7％~8％的城市污水污泥1325m³。在德国，1994年德国医药联合体的SCWO处理厂开始运行，处理能力为5~30t/d。在日本，对于超临界水的研究也进入了中试阶段，K

7、obe钢铁公司于1997年建立了一家基于SCWO技术的商用规模的工厂。日本东北电力公司和三菱重工业公司合作，建成了一套处理废塑料500kg/d的中试装置。1999年，瑞典建成一套处理能力为5.7m³的SCWO水处理装置。而中国在该领域研究起步较晚，目前的研究也仅限于试验阶段。4结语尽管目前对SCWO的研究正在不断深入，但仍然没有真正意义上实现SCWO的大规模工业推广，关键是仍有一些技术问题未能得到解决。如设备腐蚀问题、盐沉积及反应器堵塞问题、催化剂问题等。但各国对SCWO技术的研究肯定会越来越深入。相信伴

8、随着现有技术难题的陆续解决，SCWO真正实现大规模应用已经为期不远[参考文献][1]刘欣.超临界水氧化法在水处理中的应用.化工文摘,2007.[2]江涛，张建，李方圆.环境友好型新技术—超临界水氧化法.污染防治技术,2008,02.[3]张光明，张盼月，张信芳.水处理高级氧化技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.