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超临界水氧化技术-几种物化水处理新技术之二

 

    超临界水氧化(SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374)和临界压力(22.1MPa)条件下水中有机物的氧化。处在超临界态的水有着与常态水完全不同的物理、化学性质。例如超临界水的介电常数很小(如水在0时的介电常数为87.7,在水的临界点时介电常数为6), 类似于常温常压下的极性有机物的介电常数,因而成为有机物的良好溶剂。如戊烷、苯、己烷、甲苯等有机物可以完全溶解在超临界水中。一些只能少量溶于普通水的气体,如氧气、氮气、氢气等都可以与超临界水混溶。超临界水的幂度比常规条件下的水的密度低,水分子间的氢键减弱。无机盐在超临界水中的溶解度和离解常数很低。由于超临界水汽液相界面消失,成为一均相体系,因而超临界水中的有机物的氧化反应速度极快。如在625有空气时,仅在1s内就可使99.9%的有机物分解。 由于超临界水这些特有的性质,使得超临界水氧化技术成为极有前景的有机废水处理新技术。

    超临界水氧化技术目前的研究包括各种有毒有机废水、有机废物、污泥以及人体代谢废物的处理等。在超临界水氧化过程中,有机物几乎完全转化为二氧化碳和水,有机物中的氮、硫、 磷元素分别转化为对应的无机酸,氯转化为氯离子,硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐。超临界水氧化法与其他传统的方法相比,具有很多的优点:效率高,有毒物质清除率达99.99% 以上;适用范围广,可用于各种有毒难降解的有机物;产物不需作进一步处理时,在低有机物含量(2%)时可通过自身热交换,因而不需要外界供热;反应速度快,在几十秒的时间内即可完全氧化有机物;反应器结构简单,处理量大。尽管SCWO技术有许多优点,并且展现出良好的工业应用前景,但是超临界水氧化法还有一些实际的技术问题需要解决,如反应条件较为苛刻(高温、高压),对设备材质要求高等。因为在超临界环境中比通常条件下更易使金属腐蚀,Gloyna等人对13种合金在超临界水环境中的腐蚀状况进行了研究,结果表明在300以下以电化学腐蚀为主,在400以上以化学腐蚀为主。目前主要针对不同体系采取不同的措施来减小腐蚀。在超临界水中,由于无机盐溶解度小,因此在氧化过程中会有盐的沉淀,引起反应器和管路的堵塞。

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