超临界水氧化技术

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1、超临界水氧化技术在处理废水中的研究与应用内容研究背景及意义；超临界水的概念及其特性；SCWO技术的研究与应用；SCWO技术的成本分析；结论1.研究背景及意义1.1研究背景超临界水氧化(SuperCriticalWaterOxidationorSCWO)法是由美国学者Modell等人于20世纪80年代中期提出的一种新颖的水污染控制方法，具有节能、高效、适用性强等特点。美国国家关键技术所指出，六大领域之一的“能源与环境”中,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于1995年召开了第

2、一次SCWO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”。我国在SCWO法方面的研究工作才刚刚开始。1.2研究意义超临界水氧化处理技术（SupercriticalWaterOxidationorSCWO）是利用水在溫度374℃，压力22MPa的超临界状态下，兼具气体与液体高扩散性、高溶解力及低表面张力的特性，对有机废弃物进行氧化分解，将其转化成H2O及CO2，达到去毒

3、无害的目的。由于在超临界状态下（一般系统条件约在24~35MPa及400~650℃），水与有机物质以及氧气可完全互溶，故可形成单相反应。通常在几秒的反应时间內，即可达99.9%以上的破坏率，无机盐类几乎可不溶而分离，可应用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的Dioxin及其它危险性有机物质等。因恢复常温常压后，水与一般流体无异，故完全无二次污染之虑。超临界水处理技术是一极具清洁处理效益的技术，不需后处理设备。2.超临界水的概念及其特性2.1.1超临界流体的定义纯物质有气、液、固三相，当系统温度及压力达

4、到某一特定点时，其气-液两相密度临近相同，两相合并为均一相。此特定点称为该物质的临界点，所对应的温度、压力和密度则分别称为该纯物质的临界温度(TC)、临界压力(PC)和临界密度(ρC)。高于临界温度和临界压力的状态则称为超临界状态。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨，故称之此状态下的均匀相为超临界流体（SCF）。2.1超临界流体(SuperCriticalFluidorSCF）超临界流体相图水与CO2相图超临界水临界点是374.2℃、220atm；超临界二氧化碳的临界点是31℃、73a

5、tm；甲醇则需要239℃和79atm2.1.2超临界流体的特性超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体.超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。即，密度大大高于气体，粘度比液体大为减小，扩散度接近于气体。另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。热容量值有较大变化，这也是临界点非常独特的特性之一。25MPa下水的物理化学性能随温度的变化2.2超临界水的物理化学特性2.3超临界流体的优点具有液体一样的密度和溶解强度，并且与密度有关的一些重要溶剂特性，如介电常数、粘度和扩散

6、系数等，易于通过压力进行控制；超临界流体同时也具有气体的优点，粘度小，扩散系数大、渗透性好，与其它气体的互容性强，有良好的传质和传热特性；常用的超临界流体水和二氧化碳均是环境友好的溶剂。2.4超临界流体在环境保护方面的应用有毒有机废水的处理超临界水氧化技术（SCWO），有毒有机物可在几秒钟内被完全氧化成无害的物质,。目前在日本和美国已建成了超临界水氧化处理的中试装置，我国在这方面的工程应用还是空白。废塑料的回收利用超临界条件下热分解可使废塑料分解成有用的小分子，从而使其得以回收。它的优点是分解过程中几乎不

7、产生其它气体，有利于环保。这方面日本的研究者作了较多的工作。精密仪器清洗利用超临界二氧化碳对有机物较强的溶解能力和它较强的扩散渗透能力，可用于电子元件和精密机械零件的精密清洗，代替即将禁止使用的氟里昂，可减少对臭氧层的破坏。超临界络合萃取将二氧化碳超临界萃取与有机溶剂络合作用相结合，可用于某些原料、泥土和放射废水中有害重金属离子的去除。3.SCWO技术的研究与应用3.1超临界水氧化（SCWO）机理3.1.1SCWO反应过程1）SCWO是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物，其过程类似于湿式空气氧化（W

8、etAirOxidationorWAO）。不同的是前者的温度和压力分别超过了水的临界温度和临界压力。WAO一般操作条件：温度125~320℃，压力0.5~20MPa，即在低于水的临界点下操作。2）超临界高温高压大大提高了有机物的氧化速率能在数秒内将碳氢化合物氧化成CO2和H2O，将杂核原子转化成无机盐，其中磷转化为磷酸盐，硫转化为硫酸盐，氮转化为N2或N2O。与传统焚烧过程相比，由于反应温度相对较低，因而不会有NOX或SO2形