超临界氧化技术详解.pptxVIP

超临界水氧化技术 意义 随着工业技术的迅猛发展，生产废物及废水量不断增加，且其有些污染物难以降解。常用的理化或生物方法都不能完全去除污染物质，以致环境污染问题越来越严重。超临界水氧化处理技术的出现引起了许多研究者的关注。 超临界水氧化（SCWO)技术是一种清洁无污染、对环境友好的有机废物处理技术，在处理有毒难降解的有机废物方面具有独特的效果。 1、超临界水的性质 水的临界温度为374℃，临界压力为21.76MPa，当温度和压力都超过这两个临界值时，水就进入到了超临界状态。 超临界水的独特性质 常态水是不可压缩的，但超临界水（SCW)是可压缩的流体 SCW的密度接近于液体，粘度与气体接近，扩散系数大约是液体的100倍，具有气体的传递性 溶解度和表面张力也都发生改变 介电常数大大降低，此时水表现地更像一种非极性溶剂 根据相似相溶原理，超临界水可溶解一些非极性物质，如苯、甲苯等有机物，并且氧气、二氧化碳、空气等气体可以以任意比例溶于超临界水中。 由于超临界水的这些特性，使之成为氧化有机物的理想介质。 2、超临界水氧化反应机理 SCWO反应是利用SCW作为反应介质，以空气、氧气、过氧化氢作为氧化剂来氧化分解有机物。 由于超临界水所特有的性质，有机物和氧气都能很好地溶解于其中，因而形成了均相反应，不存在气液界面之间物质移动及热传导问题，使超临界氧化反应高效完成。 超临界水氧化反应机理 有机废物SCWO反应是基于自由基反应机理。其基本反应 步骤如下： 氧气攻击最弱的C—H产生自由基 RH + 02 = R·+ H02· (1) RH + H02·= R·+ H2O2 (2) H2O2进一步分解成羟基: H202 + M → 2H0· (3) 超临界水氧化反应机理 羟基具有很强的亲电性, 几乎能与所有的含氢化合物作用: RH + H0·→R·+ H20 (4) (1)、(2)、(4)式中产生的自由基(R·)能与氧气作用生成氧化自由基, 后者能进一步获取氢原子生成过氧化物: R·+ 02 → R00· R00·+ RH → R00H + R· 过氧化物通常分解生成分子较小的化合物,这种断裂迅速进行直至生成甲酸或己酸。甲酸或己酸最终也转化成二氧化碳和水。 3、影响反应的因素 3.1 温度 一般情况下,SCW0氧化速率随着温度升高而加快; 3.2 压力 SCWO氧化速率随着压力升高而加快 3.3 氧化剂 不同的氧化剂在反应时产生的自由基可能不同,从而影响氧化 反应效果. 而且氧化剂的用量也会影响降解率. 3.4 催化剂 非均相催化剂优于均相催化剂. 4、超临界水氧化技术研究现状 4.1处理有机废水 国外用 SCWO法处理有机废水的研究较早, 研究领域较宽,包括化工、冶金、印染、造纸、医药、石油、食品和酿造等行业,大部分研究工作是处理有机废水。 Tae-Joon Park.研究了SCW0技术对苯二酸生产废水的处理。STEVEN F R和RICHARD R S研究了SCW0技术对酚类、甲醇、硝基苯、尿素、氰化物、二恶英、多氯联苯等的处理。结果发现超临界水氧化法处理效果很好。 我国在近几年也开始对SCW0技术进行研究。 丁军伟等分别就超临界水氧化技术理多氯联苯、苯酚、氨基氰、造纸废 水及有机磷药等进行了研究, 进一步说明超临界水氧化技术理效率高。 4.2处理污泥 通常污泥采用填埋法、 焚烧法、 热解法进行处理,但填埋法导致污泥中有害微生物传染疾病, 并且该方法占用一定的填埋空间, 焚烧法对空气带来很大污染,热解法会产生二次污染物。采用超临界水氧化法处理污泥可以解决以上问题。 A. Shanableh等研究了污泥在超临界状态下的破坏情况,结果表明,在20min内,有机物去除率从300℃下的84%增大到425℃时的99. 8%。 4.3固体废弃物的处理 据统计,SCW0法进行废旧聚苯乙烯塑料降解的研究较多。Douglas用SCW0法进行废旧聚苯乙烯塑料降解,发现完全反应的最终产物为二氧化碳和水。 也有文献报道了聚乙烯的SCW0降解试验,发现聚乙烯溶解于超临界水中,熔融的聚乙烯被超临界水稀释,发生β-链断裂,最终产物为短链的烃类。 4.4其他运用 SCWO还可以从高分子材料中回收化学材料。利用SCWO氧化法，可分解或降解高分子废物，得到气体、液体或固体产物。 5、超临界氧化水的优缺点 优点 反应速度快 氧化效率高 产物分离容易 无二次污染 SCWO也存在一定的问题 1、腐蚀问题 SCW0反应都