超临界水氧化技术的研究与应用进展.docx

室，上海 ’(’）有机物质的一种新型氧化技术，介 室，上海 ’(’） 有机物质的一种新型氧化技术，介绍 临界水氧化的动力学、反应机理、工程 上 海 电 F%GH10( %I ).01/.0, 力 学 院 J1,K’H4,LM %I 学 报 N(’-LH,- ;%O’H 第 !) 卷第 ! 期 ’’ 年 * 月 P%( ! !) B% ! ! $0H ! ’’ 文章编号：!# $ %’（( ’’）! $ ! $ # 超临界水氧化技术的研究与应用进展 李 锋，汪海峰，朱 丹 （同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验 摘 要：超临界水氧化技术是利用超临界水作为反应介质，彻底破坏 超临界水的特性和超临界水氧化的基本原理和反应器装置，综述了超 题、有毒有机污染物处理等方面的研究进展情况 ! 关键词：超临界水；有机污染；催化剂 了 问 中图分类号：#( 文献标识码：# 态［6］! 当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，而压力的升高又使气相 密度加大，当温度和压力达到某一点时，气液两 相的相界面消失，成为一均相体系，这一点就是 临界 点 ! 水 的 临 界 温 度 是 789: ，临 界 压 力 为 66$;0 ! 在超临界状态下，水的物理性质发生了巨 大的变化，既不同于液态的水，又有别于蒸气态 的水 ! 在通常条件下，水的密度不随压力而改变， 而超临界水的密度却可通过改变温度和压力将 其控制在气体和液体之间 ! 其他性质如介电常 数、粘度、扩散系数、离子积等均发生了改变 ! 例 如，在标准状态下（6: ，= ! =$;0）下，水由于分 子间存在大量的氢健而具有较高的介电常数，为 8? ! ! 而在 @==: ，69 ! @$;0 的超临界条件下，氢 健几乎不再存在，介电常数仅为 ! 6 ! 又例如，在 标准状态下，水的离子积是 = A 9，而在 9=: ， 6$;0 时，离子积为 = A 6 ! @ ! 总之，在超临界条件 下，物理性质的变化使超临界水表现得像一个中 等强度的极性有机溶剂 ! 因此，超临界水能与非 极性物质如戊烷、己烷、苯、甲苯等有机物完全互 溶 ! 而无机物质特别是盐类，在超临界水中的溶 解度很低，在 ==: ，6$;0 下的超临界水中，B0C *(，D*(，B06 )9 的溶解度约为 = ! / E ( ! 此外，一 些通常状态下只能少量溶于水的氧气、氮气、二 氧化碳、空气可以任意比例溶于超临界水中 ! 由 于这些溶剂化特性，以及高温高压使超临界水成 引 言 工业的迅速发展，尤其是化学工业，在提供 新产品的同时，也产生了大量对环境和人类健康 有害的有机废液和物质 ! 焚烧作为废物处理的方 法，尽管能够达到令人满意的处理率，但却不是 一种最终的处理方法，不得不对其产生的气体进 行再处理 ! 至于危险废物的填埋，实质上仅是隔 离废物，而不是去消除它 ! 因此，迫切需要一种能 够彻底破坏有机物质、封闭式的、对环境友好的 处理技术 ! 由此，美国学者 $%’(( 于 ) 年代中期 提出的一种以超临界水作为化学反应介质［!］，彻 底氧化破坏有机物的技术———超临界水氧化技 术（)*+）受到了广泛的重视和研究 ! 在美国， )*+ 技术被誉为能源与环境领域最有前途的 处理技术 ! $,-.,/01 大学，2’304 大学和 #(05%4 国 家实验室及其他研究机构，纷纷对其研究投入了 巨大的人力和资金 ! 国内近年来也有几所著名的 高校对该技术进行了初步的研究 ! 本文将着重论 述超临界氧化技术的基本理论、技术现状和研究 进展情况 ! 超临界水氧化原理 ! 超临界水及其特征 ! ! ! 所谓超临界，是指物质的一种特殊流体状 收稿日万期方：’数据! $ # $ ’ ，超临界水氧化反应系统有两种面体系；二是地下体系 ! 地面体 压缩机达到反 ，超临界水氧化反应系统有两种 面体系；二是地下体系 ! 地面体 压缩机达到反应所需的高压，而 深井所提供的水的静压力进行加 则基本上有 0 类［0］，见图 $ ! 管 应 器（又 称 )#567 罐 式 反 上 海 电 力 学 院 学 报 $CC$ 年 ! 为有机物质氧化的理想介质 ! 预热； 反应； 盐的形成和分离； 淬冷、冷却和能量 3 热循环； 减压和相分离； 流出水的清洁处理（如果有必要）! $ 0 1 2 4 / 超临界水氧化原理 ! ! 超临界水氧化的主要原理是利用超临界水 作为反应介质来氧化分解有机物，其过程类似于 湿式氧化，超临界水氧化与湿式氧化最大的不同 是：前者氧化分解有机物是在超过水的临界点的 更高温度和更高压力下进行的 ! 超临界水的特性 使有机物、氧化剂、水形成均一的相，克服了相间 的物质传输阻力，使原本发生