超临界水氧化

1 scwo概念原理

超临界水氧化( SCWO)法是一种新兴的废物处理技术,具有节能、高效、适用性强等特点,。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出,最有前途的废物处理技术是SCWO法。

超临界水氧化（supercritical water oxidation,SCWO）是在水的温度超过水的临界温度、压力超过水的临界压力条件下，以氧气作为氧化剂，超临界水作为反应介质，使水中的有机物与氧化剂在均一相（超临界液体相）中发生强烈的氧化反应的过程。

2 超临界水氧化反应机理

比较典型的超临界水氧化反应机理为在湿式空气氧化、气相氧化的基础上提出的自由基反应机理。

RH+O2→R·+HO2·

RH+ HO2·→R·+H2O2

H2O2+M→2HO·

RH+ HO·→R·+H

R·+O2→ROO·

ROO·+RH→ROOH+ R·

M 为均质或非均质介质（界面）。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乙酸为止。甲酸或乙酸最终也转化为CO2和水。

2 SCWO法优点

与其他技术相比,应用SCWO法处理有机废水、废物具有以下优点:

( 1)对有机物的分解效率高,可达99. 99 %以上;适用范围广,可用于处理各种有毒难降解的有机物;

( 2)反应速度快,在几十秒的时间内有机物即可完全氧化为CO2和H2O；不形成二次污染，分解产物不需做进一步处理；杂原子被氧化成对应的酸或以盐的形式从超临界水中析出。

( 3)一般不需外部供热,有机物含量超过2 %,即可利用有机物氧化反应产生的热量维持系统的反应温度;

（4）反应器结构较简单，体积小。

SCWO法处理有机废水具有显著的效果。此外,城市污水、造纸废水和人类代谢产物也可用SCWO法处理成无毒、无味、无色的气体和水。

3SCWO法废水处理工艺流程

Modell提出的连续式SCWO法废水处理工艺流程如图1所示。有机废水和氧气(或空气)经加压、预热后进入SCWO反应器,废水中的有机物被快速氧化分解,反应器出水经冷却、减压后进入气液分离器,分离后的水、气分别排放。此外, Thornto n等人还分别设计出间歇式处理试验装置。

5 SCWO法的工业应用

应用：处理含氮有机废水；处理含苯环有机废水；处理含油有机废水；处理高浓度有机发酵废水；处理高浓度葡萄糖有机废水；处理有机磷农药生产废水；处理含硫废水；处理有毒化合物废水。

问题：腐蚀问题；盐和无机物的沉积；高能耗、高成本问题；

6 影响因素

影响工业废水在超临界水中降解的主要因素包括温度、压力、反应物浓度、停留时间、氧化剂及催化剂等。

温度升高可以加快反应速率，同时降低了反应物的密度。在远离临界点的区域，升温对反应速率的影响大于对反应密度的影响，所以升高温度可以加快有机物的氧化；但在临界点附近，情形刚好相反，升温不利于有机物氧化反应的进行。

压力会影响水的密度，从而导致反应物浓度的改变，影响反应速率。

在其它条件不变的情况下，停留时间的增加可以使有机物的转化率增大，当时间足够长时，随着反应的进行，反应物浓度降低，使反应速率下降。

氧化剂浓度提高，有机物转化率提高，氧化剂过量至一定程度时，再增加氧化剂量对有机物转化率的提高作用就很小了。

催化剂的加入可以降低反应温度和压力，缩短反应停留时间，加快反应速率，提高有机物的去除效率，减少副产物的生成，并且在一定的条件下，可以适当地降低反应的操作成本。