超临界水氧化法
超临界水氧化技术详解
超临界水氧化(SCWO)法，作为一项环境友好型技术，是20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一种具有适应性强，节省能耗，高效等特点的水处理技术，特别是对于有机污染物浓度高，种类多，危害大，难生化的工业废水、城市污水，超临界水氧化技术能够完全氧化污水中的污染物，处理产生的二次污染小，且设备与运行费用相对较低，受到国内研究者的广泛关注,被视为是最有前途的废物处理技术。
1. 超临界水氧化技术（1）超临界水的性质超临界水，是一种非协同，非极性溶剂[1]。
超临界水在温度高于374 ℃，压力高于22.1 MPa的条件下制得，此条件下的超临界水具有液态水和气态水双重性质,汽液两相之间的界面消失，成为一个均相体系，流体传送随之增强，有利于反应的快速进行，它对有机物、气体具有较好的溶解能力，可以和氧气等气体完全互溶，而无机盐则溶解度很小，同时，水的介电常数、密度和粘度也随着温度和压力的升高而降低。
总之，超临界水因为其溶解能力特殊、密度易变、粘度较低、表面张力较低，扩散性强，所以比非超临界水的活性更强，反应更迅速。
（2）技术原理在高温、高压下，利用分子氧作为氧化剂，以超临界水作为溶剂，把有机物氧化分解为CO2和H2O的高级氧化技术，称为超临界水氧化(SCWO)法。
超临界水氧化反应，可以用自由基反应理论来解释，产生自由基的过程为[2]：RH + O2R· + HO2·RH + HO2·R· + H2O2PhOH + O2PhO· + HO2·PhOH + HO2·PhO· + H2O2式中：Ph ——芳香族化合物。
在具有液体和气体的性质的超临界水中加入分子氧，活性氧与键能最弱的C—H作用产生自由基HO2·，它与有机物中的H生成H2O2，H2O2进一步分解产生羟基自由基：H2O22HO·羟基自由基HO·具有高活性，它与有机物反应产生有机自由基R，而有机自由基又与O2反应得到有机过氧自由基，有机过氧自由基进一步与有机物反应产生有机过氧氢化物和有机自由基，由于过氧氢化物不稳定，其键发生断裂而生成较小分子量的化合物乙酸或甲醇，最后转化为CO2、H2O等物质。
超临界水氧化技术
01 技术原理
2.超临界水的特性
一、高溶解性
O
H
H
水分子
水聚合体网状结构
超临界水的非极性二聚体
当水到达超临界后，水中的绝大部分氢键断裂，超临界水可以对污染物起溶剂化作用
非极性有机物质良好溶剂
超临界水显示出了非极性物质的性质， 成为对非极性有机物质具有良好溶解 能力的溶剂
气体的溶解度空前提高
在超临界水中，氧气、氮气等气体的 溶解度空前提高，以致于可以任意比 例与超临界水混合。
比较典型的超临界水氧化反应机理为在湿式空气氧化、气相氧化的基础上的自由基反应机理。
RH+O2 → R·+HO2·
RH+ HO2·→ R·+ H2O2 H2O2+M → 2HO·
HO·具有很强的亲电性，几乎能 与所有的含氢化合物反应
RH+ HO·→ R·+ H2O
R·+ O2 → ROO·
不稳定
ROO·+RH → ROOH+R· 小分子化合物
超临界水氧化技术
纪良
01 技术原理
1.什么是超临界水？
超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸
气的密度正好相同时的水。
第四相态-超临界态
当把处于汽液平衡的流体升温升压时，热膨胀引起液 体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消 失，成为均相体系，这就是临界点。当流体的温度、 压力分别高于临界温度和临界压力时就称为处于超临 界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但 密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。
03 案例
廊坊超临界污泥处理示范项目
处 240 t/d
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·+H2O2H2O2+M→2HO·RH+ HO·→R·+HR·+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。
超临界水氧化反应机理
超临界水氧化反应机理
研究
超临界水氧化反应是一种重要的化学反应，它可以用来制备各种有机物质，如醇、醛和酮类化合物。
本文将简要介绍超临界水氧化反应的机理。
超临界水氧化反应是指在超临界水条件下，有机物质与氧气发生氧化反应的反应过程。
在超临界水条件下，水的溶解度和活性大大增加，使得有机物质可以更快地与氧气发生反应，从而达到更高的氧化效率。
超临界水氧化反应的机理主要有两种：一种是氧化还原反应，另一种是氧化脱氢反应。
在氧化还原反应中，超临界水氧化反应的反应机理是：有机物质中的电子被氧化还原成水分子，水分子又参与氧化还原反应，从而形成新的有机物质。
在氧化脱氢反应中，超临界水氧化反应的反应机理是：有机物质中的氢原子被氧化成水分子，水分子又参与氧化脱氢反应，从而形成新的有机物质。
总之，超临界水氧化反应是一种重要的化学反应，它可以用来制备各种有机物质，其反应机理主要有氧化还原反应和氧化脱氢反应。
超临界水氧化技术在核废物处理领域的应用
图1临界点前后的相变过程核能发电技术的出现解决了人类的能源危机，该技术不仅可以为人类提供大量电能，而且具有化石燃料发电不可比拟的优势--不会向大气中排放巨量的污染物质，因此这种发电方式对空气污染小，也不会产生二氧化碳加剧温室效应。
但是在工业生产中，核电站核废物的产生不可避免。
随着核废物产量逐年递增，其处理问题也日益凸显。
超临界水氧化技术作为一种新型高效的环保技术，近年来成为废物处理领域热门研究课题。
该废物处理技术为了解决含高浓度、强毒性、生物不降解或难降解有机物的废水、污泥及其他放射性化学废物的处理技术问题带来新的发展方向。
1超临界水氧化技术简介根据美国国家标准与技术研究院（NIST ）公布数据，水的临界状态为：温度T c =647.096K ，压力P c =22.064MPa ，此时水的临界密度仅为籽=322kg/m 3。
当温度和压力超过临界点时，水会以不同于气液固状态的第四种状态—超临界状态存在。
此时，水在密度、溶解能力、流动性三方面的特点类似液体，而在扩散系数和粘度又类似气体，是一种非极性溶剂[1]。
超临界水中的气液两相界面消失，可以任意比例溶解多数气体和有机物，因而形成均相反应（见图1）。
超临界水氧化（SCWO ）技术就是利用水在超1.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连1166001.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连116600超临界水氧化技术在核废物处理领域的应用李风风1，王四芳2摘要：介绍了超临界水氧化技术原理，以及该技术目前在核废物处理领域的研究现状。
此外，根据全球核废物产量，参考国外已有超临界水氧化装置的投资情况及处理各种废液单价，指出该技术在核废物处理领域的应用前景。
关键词：超临界水氧化；核废物；应用前景中图分类号：TQ123.5文献标识码：A 文章编号：1673-3355（2020）02-0006-04Application of Supercritical Water Oxidation Technology in Nuclear Waste TreatmentLi Fengfeng ，Wang SifangAbstract:The paper explains the principle of supercritical water oxidation technology (SCWO)and its current research situation in the field of nuclear waste treatment.The technology will have broad application prospect in consideration of the global output of nuclear waste and the investment of existing supercritical water oxidation units abroad and the unit price of various liquid waste treatment.Key words:supercritical water oxidation ；nuclear waste ；application prospect10.3969/j.issn.1673-3355.2020.02.006T<T cT 艺T c T >T c临界状态下所具有的这些特性，通过加入氧化剂（空气、O2和H2O2等），快速将有机污染物完全氧化成CO2、H2O、N2等小分子无机物，这个过程仅需要几秒或者几分钟，就可以将污染物完全去除。
污水处理中的超临界水氧化技术应用
谢谢
THANKS
污水处理中的超临界水氧化技 术应用
汇报人：可编辑
2024-01-04
目录
CONTENTS
• 引言 • 超临界水氧化技术基础 • 污水处理中的超临界水氧化技术应用 • 技术优势与挑战 • 实际应用案例
01 引言
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱAPTER
技术背景
01
超临界水氧化技术是一种利用超 临界水（温度和压力均超过水的 临界点）作为反应介质，进行有 机物氧化分解的方法。
总结词
该案例介绍了超临界水氧化技术在城市污水处理厂的应用，通过技术改造和升级，提高 了污水处理效率和污染物去除率，减少了二次污染，为城市环境治理提供了有效手段。
详细描述
某城市污水处理厂采用传统的活性污泥法处理工艺，但存在处理效率低下、二次污染严 重等问题。引入超临界水氧化技术后，通过高温高压条件下的氧化反应，实现对污水中 的有机物和有害物质的快速分解和去除。处理后的水质显著改善，满足了排放标准，同
超临界水氧化技术的研究 起步。
20世纪90年代
该技术逐渐应用于污水处 理领域。
21世纪初
随着技术不断改进和完善 ，超临界水氧化技术在污 水处理领域的应用逐渐广 泛。
02 超临界水氧化技术基础
CHAPTER
超临界水性质
高溶解能力
超临界水具有高溶解能力，可以有效 地溶解有机物、氧气等物质。
介于液体和气体之间
适用范围广
超临界水氧化技术适用于多种有机废水的处理，具有广泛的适用 性。
技术挑战与解决方案
技术成本高
超临界水氧化技术的设备投资和运行成本较高，需要进一步降低 成本。
操作条件严格
超临界水氧化技术需要高温高压的条件，对设备的安全性和稳定性 要求较高。
超临界水氧技术
超临界水氧技术超临界水氧技术（Supercritical Water Oxidation，SCWO），是一种氧化废水的高温高压技术，近年来受到了广泛关注。
超临界水氧化技术依靠高压高温下的水-氧化剂混合物，在短时间内将有机废水完全氧化分解，这就是它比其他废水处理技术更快、更干净的原因之一。
本文将着重介绍超临界水氧化技术的性质、优缺点及应用。
超临界水氧化技术的性质：超临界水氧化技术能够在高温高压的条件下以氧气和水为主要反应物，通过氧化反应将废水中的有机物彻底转化为二氧化碳、水和硫酸盐等无害物质，因此具有高效、彻底、快速的特点。
这种技术在高温高压条件下进行，不需要使用催化剂，对于废水中较难降解的物质具有很高的处理效果，运行成本低，对环境污染小，具有很好的应用前景。
超临界水氧化技术的优缺点：超临界水氧化技术具有以下优点：1. 处理效率高：能够将废水中的有机物快速、彻底地氧化分解，处理效率极高。
2. 安全性高：高温高压下，在反应过程中能够自主控制温度和压力，具有很高的安全性。
3. 环保性能好：SCWO能够将废水处理后的产物中的污染物分解为无害物质，对环境的影响很小。
但是，超临界水氧化技术在应用上还存在一些缺点，主要包括以下几个方面：1. 设备成本高：需要采用高压、高温反应釜，设备成本高，维护费用也属较高。
2. 依赖能源：SCWO需要大量的热量和电力，在设备维护和能源供应上的方面成本较高。
3. 生产二氧化碳：超临界水的制备和应用过程中需要消耗大量的能源，将导致大量的二氧化碳排放。
超临界水氧化技术的应用：超临界水氧化技术已经在化工、医药、焚烧、船舶、油田、污水处理等领域得到了广泛应用。
在化工行业，由于反应体系不需要运用催化剂，成本较低，同时能处理硬水管中的钛白粉、DMSO等难处理物质，这为化工行业废水处理带来了希望。
在医药行业，该技术可将医药废水及医药废弃物彻底降解，对医院废物的处置也起到了积极的作用。
此外，SCWO还可以作为一种替代传统焚烧技术的环保技术，在焚烧废物时能够减少有毒有害物质的产生。
0389.超临界水氧化法处理含硫废水
超临界水氧化法处理含硫废水超临界水氧化法(SCWO)是一种新兴高效的废物处理方法。
超临界水是指温度大于等于374.2℃，压力大于等于22.1MPa的气、液临界状态的水，它的密度、离子积、介电常数、粘度等物性也与常态有很大差别。
这种状态的水表现出许多独特的性质，如对于有机物的高溶解性和对于盐类的低溶解性，各种气体如O、Nz、COz均能与水完全混溶，且溶解能力对温度、压力的变化极为敏感，易于工业调节。
在氧存在的条件下，废水进入SCWO装置后，有机物被氧化而得到处理。
SCWO法具有不使用催化剂，在均相下反应速度快，氧化分解彻底，处理效率高，过程封闭性好等特点。
当废水中有机物浓度大于20时，可利用反应放出的热维持过程的热平衡，节省能源，处理复杂体系时更具优势。
向波涛等人的研究表明，SCWO法可将硫离子高效去除，增加反应空时、压力和氧硫比可显著提高硫的去除率。
采用SCWO法处理废水对设备材质要求较高(尤其高温耐腐蚀方面的要求)。
另外，因为盐在超临界水中的低溶解性，含盐废水在处理中易发生盐析出沉淀，导致反应器堵塞。
目前由于缺乏反应的基础实验数据，SCWO法仍处于研究阶段。
尽管如此，由于SWCO法在废水处理中表现出的优良特性，在含硫废水处理中具有良好的应用前景。
超临界水氧化法处理原理超临界水是指在温度和压力分别超过临界状态温度374℃和临界压力22MPa时水处于超临界状态。
在超临界状态下，水就会处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态一超临界状态，水的许多性质都发生很大的变化。
在室温下，水因分子间存在大量氢键而具有较高的介电常数，而在超临界状态下，水的密度很低，氢键不存在或只有少量残存的氢键，所以，超临界水具有低的介电常数、高的扩散性和快的传输能力。
这些性能的极大变化使超临界水具有很好的溶剂化特征，可与戊烷、苯、甲苯等有机物以任意比例相混溶，同时，一些只能少量溶于普通水的氧气、空气、氢气和氨气等也可以完全溶于超临界水中。
超临界水氧化技术
密度g/cm3 扩散系数（m2·s）
黏度[g/（m·s）]
常态水 25 0.1 78.5 8
随化合物不同而变化
0.998 7.74×10-6
0.890
超临界水 450 28 1.8 ∞
∞
0.128 7.67×10-4
0.0298
过热水蒸气 450 1.5 1.0 ∞
随化合物不同而变化
有机化合物十02 C02十H20 (1) 有机化合物中的杂原子 [O] 酸、盐、氧化物 (2) 酸+NaOH 无机盐+水 (3)
在氧化过程中释放出大量的热，所放出的热足以维持反 应的进行，无需外界补充能量。
2.2 超临界水氧化(SCW0)原理
自由基反应机理
RH+O2—R•+HO2• RH+HO2•—R•+H2O2 H2O2+M—-2HO•
超临界水氧化技术(scwo)
Supercritical water oxidation
超临界水氧化技术(scwo) 1、发展背景
2、基本原理介绍 3、工艺流程介绍与应用 4、目前存在问题
1、发展背景
提出
80年代中期美国学者Moddl首次提出
概念
有机物 空、氧气等氧化剂
应用
均相快 速氧化
超临界水中
3.3 废物处理中的应用
➢酚类化合物处理 ➢多氯联苯有机物处理 ➢农业及农药、染料中间体苯胺的处理 ➢污泥处理
➢人类代谢物处理
超临界水氧化技术(scwo) 1、发展背景
2、基本原理介绍 3、工艺流程介绍与应用 4、存在问题
4、存在问题
腐蚀问题
在SCWO 环境中, 高浓 度的溶解氧、高温高压 的条件、极端的pH 以 及某些种类的无机离子 均可使腐蚀加快。
超临界水氧化法解决环境污染问题
超临界水氧化法解决环境污染问题应化1201 张俊摘要：超临界水氧化法在水的温度超过水的临界温度、压力超过水的临界压力的条件下, 以氧气或空气中的氧气作为氧化剂, 以超临界水作为反应介质, 使氧化剂与水中的有机物在超临界液相中发生强烈氧化反应的过程。
在高温、高压和富氧的条件下, 氧化反应完全、彻底, 有机物分解效率很高, 有机物被转化成CO2和水, 有机物中的N转变成氮气和N2 O, S和卤素等则生成SO2 -的无机盐, 沉淀析出。
本文介绍了超临界水氧化法的反应机理及超临界水氧化法在环境污染处理方面的应用现状。
1.超临界水氧化法的原理及工艺2.1原理当水的温度超过374 ℃和压力超过22MPa 时,处于超临界状态。
处在超临界状态的水称为超临界水(supercritical water , SCW), 此时水的定态介电常数从常温的80 变到临界点的5 ～ 10 ,在450 ℃或更高时降到2 左右, 离子解离常数从室温的10-14到超临界区10-23 , 在超临界状态下水中只剩下少部分氢键。
这意味着超临界水的行为与非极性压缩气体相近, 而其溶剂性质与低极性有机物近似, 因而它与非极性(或弱极性)的有机物完全互溶, 也能够与O2 、CO2 、N2 、H2 等完全互溶, 但无机物特别是无机盐类在超临界水中的溶解度很低。
同时超临界水具有易改变的密度、极强的溶解能力、低的粘度、低的表面张力和高度可压缩性等, 容易与许多产物分离。
其实, 许多要处理的物料本身就是水溶液,在许多情况下产物不必与水分离, 这就使得超临界水成为很有潜力的反应介质。
超临界水氧化(supercriticalwater oxidation , 简称SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374 ℃)和临界压力(22MPa)条件下水中有机物的氧化。
当有机物和氧溶解于超临界水中时, 它们在高温单一相状态下密切接触, 在没有内部相转移限制和有效的高温下, 氧化反应迅速完成(几秒至几分钟), 有机物的去除率一般在98 %以上。
超临界水氧化技术
(SCWO)
• 超临界水氧化技术是美国学者 Modell于 80年代中期提出的利用超临界水作为反 应介质，彻底破坏有机物质的一种新型 氧化技术。
• 美国国国家关键技术“能源与环境”指 出
最有前途的处理技术是SCWO
什么是超临界状态？
• 临界温度、临界压力、临界密度 • 当P>PC且T>TC时，Supercritical State • 超临界CO2 • 超临界水
虽然…… SCCWWOO的的未缺来陷
腐当蚀技问术题问题高得腐蚀到速解度决，，选择SC反W应釜O的的材突 出优势会更质加极明难显，得到充分发挥 盐前的途沉是淀光明无堵的机塞物，溶连解续度运减转小难，诱发工程
动力学和机理研究还不够 较高的初期投资费
参考资料
• 《水处理新技术原理与应用》，苑宝玲、王洪杰，化学工 业出版社
超临界水氧化(SCWO)过程原理
有机化合物+O2 N,S,P等杂原子 [O]
CO2+H2O 酸、盐、氧化物
N
N2
Cl等卤素
HCl
与燃烧过程相似⊿H<0 反应自己维持
自由基反应
链的引发
链的发展或传递
链的终止
• 链的引发
• RH + O2
R·+ HO2·
• RH + HO2·
R· + H2O2
• H2O2
2HO·
• O2
2O·
• O·+ H2O
2HO·
• RH + HO·
R· + H2O
• 链的发展或传递
• RH + HO· • R· + O2 • ROO·+ RH
超临界水氧化技术研究与应用进展
2023超临界水氧化技术研究与应用进展contents •超临界水氧化技术简介•超临界水氧化技术的基础研究•超临界水氧化技术的工程应用•超临界水氧化技术的挑战与前景•超临界水氧化技术在实际应用中的案例分析目录01超临界水氧化技术简介超临界水氧化技术是一种先进的污水处理技术，其原理是利用超临界水的特性，在高温高压条件下，将有机污染物氧化分解为无机物质，实现废水的净化。
超临界水是指温度和压力超过一定阈值的水，具有独特的物理和化学性质，如高密度、低粘度、良好的传质和扩散性能等。
定义与原理技术特点与优势超临界水氧化技术具有高效降解有机污染物的特点，可短时间内将污染物彻底氧化分解。
高效性广谱性环保性节能性该技术适用于处理多种有机污染物，包括难降解的有毒有害物质。
超临界水氧化技术不产生二次污染，净化后的废水可直接排放或再次利用。
该技术能量利用率高，具有较低的运行成本。
超临界水氧化技术的研究主要集中在反应机理、反应动力学、污染物降解路径等方面。
目前，国内外学者已成功研发出适用于不同领域和场景的超临界水氧化装置。
在应用方面，超临界水氧化技术已广泛应用于工业废水处理、医疗废水处理、垃圾渗滤液处理等领域。
同时，该技术在清洁能源、材料制备等领域也有着广泛的应用前景。
研究与应用现状02超临界水氧化技术的基础研究反应动力学研究反应动力学影响因素研究反应温度、压力、浓度等参数对反应速率的影响，为优化反应条件提供理论依据。
反应动力学实验验证通过实验验证反应动力学模型的准确性和可靠性，为实际应用提供可靠的预测工具。
反应动力学模型建立通过实验测定反应速率常数，建立反应动力学模型，为实际应用中的反应过程模拟和优化提供基础数据。
从理论上研究超临界水氧化反应的化学过程和反应路径，揭示反应机理的内在规律。
反应机理理论研究通过实验手段检测和分析反应过程中的中间产物，进一步揭示反应机理和产物形成途径。
反应中间产物研究基于反应机理研究，建立反应机理模型，为实际应用中的反应过程模拟和优化提供理论指导。
超临界水氧化法降解有机物废水技术
超临界水氧化法降解有机物废水技术所属行业: 水处理关键词：有机废水超临界水氧化法废水处理技术越来越多的有机污染物通过工业生产过程排放到环境中, 对生态系统造成了严重的危害(欧阳创, 2013;Gong et al., 2016).传统处理方法如生物法、物理法、一般化学氧化法对难降解的有机废水的处理效果不佳.超临界水氧化法是一种能快速有效降解有机物的废水处理技术 , 且不产生二次污染, 具有广泛的应用前景.水在超临界状态下(T >374 ℃, P>22.1 MPa)能与有机组分、氧化剂完全互溶, 形成均相体系(Zhang et al., 2014)。
超临界水氧化法以超临界水作为反应介质, 以氧气或过氧化氢作为氧化剂, 通过高温高压下的自由基氧化反应, 能迅速将各种难降解有机物彻底氧化为CO2、H2O及少量无机盐等无害物质(Rice et al., 1997)。
众多研究表明, 超临界水氧化法对甲胺磷、喹啉、邻二氯苯、多氯联苯等都有很好的降解效果, 降解率能达到95%以上, 有些甚至能达到100%(林春绵等, 2000;Lee et al., 2006;Svishchev et al., 2006;刘春明等, 2012).定量构效关系(Quantitative Structure-Activity Relationships, QSAR)研究可以深入剖析化合物结构与性质的关系,从而对化合物性质和反应机理进行解释和预测, 是研究和预测化合物降解性的有效途径.目前, QSAR的研究已广泛应用于药物化学、环境毒理学及有机物降解动力学等领域(Wang et al., 2004;Xiao et al., 2015;Qu et al., 2012)。
其中, 量子化学参数的选取是QSAR研究的重要环节, 影响了预测的准确性.众多研究表明, 代表活性位点的Fukui指数、电荷密度、原子轨道电子布局数等量子化学参数在讨论化合物性质时具有重要的意义(Wiktor et al., 2015;张世国等, 2004).目前, 超临界水氧化法降解有机物主要是针对单一物质进行试验研究, 鲜有对多种有机物同时进行系统的研究。
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超临界水氧化法
我们的生活每天都离不开水，水可以说是人类或者是所有生物生存和社会发展所必需的自然资源。
水资源是一种可以循环利用的自然资源。
但现今，水资源（尤其指淡水资源）的缺乏日益严峻，其中最主要的原因是因为水资源受到了污染。
水资源受到污染，致使我们的生活用水量也受到影响，尤其在一些缺水地区，人们经常都喝不上水。
目前，全世界约有40%的人口面临缺水问题。
而为了改善这种状况，使得被污染的水源被二次利用，人们采取了许多措施来治理、净化这些受污染的水源。
这里将介绍的就是其中一种方法——超临界水氧化法。
在我们采用氧化技术的时候，首先要注意的是先查明水中有哪些还原性物质，要了解选用的氧化剂发生热化学反应的可能性[1]。
这样我们在选择氧化剂和氧化方法的时候才能有一个较好的依据，而不至于氧化率过低或者发生一些危险事件等。
目前，水处理的氧化方法是水处理中应用最广、发展最快的方法。
在新型氧化方法中，主要可以又可以分为湿式催化氧化法、超临界水氧化法、半导体光催化氧化法和声空氧化四种类型。
[1]
图一新型氧化方法的分类
而超临界水氧化法正是新型氧化方法中的一种。
由于超临界水氧化法可以将水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水，这样一来，不仅被污染的水资源得到了净化，而且由于有机物得到了彻底氧化，所产生的二氧化碳和水对我们的生活也是一种有益的物质。
因此，在水工业界中，超临界水氧化法引起了人们特别的关注。
图二超临界水氧化法流程[1]
超临界水氧化法又简称为SCWO 法，它在1980年代中期就已经被美国学者Modell 提
出，现在我国也开始此法的应用技术的研究[1]。
而超临界水氧化法的工艺流程如图二所示，它是用氧气作为氧化剂，在SCWO 反应器中与废水发生反应，然后经过一系列的处理，最终被分离为气体（二氧化碳）和液体（水）。
对于超临界水我们是如何来界定的呢？由图三可以看出水的各种状态的要求。
废水
氧气P ，MPa
22.1
水（s ）
水（l ）
C
SCF
图三水的物态图[1]
我们已知，水的临界温度为374.2℃，临界压力为374.2℃，临界体积为0.045L/mol，临界密度为320kg/ m3。
在一定的温度和压力下，水可以处于固态、液态、气态和超临界状态[1]。
具体的划分条件如图三所示。
而由图三可知，当水的温度超过374.2℃，压强超过374.2℃时，便达到了超临界状态，也就是我们所说的超临界水。
要了解超临界水氧化法，首先要弄清楚超临界水与普通水的区别。
一相，相间传质阻力消失，为有机物的氧化创造了充分反映的环境。
[1]
了解了超临界水，接下来就将介绍超临界水体系的氧化机理。
在超临界水中，有机物可以很快的被氧化，而且这种氧化是自发的，不需要有什么特定的条件来催化它的氧化。
这种氧化反应可以在短短的几分钟甚至是几秒钟之内就完成，在这个过程中，有机物就可以被完全的氧化。
在超临界水氧化法中采用的氧化剂有氧气、臭氧和双氧水。
[1]
图四超临界水氧化法的应用
在我们的生活中，超临界水氧化法主要应用于：废水的处理，污泥的处理以及垃圾焚烧飞灰处理三个方面。
当我们用作废水处理时，废水中的许多有机物可以很快的被氧化完全，而且有机物的去除率也很高。
超临界水不仅仅可以对有机物进行氧化，对污泥和其他废物（如垃圾焚烧飞灰）也有很好的氧化效果。
由此可以看出，超临界水氧化法的适用范围很广。
并且氧化产物中的盐易于分解，不出现二次污染，处理后的水可以重复使用[1]。
最后，再介绍一下超临界水氧化装置。
目前，超临界水氧化的装置有三种：管式反应器、罐式反应器及蒸发壁反应器[1]。
图五超临界水氧化装置
下表即为三中反映器的图例。
表二超临界水氧化装置
虽然，在国外已有工业规模的超临界水氧化装置投入运行，但仍限于处理少数几种类型的废水[1]。
主要原因是因为超临界水氧化法所需的环境要求较高，它需要在水的温度超过374.2℃，压强超过374.2℃时才能达到超临界状态，所以目前使用的还较少。
超临界水氧化法还存在着装置易腐蚀、盐类沉积等问题，等待我们进一步的改进。