超临界水氧化技术处理难降解有机物的研究进展

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现ຫໍສະໝຸດ Baidu化工
第 33 卷第 6 期
M 为均质或非均质介质。 羟基 （ HO · ） 的反应 式中， 活性很高， 能与绝大多数含氢化合物反应。
［1 ］
以上， 水为超临界状态， 其密度、 介电常数、 黏度、 扩 散系数和溶解性都不同于普通水 。超临界水的性质 受温度与压力双重控制。 密度小于液体水， 黏度比 扩散系数与气体相似， 比液体 液体水小 1 个数量级， 大 2 个数量级。 在超临界状态下， 随着温度和压力 ， ， 的升高 水的介电常数明显下降 对有机物的溶解性
第 33 卷第 6 期 2013 年 6 月
现代化工 Modern Chemical Industry
June 2013 · 19·
技术进展
超临界水氧化技术处理难降解有机物的 研究进展
1， 2 3 3 3 徐志红 ， 高云虎 ， 王 涛 ， 费维扬 ( 1． 南京大学环境学院， 江苏， 南京 210093 ; 2． 江苏华益科技有限公司， 江苏 苏州 215500 ; 3． 清华大学化工系， 北京 100084 )
超临界水具有其独特的物理化学性质 ， 在能源、 化工、 材料、 环境等领域都显示出了广阔的应用前 景 。例如超临界水在火力发电中已得到了成功 ［2 ］ 的应用， 超临界水冷核反应堆正在积极研发中 ， 超临界水气化（ SCWG） 生物质或煤以及超临界水回 收塑料的基础研究取得了有意义的结果， 利用超临 ［3 ］ 界水热合成法可制备先进材料 等。 超 临 界 水 氧 化 （ supercritical water oxidation， SCWO） 是一种处理难降解有机物的新技术， 是在超 临界水环境中， 用氧气或空气等氧化剂处理难降解 有机物的过程， 具有快速、 高效、 无毒的特点。 反应 时间一般为几十秒到几分钟的量级， 对各种难降解 ， 有机物的去除率非常高 可以将碳原子转化为 CO2 ， 将氯、 硫、 磷、 氮等原子分别转化为氯离子、 硫酸根、 磷酸根和氮气， 不产生二英等有毒气体， 不造成二 并已 次污染。该技术的研究工作取得了很大进展， 成功地实现工业化。
ＲH + O2 → Ｒ·+ HO2 · （ 1） （ 2） （ 3） ＲH + HO2 ·→ Ｒ·+ H2 O2 H2 O2 + M → 2HO·
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超临界水氧化的原理
超临界水的性质 P C = 22. 1 MPa ） 在水的临界点 （ T C = 374. 1℃ ，
收稿日期： 2013 － 01 － 08 ； 修回日期： 2013 － 04 － 11 作者简介： 徐志红（ 1978 － ） ， 男， 博士， 工程师， 从事现代分离技术研究； 费维扬（ 1937 － ） ， 男， 教授， 中科院院士， 研究方向为化工分离科学与技 010 － 62789637 ， fwy － dce@ tsinghua． edu． cn。 术， 通讯联系人，
Ｒeview on SCWO of refractory organic pollutants
2 XU Zhihong1， ，GAO Yunhu3 ，WANG Tao3 ，FEI Weiyang3
（ 1． Shool of the Environment，Nanjing University，Nanjing 210093 ，China； 2． Jiangsu Huayi Technology Co． ，Ltd． ， Suzhou 215500 ，China； 3． Department of Chemical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084 ，China） Abstract： Supercritical water oxidation （ SCWO ） is a promising technology for destroying refractory organic pollutants． The principle， fundamental and application research progresses of SCWO is introduced． The application perspective of SCWO in refractory organic pollutants is proposed． The main problems and the corresponding solutions are discussed． Key words： supercritical water oxidation； refractory organic pollutants； corrosion； salt precipitation
摘要： 超临界水氧化是一种高效处理难降解有机污染物的技术 。介绍了超临界水氧化的原理、 基础研究及应用研究进展， 展望了该技术在处理难降解有机物中的应用前景， 并对该技术目前存在的主要问题及解决途径进行了探讨。 关键词： 超临界水氧化； 难降解有机物； 腐蚀； 盐堵塞 中图分类号： X703． 1 文献标志码： A 文章编号： 0253 － 4320 （ 2013 ） 06 － 0019 － 04
－6 非常好， 而对无机物的溶解度非常低 （ 10 量级 ） 。 因此， 超临界水具有气液两重性， 既有气体般的渗透
能力， 又有液体般的溶解能力。 由于有机物都溶解 到超临界水中， 超临界水氧化过程没有相间传质阻 力， 是一种均相氧化反应过程 1. 2 反应机理
［4 － 5 ］
。
在 SCWO 反应过程中氧化反应是主要的， 同时 ［6 ］ 也存在着水解、 热解、 异构化等反应 。 Lixiong 等［7］ 认为 SCWO 反应为一系列自由基 反应过程。 O2 与废水中有机物的 C —H 键作用生 · ） 和（ HO2· ） 自由基， （ HO2· ） 自由基进一步夺 成（ Ｒ · ）。 取氢生成 H2 O2 ， 而 H2 O2 热解生成羟基（ HO