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超临界水氧化技术的基本原理介绍

2022.4.07

  所谓超临界,是指流体物质的一种特殊状态。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。

  水的临界点是温度374.3℃、压力22.064MPa,如果将水的温度、压力升高到临界点以上,即为超临界水,其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异,表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此,超临界水能与非极性物质(如烃类)和其他有机物完全互溶,而无机物特别是盐类,在超临界水中的电离常数和溶解度却很低。同时,超临界水可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气体完全互溶。

  由于超临界水对有机物和氧气均是极好的溶剂,因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行,反应不存在因需要相位转移而产生的限制。同时,400~600℃的高反应温度也使反应速度加快,可以在几秒的反应时间内,即可达到99%以上的破坏率。有机物在超临界水中进行的氧化反应,可以简单表示为:

  酸+Na0H一无机物

  超临界水氧化反应完全彻底:有机碳转化为CO2,氢转化为H2O,卤素原子转化为卤离子,硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐,氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。而且超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似,在氧化过程中释放出大量的热量。

  为了进一步加快反应速度、减少反应时间和降低反应温度,使超临界水氧化技术能充分发挥出自身的优势,对催化超临界水氧化技术处理废水的研究正在日益兴起。

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