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超临界水的特性分析

2019.10.28

    在环保领域中,超临界水作为一种具有特殊性质的液体,目前较多运用在有机废物和空气、氧气等氧化剂的超临界水氧化反应。
 

  在温度与压力达到临界条件下,液态水与气态水密度相同,彼此交融在一起的情况的液体被称作超临界水。这种在临界条件下的水的反应活性较强,注入氧气时具有较强的氧化能力与水解能力,并且能够与油等不溶于一般水的物质混合。
 

  除了以上特性,在超临界状态下的水本身的性质也与通常状态下的水有很大的区别。
 

  1.密度
 

  超临界水的密度在临界点附近时对温度和压力变化较为敏感,因此可以通过改变温度与压力控制超临界水在气态与液态之间。而其密度可以从类似于蒸汽的密度值连续地变到类似于液体的密度值。
 

  2.氢键
 

  超临界水中氢键对温度存在依赖性,并且一般条件下,温度和超临界水的氢键大致呈线性减小关系。而氢键的键合性质很大程度上也印象了水的性质,根据研究可以得出超临界水中的氢键总数对温度影响极大。
 

  3.介电常数
 

  一般情况下,水的介电常数随密度的增加而增大,随压力的升高而增加,随温度的升高而减少。在超临界条件下的超临界水与非极性有机化合物相似,对非极性有机化合物具有良好溶解能力。
 

  4.离子积
 

  水的离子积与密度和温度有关,但密度对其影响更大。密度越大,水的离子积越大,在标准条件下,水的离子积在超临界点附近受温度与密度影响也有些许变化,由于温度的升高,使水的密度迅速下降,导致离子积减小。
 

  5.热导率
 

  一般情况下,水的热导率会随温度增加稍微减少一些,但一般情况下变化不会太大,因此在临界点时的超临界水的热导率会比一般情况下的水稍微低一些。
 

  6.扩散系数
 

  超临界水的扩散系数虽然比过热蒸汽的小,但比常态水的大得多,水在密度较高的情况下,扩散系数与黏度存在反比关系。在高温、高压条件下,水的扩散系数除了和水的黏度有关之外,还与水的密度有关。对于高密度水,扩散系数随压力的增加而增加,随温度的增加而减少;对低密度水,扩散系数随压力的增加而减少,随温度的增加而增加,并且在超临界区内,水的扩散系数出现最小值。
 

  7.溶解度
 

  超临界水的溶解度与一般条件下的水有些区别。在临界点附近,有机化合物在水中的溶解度随水的介电常数减小而增大。并且在临界条件下,无机盐的溶解度相较于有机物的溶解度会低,并且溶解度会随超临界水的介电常数的减小而减小。


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