超临界水氧化技术.ppt
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1、超临界水氧化技术(SCWO),Supercritical water oxidation,背景(background),超临界水氧化(Super Critical Water Oxidation or SCWO)法是由美国学者Modell等人于20世纪80年代中期提出的一种新颖的水污染控制方法,具有节能、高效、适用性强等特点。 美国国家关键技术所指出,最有前途的废物处理技术是SCWO法。 美国能源部会同国防部和财政部于1995年召开了第一次SCWO研讨会,讨论用SCWO法处理政府控制污染物(government wastes)。 美国能源部科学家Paul W. Hart指出:“鉴于SCWO法具
2、有诸多优点,用它来代替焚烧法是极有生命力的”。 我国在SCWO法方面的研究工作才刚刚开始。,超临界水的概念及其特性,定义: 纯物质有气、液、固三相,当系统温度及压力达到某一特定点时,其气-液两相密度临近相同,两相合并为均一相。此特定点称为该物质的临界点,所对应的温度、压力和密度则分别称为该纯物质的临界温度(TC) 、临界压力(PC)和临界密度(C) 。高于临界温度和临界压力的状态则称为超临界状态。 处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之此状态下的均匀相为超临界流体(SCF)。,超临界流体(Super Critical Fluid or SCF),超临界流体相图,The
3、critical point of some SCF,水与CO2相图 超临界水临界点是374.2、22MPa;超临界二氧化碳的临界点是31 、7.3MPa;甲醇则需要239 和7.9MPa,Supercritical Water Oxidation (SCWO),利用水在温度374,压力 22MPa的超临界状态下,兼具气体与液体高扩散性、高溶解力及低表面张力的特性,对有机废弃物进行氧化分解,将其转化成H2O及CO2,达到去毒无害的目的的一种高级氧化技术。,significance,在超临界状态下(一般系统条件约在2435MPa及400650 ),水与有机物质以及氧气可完全互溶,故可形成单相反应
4、。通常在几秒的反应时间內,即可达99.9%以上的破坏率,无机盐类几乎可不溶而分离,可应用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的Dioxin及其它危险性有机物质等。 恢复常温常压后,水与一般流体无异,无二次污染。 超临界水处理技术是一极具清洁处理效益的技术,不需后处理设备。,P=25MPa,Physicochemical characteristics of SCW,超临界水与普通水溶解能力对比,有机废水在超临界水中的氧化反应,有机化合物+O2 CO2+H2O 有机化合物中的杂原子 O 酸、盐、化合物 酸+NaOH 无机盐,SCWO机理 (Li提出),RH+O2 R.+HO2. RH+HO2.
5、 R.+H2O2 H2O2+M 2HO. RH+HO. R.+H2O R.+O2 ROO. ROO.+RH ROOH+R. 断裂进行直至生成甲酸(乙酸) CO2+H2O,3.1.2 SCWO反应途径,H2O2 2OH 2HO2 H2O2+O2 OH+HO2 H2O+O2 H2O2+OH H2O+HO2 ,Holgate等人研究的超临界水中自由基反应途径(见图),Mass transfer resistance of interphase,.,hydrocarbon,CmHnOr+pO mCO2+(n/2)H2O qCH3COOH+qO,k1,k2,k3,nitrogenous compound
6、s,sNH3+tO2 CmNqHnOr+pO yN2+mCO2+xH2 qCH3COOH+qO,chlorine compound,rCHCL3+rO2 CmCLsHnOr+pO mCO2+xH2O+sH qCH3COOH+qO,SCWO、WAO与传统焚烧法的对比,SCWO法对某些有机物的分解率,3.3 SCWO法对于苯胺的降解研究,K:氧化剂的加入水平,实际加入的H2O2量与理论需用量的比值来表示 R:TOC去除率,P=28MPa,K=1.1,T=400,K=1.1,传统SCWO 工艺流程图,3. SCWO技术的研究与应用,Batch Supercritical Water Oxidatio
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