超临界水在环保方面的应用 2011-11-27
超临界水氧化法的应用 时间：2008年3月31日 1 处理含硫废水 石油炼制、石油化工、炼焦、染料、印染、制革、造纸等工厂均产生含硫废水，对环境造成了严重的污染。对于不同来源的含硫废水需用不同的处理方法，现有的处理方法有气提法、液相催化氧化法、多相催化氧化法、燃烧法等，但均有其适用局限性，某些方法的处理效率不高，燃烧法等还可能因生成SO2、SO3造成二次污染。另外，许多含硫废水成分复杂，除S－2外，还含有酚、氰、氨等其他污染物，需要分别处理，流程复杂。而超临界水氧化法由于其具有反应快速，处理效率高和过程封闭性好，处理复杂体系更具优势等优点，在含硫废水的处理中得到了应用，且取得了较好的效果。 向波涛等人利用超临界水氧化法处理含硫废水，试验结果为：在温度为723.2K，压力为26Mpa，氧硫比为3.47，反应时间17s的条件下，S2-可被完全氧化为SO42-而除去。2 多氯联苯等有机物超临界水氧化 Modell等用连续流系统研究了一种有机碳含量在27000～33000mg/L之间的有机废水的超临界水氧化。废水中含有1,1,1-三氯乙烷、六氯环已烷、甲基乙基酮、苯、邻二甲苯、2,2'-二硝基甲苯、DDT、PCB1234、PCB1254等有毒有害污染物。结果发现在温度高于550℃时，有机碳的破坏率超过99.97%，并且所有有机物都转化成二氧化碳和无机物。 Swallow等在600～630℃、25.6Mpa的条件下，用一个连续流反应器研究氯代二苯并-P-二英及其前驱物的超临界水氧化，废水中含有0.4～3mg/L的四氯代二苯并-P-二英（TCDBD）和八氯代二苯并-P-二英（OCDBD）以及1～50mg/L的几种可能的前驱分子（如氯代苯、酚和苯甲醚），结果99.9%的OCDBD、TCDBD被破坏。表2-10总结了酚以外的有机物的超临界水氧化处理结果。 表 4部分有机物的超临界水氧化 化合物 温度/℃ 压力/Mpa 氧化剂 反应时间/min 去除率/% 2-硝基苯 515 44.8 O2 10 90 530 43 O2+H2O2 15 99 2,4-二甲基酚 580 44.8 O2+H2O2 10 99 2,4-二硝基甲苯 460 31.1 O2 10 98 528 29.0 O2 3 99 TCDBE① 600～630 25.6 O2 0.1 99.99 D2,3,7,8-TCDBD② 600～630 25.6 O2 0.1 99.99 OCDBF③ 600～630 25.6 O2 0.1 99.99 OCDBD④ 600～630 25.6 O2 0.1 99.99 ①四氯二苯并呋喃； ②2,3,7,8-四氯二苯并-P-二恶英； ③八氯二苯并呋喃； ④八氯二苯并-P-二恶英。3 降解聚苯乙烯泡沫 聚苯乙烯泡沫（PS）具有质轻、无毒、隔热、减震等优点，故得到广泛应用，但PS泡沫用过即扔，成为垃圾，且不易被微生物分解，日积月累，以至对环境造成危害，即通常所说的"白色污染"。迄今为止，处理和回收废弃PS泡沫的主要方法有：①掩埋；②焚烧，利用其热能；③挤出造粒；④热分解为气体和液体；⑤溶剂溶解，制成涂料或胶粘剂。 掩埋法需要占用土地；焚烧法会产生大量黑烟和一些有毒气体；其他几种方法已取得了一定的效果，但在处理之前都必须对PS泡沫进行分拣和清洗，工作量较大。另外，热分解法需要高温，会发生炭化，堵塞管道。 利用超临界水氧化法，可分解或降解高分子废物，得到气体、液体和固体产物。气体和液体可用作燃料或化工原料，粘稠糊状产物可用作防水涂料或胶粘剂，剩下的残渣部分可用作铺路或其他建筑材料。反应在密闭系统中进行，产物和能量都易于收集，水循环使用，不排污，可彻底实现生活垃圾的无害化和资源化。 陈克宇等人的研究结果表明，在温度为400℃，压力为34Mpa条件下，反应30 min后，泡沫的分子量可降低98%左右。4 污泥的超临界水氧化 Shanableh等研究了废水处理厂的污泥在接近超临界和超临界条件下(300～400℃)的破坏情况。该厂污泥总固体含量（TS）为5%，液固两相总的CODcr为46500mg/L。污泥先被匀浆，然后用高压泵输送到超临界水氧化系统。在300～400℃时，CODcr去除率随反应时间显著增大，在20min内，去除率从300℃下的84%增大到425℃下的99.8%。在温度达到超临界水氧化条件时，有机物被完全破坏，不仅最初的COD贡献物，而且中间转化产物（如挥发性酸等）也完全被破坏，取得了令人满意的结果。
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