都是项很有前景的绿色环保新技术但是该技术是在高温,高压,高氧浓度氧的环境中进行的,这种苛刻的条件很容易对设备带来腐蚀并且在设备中形成盐沉淀。因此,为了能使这工艺经济实用,就要解决腐蚀和盐沉积等瓶颈问题本文主要针对超临界水氧化技术中的设备腐蚀进行讨论。第四章工程应用中存在的问题作为项新兴的技术,有其优点也有其弱点。可以说,条件是非常苛刻的,它对反应设施的要求非常高。目前,超临界水氧化法工业化应用最大的挑战是反应器的腐蚀和盐的沉积等问题。腐蚀在超临界条件下,由于高温高压,高浓度的溶解氧,反应中产生的活性自由基,以及反应中产生的强酸或些盐类物质,都加快了反应器的腐蚀。对世界上已有的主要孟令辉国外超临界水氧化在有机危险废物处理上的应用化工环保姚华,吴素芳,陈丰秋等超临界水氧化含芳香族有机物废水的研究化学反应工程与工艺杨宗伟,刘玉存,超临界水氧化法处理废水研究山西化工林春绵,周红艺,潘志彦,等超临界水中萘酚氧化分解的研究丁军委,陈丰秋,吴素芳,等超临界水氧化方法处理含酚废水环境污染与防治张艳,颜婉茹,杜青林,超临界水氧化法处理味精生产废水的工艺研究化学工程师蔡毅,马承愚,彭英利,等超临界水氧化法处理丙烯腈剧毒废水的实验研究工业水处理李瑞虎,史诺,乔丽洁超临界水氧化法处理制浆黑液环境工程向波涛,王涛,沈忠耀乙醇废水的超临界水氧化处理工艺研究环境科学学报林春绵,方建平,袁细宁,等超临界水氧化法降解氧乐果的研究中国环境科学,韩恩厚超临界水环境中材料的腐蚀研究现状腐蚀科学与防护技术蚀合金的试验表明,不锈钢镍基合金钛等高级耐蚀材料在系统中均要遭受不同程度的腐蚀。腐蚀问题不仅严重影响了反应器系统的正常工作,导致寿命的下降,而且由于溶出的等金属离子也影响了处理的质量。目前主要通过研制新型的耐压耐腐蚀材料,优化反应器,以及改善加压降压过程来部分改善腐蚀。另外,也通过加入催化剂或更强的氧化剂和,降低超临界反应的压力和温度,从而减弱对反应器的腐蚀。盐沉积废水中的无机盐类,在超临界水中的溶解度极小,其中些粘度大的盐类,沉积下来,可能会引起反应器或管路的堵塞,解决堵塞的途径,除了优化反应器,如采用反应器,美国实验室甚至采用加压来改善无机盐在超临界水中的溶解性。另辟蹊径,通过向反应器中加入种盐与反应器中生成的易沉积的盐共熔,形成的共混物的熔点低于反应器内的温度,从而保持了流体状态,避免了反应器的堵塞。结论超临界水氧化法是项绿色化学技术,具有广阔的发展前景,目前虽然由于诸多技术难题而未能实现大规模工业化推广,但是随着各方面研究的深入,必将有所突破,使超临界水氧化法能大规模的应用。随着超临界水氧化技术研究的深入,催化剂和高温高压条件下耐腐蚀新材料的开发,以及工艺系统的优化设计会使超临界水氧化技术的优势更加明显,所需的运行费用也将会大大降低。随着环保要求的更加严格,该技术用于有毒有害废物污泥高浓度难降解有机废水处理的优势将更加明显。参考文献,可连续变化的密度低静电介质常数低粘滞度等特性使超临界水成为种具有高扩散能力高溶解性的理想反应介质,可以利用温度与压力的变化来控制反应环境协调反应速率与化学平衡调节催化剂的选择活性等,也可以通过不同物质溶解度对超临界流体的依赖性,实现反应与分离在同反应器内完成。超临界水特点所谓超临界,是指物质的种特殊流体状态。当把处于气液平衡的物质升温升压时,热膨胀引起液体密度减少,而压力的升高又使气相密度加大,当温度和压力达到点时,气液两相的相界面消失,成为均相体系,这点就是临界点。水的临界温度是,临界压力为。在超临界状态下,水的物理性质发生了巨大的变化,既不同于液态的水,又有别于蒸气态的水,在通常条件下,水的密度不随压力而改变,而超临界水的密度却可通过改变温度和压力将其控制在气体和液体之间。其他性质如介电常数粘度扩散系数离子积等均发生了改变。例如,在标准状态下,下,水由于分子间存在大量的氢健而具有较高的介电常数,为。而在,的超临界条件下,氢健几乎不再存在,介电常数仅为。又例如,在标准状态下,水的离子积是,而在,时,离子积为。总之,在超临界条件下,物理性质的变化使超临界水表现得像个中等强度的极性有机溶剂。因此,超临界水能与非极性物质如戊烷己烷苯甲苯等有机物完全互溶。而无机物质特别是盐类,在超临界水中的溶解度很低,在,下的超临界水中,的溶解度约为。此外,些通常状态下只能少量溶于水的氧气氮气二氧化碳空气可以任意比例溶于反应停留时间增加而上升在接近相同的反应条件下,硝基苯的转化率要比苯酚低得多,而且,硝基苯的转化率随停留时间增加而增加的程度要小得。杨宗伟等研究了超临界水氧化法处理二硝基重氮酚废水,去除率可达以上,色度除率达,其最佳的反应条件是温度,压力,过氧量,时间。林春绵等探索了超临界水中萘酚分解小分子化合物的过程。丁军委等对苯酚氧化进行了研究,结果表明随反应温度压力的升高,停留时间的延长,苯酚的去除率提高超临界水氧化法能使苯酚在很短的停留时间内达到的去除率,苯酚氧化的中间产物含量相当少。图超临界谁氧化过程的基本流程示意图处理味精废水张艳等研究超临界水氧化处理味精废水,结果表明当反应温度为反应压力流量为时,去除率为考虑经济性,将反应温度反应压力流定为处理工艺条件,此条件下去除率为。处理丙烯腈剧毒废水使用超临界水氧化反应器对丙烯腈剧毒废水进行处理实验研究,结果表明去除率随着氧气投加量的增加而增加去除率随反应温度的提高而增加随着反应时间的延长,去除率不断的增加反应器压力变化对去除率的影响不如时间温度显著投加催化剂可降低反应温度。在其他废水处理中的应用李瑞虎等研究了超临界水氧化法处理较难处理的制浆黑液,选定合理的实验参数,去除率可达。向波涛等利用连续反应装置研究了乙醇废水的实验,在停留时间大于时,乙醇能彻底被氧化成临界水中。由于这些溶剂化特性,以及高温高压使超临界水成为有机物质氧化的理想介质。超临界水氧化机理超临界水氧化是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物,其过程类似于湿式氧化,不同的是前者的温度和压力分别超过了水的临界温度和临界压力。超临界水的特性使有机物氧化剂水形成均的相,克服了相间的传质阻力。高温高压大大提高了有机物的氧化速率,因而能在数秒内将碳氢化合物氧化成和,将杂核原子转化为无机化合物,其中磷转化为磷酸盐,硫转化为硫酸盐,氮转化为或。由于相对较低的反应温度比较焚烧而言,不会有或形成。另外,超临界水氧化反应是放热反应。只要进料具有适宜的有机物含量,仅需输入启动所需的外界能量,整个反应可靠自身维持进行。由于超临界水氧化过程类似于同样温度范围内的气相氧化化学过程。为此,大量的研究集中在相对较简单的物质如氢气,氧化碳,甲烷,甲醇的超临界水氧化的机理探讨上。国外研究人员发现尽管反应途径众多,但些基本反应步骤对几乎所有有机物的超临界水氧化都是至关重要的,这些步骤是氧化剂切富含且较易释放氧的物质均可作为氧化剂,研究中应用较多的是纯氧和空气,近来与也被用作过程的氧化剂,并且在研究中发现作为氧化剂比纯氧效率高且更经济。日本研究者在利用超临界水氧化技术处理二噁英的研究中。以纯氧为氧化剂的去除率分别为。第二章超临界水氧化技术的应用处理芳香族有机物废水姚华等人对含苯酚或含硝基苯的不同废水的超临界水氧化反应进行了研究,结果表明超临界水氧化法能够在很短的停留时间内,使脱酚率达以上转化率均随反应温度升高第二章超临界水氧化技术的应用处理芳香族有机物废水处理味精废水处理丙烯腈剧毒废水在其他废水处理中的应用第三章超临界水氧化技术的研究进展第四章工程应用中存在的问题腐蚀盐沉积结论参考文献第章超临界水氧化技术概述超临界水氧化技术是以水为介质,利用在超临界条件温度,下不存在气液界面传质阻力来提高反应速率并实现完全氧化。同焚烧湿式催化氧化相比,超临界水氧化具有污染物完全氧化二次污染小设备与运行费用相对较低等优势。该技术在世纪年代中期由美国学者提出,成为继光催化湿式催化氧化技术之后国内外专家的研究热点。处于超临界状态下的水兼
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