催化超临界水氧化反应的研究 页码，1/6 催化超临界水氧化反应的研究 理学院应化0103王楠楠指导教师张常群 提要：超临界水氧化法(SCWO)是一种新兴的高效废物处理技术。催化SCWO是这一技术的 要发展方向。本文介绍了催化SCWO的特点，总结了其研究现状并讨论了此项技术的研究发展趋 势 关键词：超临界水，氧化，催化 全世界有10多个国家缺水，水资源已成为许多国家经济发展的制药因素。联合国为此曾向全世 界发出警告：“水，不久将成一个深刻的社会危机，石油危机之后的下一个危机就是水”。我国是 一个缺水的国家，人均占有的水量只有2530m3,仅为世界人均水量的14，加上降雨量在季节和地域 上的分布不均，水源污染，更加剧了供水的尖锐矛盾。因此，着眼于环保领域应用的超临界水氧化 反应(简称sCVO)是目前研究最活跃的一类反应过程。 、书摘势 1.超临界水及超临界水氧化反应 当水处于其临界点(647K,22.1MPa)以上的高温高压状态时被称为超临界水(Supercritical Water,.简称SCW)。水在室温下具有相当高的介电常数，在高压高温下水的介电常数可以养活大 约一个数量级，具有许多独特的性质。此条件下水可以与具有较低介电常数的溶质互 溶，如烃类 非极性有机物与极性的有机物。氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超 临界水中，因此，高溶剂氧浓度的溶液可以在超临界水中获得。无机物尤其是盐类在超临界水中的 溶解度很小。超临界水还具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应 介所。 SCWO是指有机废物和空气、氧气等氧化剂在超超临界水中进行氧化反应而将有机废物去除 由于$CWO是在高温高压下进行的均相反应，反应动力学成为主要因素，反应速率很快（可小于 1min),99.99%以上的有机物被迅速氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物， 不形成二次污染，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用。该方法可用于各种 有毒物质、废水、废物的处理。另外，当有机物含量超过2%时SCWO过程可以形成自热而不需要额 外供给热量。这些特性使SCWO与生化处理法、湿式空气氧化法(Wet Air O tion,简 WAO)、燃烧法等传统的废水处理技术相比具有其独特的优势，对于传统方法难以处理的废水体 系，SCWO已成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。 目前，利用SCW0处理各种废水和过理活性污已取得成功，国外已有工业化的装置出现。但在 此过程中发现，SCwO苛刻的反应条件(T≥500℃，p≥25kPa)对金属具有较强的腐蚀性，对设备 材质有较高的要求。另外，对某些化学性质稳定的化合物，所需的反应时间还较长，对反应条件要 求较高。为了加快反应速率、减少反应时间，降低反应温度，优化反应网络，使SCWO能充分发挥 出自身的优势，许多研究者将催化剂引入SCWO。目前，对催化超临界水氧化法处理废水的研究正 日益兴起，是SCWO研究的一个重要发展方向. 2.催化SCWO去除有机废物的效率 迄今为止，己对 些化合物的催化SCWO过程进行了研究，这些物质包括：苯酚、氯苯酚 交受生贺奖事子皮他时店格是架以：放股技型数水肉适作在度性伦用 催化特性。 进行催化SCWO研究的一个重要目标是找到在SCW中稳定又有活性的健化剂。在SCWO中 能发挥提高在一定时间内的反应转化率和总的氧化效率的作用。表1列出了在超临界水中催化和非催 i //E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg01.htm 2008-4-22催化超临界水氧化反应的研究 理学院应化0103 王楠楠 指导教师 张常群 提要：超临界水氧化法（SCWO）是一种新兴的高效废物处理技术。催化SCWO是这一技术的 重要发展方向。本文介绍了催化SCWO的特点，总结了其研究现状并讨论了此项技术的研究发展趋 势。 关键词：超临界水，氧化，催化 全世界有100多个国家缺水，水资源已成为许多国家经济发展的制药因素。联合国为此曾向全世 界发出警告：“水，不久将成一个深刻的社会危机，石油危机之后的下一个危机就是水”。我国是 一个缺水的国家，人均占有的水量只有2530m3，仅为世界人均水量的1/4，加上降雨量在季节和地域 上的分布不均，水源污染，更加剧了供水的尖锐矛盾。因此，着眼于环保领域应用的超临界水氧化 反应（Supercritical water oxidation,简称SCWO）是目前研究最活跃的一类反应过程。 一、读书摘要 1．超临界水及超临界水氧化反应 当水处于其临界点（647K，22.1MPa）以上的高温高压状态时被称为超临界水（Supercritical Water，简称SCW）。水在室温下具有相当高的介电常数，在高压高温下水的介电常数可以养活大 约一个数量级，具有许多独特的性质。此条件下水可以与具有较低介电常数的溶质互溶，如烃类等 非极性有机物与极性的有机物。氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超 临界水中，因此，高溶剂氧浓度的溶液可以在超临界水中获得。无机物尤其是盐类在超临界水中的 溶解度很小。超临界水还具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应 介质。 SCWO是指有机废物和空气、氧气等氧化剂在超超临界水中进行氧化反应而将有机废物去除。 由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应动力学成为主要因素，反应速率很快（可小于 1min），99.99%以上的有机物被迅速氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物， 不形成二次污染，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用。该方法可用于各种 有毒物质、废水、废物的处理。另外，当有机物含量超过2%时SCWO过程可以形成自热而不需要额 外供 给热 量。这 些特 性 使SCWO与生化处理法、湿式空气氧化法（Wet Air Oxidation，简称 WAO）、燃烧法等传统的废水处理技术相比具有其独特的优势，对于传统方法难以处理的废水体 系，SCWO已成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。 目前，利用SCWO处理各种废水和过理活性污已取得成功，国外已有工业化的装置出现。但在 此过程中发现，SCWO苛刻的反应条件（T≥500℃，p≥25kPa）对金属具有较强的腐蚀性，对设备 材质有较高的要求。另外，对某些化学性质稳定的化合物，所需的反应时间还较长，对反应条件要 求较高。为了加快反应速率、减少反应时间，降低反应温度，优化反应网络，使SCWO能充分发挥 出自身的优势，许多研究者将催化剂引入SCWO。目前，对催化超临界水氧化法处理废水的研究正 日益兴起，是SCWO研究的一个重要发展方向。 2．催化SCWO去除有机废物的效率 迄今为止，已对一些化合物的催化SCWO过程进行了研究，这些物质包括：苯酚、氯苯酚、 苯、二氯苯和较难反应的中间产物，如氨、乙酸等。这些化合物在很多废水中都存在且难以处理。 这些研究主要集中于反应物的去除速率、反应路径、从反应物直接生成CO2的选择性以及催化剂的 催化特性。 进行催化SCWO研究的一个重要目标是找到在SCW中既稳定又具有活性的催化剂。在SCWO中 能发挥提高在一定时间内的反应转化率和总的氧化效率的作用。表1列出了在超临界水中催化和非催 催化超临界水氧化反应的研究 页码，1/6 file://E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg01.htm 2008-4-22