超临界水氧化技术在处理废水中的研究与应用
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图1临界点前后的相变过程核能发电技术的出现解决了人类的能源危机,该技术不仅可以为人类提供大量电能,而且具有化石燃料发电不可比拟的优势--不会向大气中排放巨量的污染物质,因此这种发电方式对空气污染小,也不会产生二氧化碳加剧温室效应。
但是在工业生产中,核电站核废物的产生不可避免。
随着核废物产量逐年递增,其处理问题也日益凸显。
超临界水氧化技术作为一种新型高效的环保技术,近年来成为废物处理领域热门研究课题。
该废物处理技术为了解决含高浓度、强毒性、生物不降解或难降解有机物的废水、污泥及其他放射性化学废物的处理技术问题带来新的发展方向。
1超临界水氧化技术简介根据美国国家标准与技术研究院(NIST )公布数据,水的临界状态为:温度T c =647.096K ,压力P c =22.064MPa ,此时水的临界密度仅为籽=322kg/m 3。
当温度和压力超过临界点时,水会以不同于气液固状态的第四种状态—超临界状态存在。
此时,水在密度、溶解能力、流动性三方面的特点类似液体,而在扩散系数和粘度又类似气体,是一种非极性溶剂[1]。
超临界水中的气液两相界面消失,可以任意比例溶解多数气体和有机物,因而形成均相反应(见图1)。
超临界水氧化(SCWO )技术就是利用水在超1.一重集团大连工程技术有限公司工程师,辽宁大连1166001.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师,辽宁大连116600超临界水氧化技术在核废物处理领域的应用李风风1,王四芳2摘要:介绍了超临界水氧化技术原理,以及该技术目前在核废物处理领域的研究现状。
此外,根据全球核废物产量,参考国外已有超临界水氧化装置的投资情况及处理各种废液单价,指出该技术在核废物处理领域的应用前景。
关键词:超临界水氧化;核废物;应用前景中图分类号:TQ123.5文献标识码:A 文章编号:1673-3355(2020)02-0006-04Application of Supercritical Water Oxidation Technology in Nuclear Waste TreatmentLi Fengfeng ,Wang SifangAbstract:The paper explains the principle of supercritical water oxidation technology (SCWO)and its current research situation in the field of nuclear waste treatment.The technology will have broad application prospect in consideration of the global output of nuclear waste and the investment of existing supercritical water oxidation units abroad and the unit price of various liquid waste treatment.Key words:supercritical water oxidation ;nuclear waste ;application prospect10.3969/j.issn.1673-3355.2020.02.006T<T cT 艺T c T >T c临界状态下所具有的这些特性,通过加入氧化剂(空气、O2和H2O2等),快速将有机污染物完全氧化成CO2、H2O、N2等小分子无机物,这个过程仅需要几秒或者几分钟,就可以将污染物完全去除。
废水处理新技术之超临界水研究进展超临界水是指水在特定的温度和压力条件下达到超临界状态。
超临界水具有良好的溶解性、高温高压条件下的物理和化学性质的改变,因此被广泛应用于废水处理领域。
本文将介绍超临界水在废水处理中的研究进展。
超临界水处理废水的优势在于其独特的溶解性。
超临界水的溶解性远远大于常规水,在高温高压的条件下,超临界水能够溶解一些难溶于常规水的有机物质和无机盐。
这意味着超临界水可以有效地去除废水中的有机污染物和重金属离子。
研究人员已经成功利用超临界水去除废水中的苯、酚、酚醛树脂等有机污染物,并且取得了较好的去除效果。
另外,超临界水还具有强氧化能力。
在超临界水条件下,水本身的化学性质发生了明显的改变,使其具有强氧化性能。
这种强氧化性能使超临界水能够氧化降解废水中的抗生素、有机溶剂和染料等难降解的有机物质。
研究人员已经成功利用超临界水去除废水中的四环素类抗生素、氯代有机溶剂和偶氮染料等污染物,并且取得了良好的去除效果。
同时,超临界水的强氧化性还能够将废水中的氨、亚硝酸盐、亚硝酸氢盐等氮源氧化为亚硝酸盐和硝酸盐,从而实现废水中氮的去除。
除了溶解性和氧化性能,超临界水还具有高传质性能。
由于其高温高压的特性,超临界水能够提高废水中污染物与催化剂(如催化剂、吸附剂)之间的传质速率,从而提高催化反应和吸附效果。
这使得超临界水能够在较短时间内实现废水中有机物和重金属的高效去除。
研究人员已经成功利用超临界水组合不同的催化剂和吸附剂进行废水处理,并取得了良好的效果。
然而,超临界水处理废水也存在一些挑战和问题。
首先,超临界水处理的能耗相较传统的废水处理方法较高。
由于超临界水的高温高压条件,需要大量的能量消耗。
其次,超临界水处理还面临着废水中矿物盐的沉积和管道堵塞的问题。
高温高压的超临界水会导致废水中的矿物盐发生结晶,从而引起管道堵塞和设备损坏。
综上所述,超临界水作为一种新的废水处理技术具有广阔的应用前景。
尽管其存在一些挑战和问题,但科研人员的不断努力和创新将有助于克服这些问题,推动超临界水技术的发展和应用。
超临界水氧技术超临界水氧技术(Supercritical Water Oxidation,SCWO),是一种氧化废水的高温高压技术,近年来受到了广泛关注。
超临界水氧化技术依靠高压高温下的水-氧化剂混合物,在短时间内将有机废水完全氧化分解,这就是它比其他废水处理技术更快、更干净的原因之一。
本文将着重介绍超临界水氧化技术的性质、优缺点及应用。
超临界水氧化技术的性质:超临界水氧化技术能够在高温高压的条件下以氧气和水为主要反应物,通过氧化反应将废水中的有机物彻底转化为二氧化碳、水和硫酸盐等无害物质,因此具有高效、彻底、快速的特点。
这种技术在高温高压条件下进行,不需要使用催化剂,对于废水中较难降解的物质具有很高的处理效果,运行成本低,对环境污染小,具有很好的应用前景。
超临界水氧化技术的优缺点:超临界水氧化技术具有以下优点:1. 处理效率高:能够将废水中的有机物快速、彻底地氧化分解,处理效率极高。
2. 安全性高:高温高压下,在反应过程中能够自主控制温度和压力,具有很高的安全性。
3. 环保性能好:SCWO能够将废水处理后的产物中的污染物分解为无害物质,对环境的影响很小。
但是,超临界水氧化技术在应用上还存在一些缺点,主要包括以下几个方面:1. 设备成本高:需要采用高压、高温反应釜,设备成本高,维护费用也属较高。
2. 依赖能源:SCWO需要大量的热量和电力,在设备维护和能源供应上的方面成本较高。
3. 生产二氧化碳:超临界水的制备和应用过程中需要消耗大量的能源,将导致大量的二氧化碳排放。
超临界水氧化技术的应用:超临界水氧化技术已经在化工、医药、焚烧、船舶、油田、污水处理等领域得到了广泛应用。
在化工行业,由于反应体系不需要运用催化剂,成本较低,同时能处理硬水管中的钛白粉、DMSO等难处理物质,这为化工行业废水处理带来了希望。
在医药行业,该技术可将医药废水及医药废弃物彻底降解,对医院废物的处置也起到了积极的作用。
此外,SCWO还可以作为一种替代传统焚烧技术的环保技术,在焚烧废物时能够减少有毒有害物质的产生。
超临界水技术研究与应用超临界水是一种高温、高压和高密度的水,它的物理性质与常规水有很大不同。
在超临界水状态下,水的溶解性、反应活性和传质速率都会显著提高。
这种独特的性质使得超临界水技术在多个领域都有广泛的应用,包括化学反应、废物处理、能源转换等。
本文将介绍超临界水技术的研究和应用现状,并探讨其未来发展方向。
一、超临界水技术研究现状超临界水技术的研究始于20世纪60年代,最初是为了增加化学反应的速率和效率。
随着研究的深入,超临界水还被发现具有处理废物、转换能源等方面的应用潜力。
目前,超临界水技术已经成为了热点研究领域,并引起了学术界和产业界的广泛关注。
在化学反应领域,超临界水技术被广泛应用于有机合成、催化反应、生物质转化等方面。
相比于传统的溶剂反应,超临界水反应能够以更高的速度和效率完成反应,并且避免了有机溶剂的使用,减少了环境污染。
例如,超临界水中的糠醛可以通过核糖还原酶的作用被转化为高降解性的2,3-丁二醇,广泛应用于生物柴油的生产。
在废物处理领域,超临界水可以将固体废弃物转化为可燃气体和碳质基质,并达到高效率的能量回收。
以食品废弃物为例,将其在超临界水中处理可以将其转化为可燃气体,并得到高纯度的氮肥。
这种技术不仅可以解决固体废弃物的处理问题,还能够实现能源的回收利用。
在能源转换领域,超临界水技术被用于制备氢气、生产生物柴油、燃料电池等。
由于超临界水具有高压、高温的特点,可以促进生物质的分解和水解反应,从而实现生物质能的转化和利用。
例如,超临界水中的生物质可以通过水解制备出高浓度的乙醇,进一步转化为氢气和二氧化碳,用于燃料电池的发电。
二、超临界水技术应用现状超临界水技术在不同领域有着广泛的应用,包括化学、环境保护、能源等。
在化学领域,超临界水技术已经成为一种重要的有机合成方法。
超临界水的物理性质使得其中的溶剂能够促进反应速率和效率,从而降低了成本。
目前,已经有许多企业开始应用超临界水技术进行药物合成、化学品生产等工业化生产。