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[交流] [转载]催化超临界水氧化技术

催化超临界水氧化技术

超临界水（SCW）作为一种环境友好介质,在超临界状态下，水对有机物和气体有超强的溶解性能。可使反应在均相中进行，没有相间传质阻力，是一种非常理想的介质。现在对SCW的研究主要有两个方面：
1、用SCW代替其他介质，进行部分氧化，用到化学合成中。
2、用SCW作为反应介质，进行全氧化，处理废水，污泥，固体废物，在高温、高压下能将有机物全部氧化成小分子物质，CO2，H2O，N2等。
但存在的问题是：
1、反应要求高温、高压
2、对设备腐蚀比较厉害
3、反应中无机盐的沉积、堵塞管路
所以，催化SCWO技术就应运而生，其中有分为均相催化和非均相催化。现在的研究重点是各种催化剂的选取，催化性能的提高等。现在研究的催化剂主要有：
1、过渡金属氧化物
2、贵金属氧化物
3、含碳化合物
4、杂聚酸

本人现在搞这方面的研究，希望能找到这方面的同行，共同探讨有关催化SCWO的相关技术问题：
1、催化剂的优化选取
2、反应条件的控制
3、盐沉积问题的解决
4、设备腐蚀问题的解决
5、反应动力学的探讨
6、催化剂的性能研究
水的临界点646K,22MP.在超临界状态下,水的密度,介电常数降低,表现出和有机物一样的非极性,大多数有机物和气体在超临界状态下能和水以任意比互溶,另外,在超临界状态下水的粘度下降,加快了水的扩散能力,所以在超临界状态下的反应是均相反应,没有相间传质阻力的存在.
超临界水氧化技术(SCWO)就是利用水的这种特性,用SCW作为介质,用氧化剂对废水进行氧化处理,一般反应在500-600度和40MP左右对那些常规处理技术不能降解的有机物的分解率达到99.99%以上. 生成二氧化碳和水等小分子无机物.一般常用的氧化剂有氧气和过氧化氢.在反应过程中氧化剂都过量的.SCWO技术主要用来处理高深度难降解有毒废水,也可以用来处理污泥和固体废物,该技术兴起于20世纪90年代初,世界上第一台SCWO工艺化装置在美国建立,用于处理城市污泥.因为在处理废水过程中,废水成份复杂,常含有S,CL,P,N等原子,而这些原子在氧化过程中会产生相关无机酸,会对设备产生严重的腐蚀,所以这是SCWO处理工业废水在工业化过程中遇到的一个难题之一.为了中和无机酸,所以就要在反应前加入碱性物质,但是,中和无机酸所产生的无机盐是另外一个难题.因为无机盐在常温可以溶于水中,但是在超临界状态下无机盐在水中的溶解度非常小,反应过程中会产生大量的无机盐析出,沉积,从而一方面堵塞管道,另一方面在反应器内沉积影响到反应器壁的传热和传质性能,而且会加重反应器的腐蚀.为了防腐蚀,学者研究了各种材质的反应器,发现,不锈钢反应器腐蚀严重,钛和铂或者它们的合金反应器防腐蚀能力较强,但是这种反应器代价太高,很难工业化.另外,反应条件的苛刻造成操作成本过高,这也是工业化过程中遇到的一个难题.
因此,催化SCWO技术就应运而生,在SCWO反应过程中加入催化剂,可以加快反应速度,降低反应温度和压力,同时希望能够解决反应过程中盐沉积的问题,因为盐沉积问题是腐蚀的关键,解决了它,腐蚀问题就不会存在.但到目前为止,仍没有很好的办法.现在的催化SCWO技术研究,主要集中于实验研究阶段,探讨,寻求合适的催化剂以及反应的机理及反应动力学研究.目前研究的催化剂分为两大类:均相催化剂和非均相催化剂.均相催化剂在反应过程中溶于水和反应物形成均相,常用的有重金属,过渡金属,碱金属的各种无机盐以及含碳的无机盐都已经被人当作催化剂研究过, 对均相催化剂存在的一个问题是反应后回收,不然会形成催化剂的二次污染,特别是对重金属.而非均相催化剂这方面的问题基本上不存在,非均相催化剂一般是过渡金属的固体氧化物,分为有载体和无载体两种.目前研究较多的二氧化锰,二氧化钛,氧化铜,常用的载体是三氧化二铝.固体非均相催剂也会发生催化剂溶解问题,特别是氧化铜,研究表明二氧化锰无论是在催化性能和稳定性方面都是最好的.一般连续催化性能能达到100小时以上.

[ Last edited by berlin on 2006-11-13 at 17:26 ]

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