超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展_刘春明

2011年第30卷第8期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·1841·化工进展超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展刘春明，董秀芹，张敏华（天津大学中石化石油化工技术开发中心绿色合成与转化重点实验室，天津300072）摘要：超临界水氧化技术是一种新型、高效的废物处理技术，在处理有毒、难降解工业废水时有其独特的优势。本文介绍了超临界水氧化技术的基本原理，总结了近几年来国内外超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展，分析了该技术存在的技术问题，主要包括腐蚀、盐沉积、高能耗等，并在此基础上提出了相应的解决对策。关键词：超临界水氧化；工业废水；腐蚀；盐沉积中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1000–6613（2011）08–1841–07IndustrialwastewateroxidationinsupercriticalwaterLIUChunming，DONGXiuqin，ZHANGMinhua（KeyLaboratoryofGreenSynthesisConversion，R&DCenterforPetrochemicalTechnology，SINOPEC，TianjinUniversity，Tianjin300072，China）Abstract：Supercriticalwateroxidation（SCWO）isanewandhighlyeffectivetechniquefordisposaloforganicwastes.Ithasspecialadvantagesofdisposingofwastesthatarenoxiousordifficulttodecompose.Thepapersummarizesitsbasicprinciplesandapplicationsfortreatmentofindustrialwastes，andanalyzessomeofitsdisadvantages.Thesedisadvantagesrefertocorrosion，saltprecipitationandhighenergyconsumption.Somepossibleapproachestoresolvingtheseproblemsarealsodiscussed.Keywords：supercriticalwateroxidation；industrialwastewater；corrosion；precipitation超临界水氧化（supercriticalwateroxidation，简称SCWO）技术是一种新型、高效的废物处理技术，是近二十多年来发展起来的极具潜力的有机废物处理方法。在超临界的条件下（温度大于374.2℃，压力大于22.1MPa），有机物、氧气或空气能够与水互溶，有机物被迅速氧化成CO2、H2O等小分子化合物，在较短的停留时间内达到较高的去除效果，特别适用于难降解、排放标准要求高的工业废水，是一种极具前景的绿色水处理技术。该技术最早由美国学者Modell于20世纪80年代提出[1]，由于SCWO具有独特的优越性，各国对其进行了大量的基础性研究，研究领域涉及造纸、冶金、医药、航天、化工等行业，但是要使其从实验室走向工业化仍存在着很多难题，影响着其发展的脚步。本文作者在论述了SCWO基本原理的基础上，总结了近几年来国内外研究者使用SCWO处理各类工业废水的研究进展，分析了该技术存在的一些技术问题，探讨了影响其工业化的主要原因及相应的解决对策。1SCWO技术基本原理1.1超临界水的特点水的临界温度和临界压力分别是374.2℃和22.1MPa，在此温度和压力之上，水则处于超临界状态。在超临界的状态下水具有一定的特性，其密度、介电常数、离子积、黏度等随着温度和压力的变化而连续的变化。例如，在临界点附近，有机物、气体在水中的溶解度随着水的介电常数的减小而增进展与述评收稿日期：2011-02-22；修改稿日期：2011-03-13。第一作者：刘明春（1986—），男，硕士研究生。E-maillchunming0211@126.com。联系人：董秀芹，研究员，博士生导师，从事超临界水氧化、分子模拟研究。E-mailxqdong@tju.edu.cn。DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2011.08.041化工进展2011年第30卷·1842·大，无机盐在超临界水中的溶解度随介电常数的减小而减小；在超临界的状态下，温度和压力的升高使水的介电常数急剧降低，有机物、气体能够与水以任意比互溶[2-3]，而无机盐在超临界水中的溶解度急剧下降，呈盐类析出或以浓缩盐水的形式存在；同时，在超临界的状态下，气液界面消失，超临界水黏度低、