超臨界水氧化技術的優缺點及在汙水處理中的應用

2021-01-15 淨水前沿

(1)腐蝕 在超臨界水氧化環境中比通常條件下更易導致金屬的腐蝕。高濃度的溶解氧、高溫高壓的條件、極端的pH值以及某些種類的無機離子均可使腐蝕加快。腐蝕會產生兩個方面的問題，一是反應完畢後的流出液中含有某些金屬離子(如鉻等)，會影響處理的質量;二是過度的腐蝕會影響壓力系統正常工作。在300~500℃、pH值2~9、氯化物濃度為400mg/L的條件下，對13種合金的腐蝕進行了實驗研究。結果表明，在給定的溫度範圍內pH對腐蝕的影響不大。在300℃的亞臨界狀態下，由於水的介電常數和無機鹽的溶解度均較大，主要以電化學腐蝕為主。當溫度升至400℃以上時，水的介電常數和鹽的溶解度迅速下降，這時以化學腐蝕為主。

(2)鹽的沉澱 在超臨界水氧化中，往往在進料中加入鹼中和過程中產生的酸和生成的鹽，因超臨界條件下無機物的溶解度很小，過程中會有鹽的沉澱。某些鹽的粘度較大，有可能會引起反應器或管路的堵塞。通過反應器形式的優化和適當的操作方式可予以部分地改善。對於某些高含鹽體系可能需要預處理。

(3)催化劑 在一些物質的超臨界水氧化研究中使用了催化劑，主要是為了提高複雜有機物的轉化率、縮短反應時間或降低所需的反應溫度。可應用的絕大部分催化劑是以往溼式空氣氧化和亞臨界水氧化過程研究中使用的。均相催化和非均相催化相比，非均相催化的綜合效果較好。

(4)熱量傳遞 因為水的性質在臨界點附近變化很大，在超臨界水氧化過程中也必須考慮臨界點附近的熱量傳遞問題。在臨界點溫度以下但接近臨界點時，水的運動粘度很低，溫度升高時自然對流增加，熱導率增加很快。但當溫度超過臨界點不多時，傳熱係數急劇下降，這可能是由於流體密度下降以及主體流體和管壁處流體的物理性質的差異所導致。

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