超临界水氧化法处理含硫废水

Posted 2023-01-15 有机物

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超临界水氧化法(SCWO)是一种新兴高效的废物处理方法。超临界水是指温度大于等于374.2℃，压力大于等于22.1MPa的气、液临界状态的水，它的密度、离子积、介电常数、粘度等物性也与常态有很大差别。这种状态的水表现出许多独特的性质，如对于有机物的高溶解性和对于盐类的低溶解性，各种气体如O、Nz、COz均能与水完全混溶，且溶解能力对温度、压力的变化极为敏感，易于工业调节。

在氧存在的条件下，废水进入SCWO装置后，有机物被氧化而得到处理。SCWO法具有不使用催化剂，在均相下反应速度快，氧化分解彻底，处理效率高，过程封闭性好等特点。当废水中有机物浓度大于20时，可利用反应放出的热维持过程的热平衡，节省能源，处理复杂体系时更具优势。

向波涛等人的研究表明，SCWO法可将硫离子高效去除，增加反应空时、压力和氧硫比可显著提高硫的去除率。

采用SCWO法处理废水对设备材质要求较高(尤其高温耐腐蚀方面的要求)。另外，因为盐在超临界水中的低溶解性，含盐废水在处理中易发生盐析出沉淀，导致反应器堵塞。目前由于缺乏反应的基础实验数据，SCWO法仍处于研究阶段。尽管如此，由于SWCO法在废水处理中表现出的优良特性，在含硫废水处理中具有良好的应用前景。

超临界水氧化法处理原理

超临界水是指在温度和压力分别超过临界状态温度374℃和临界压力22MPa时水处于超临界状态。在超临界状态下，水就会处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态一超临界状态，水的许多性质都发生很大的变化。在室温下，水因分子间存在大量氢键而具有较高的介电常数，而在超临界状态下，水的密度很低，氢键不存在或只有少量残存的氢键，所以，超临界水具有低的介电常数、高的扩散性和快的传输能力。这些性能的极大变化使超临界水具有很好的溶剂化特征，可与戊烷、苯、甲苯等有机物以任意比例相混溶，同时，一些只能少量溶于普通水的氧气、空气、氢气和氨气等也可以完全溶于超临界水中。

由于超临界水对有机物和氧气都是极好的溶剂，因此，有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不会因相间转移而受限制。同时，高的反应温度(建议采用范围为400-6001℃)也使反应速度加快，可以在很短时间内有效的破坏有机物结构。

超临界水氧化法可用于各种有毒有害废水、废物的处理，对于大多数难降解有机物均能有很高去除率。有试验表明，有机碳含量在27000～33000mg/L之间的有机废水经超临界水氧化法处理，有机碳的破坏率超过99.97%，并且所有有机物都转化为二氧化碳和无机物。

其它氧化法

除以上介绍的几种氧化法，已应用于工程实际的还有臭氧氧化法。臭氧是很强的氧化剂，可以很快将硫化物转化为单质硫或硫酸盐。臭氧在水溶液中不稳定，必须现场制备，而且其成本很高，目前加拿大等国已有工程实践应用的报道。张小军等人提出利用亚硫酸盐作氧化剂，在酸性条件下氧化处理制药厂的高浓度含硫废水，工程应用良好。光化学法、相际催化处理法等处理含硫废水的试验研究也在进行中，但尚未有工程应用的实例。