超临界水氧化技术的

优缺点

超临界水氧化技术的优缺点

超临界水氧化技术与其他处理技术相比，具有其明显的优越性：

（1） 效率高，处理彻底，有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间

下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，有毒物 质的清除率达99.99%以上，符合全封闭处理要求：

（2） 由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应速率快，停留 时间短（可小于1min ），所以反应器结构简洁，体积小；

（3） 适用范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；

（4 ）不形成二次污染，产物清洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中

分离出来，处理后的废水可完全回收利用；

（5）当有机物含量超过2%时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来 维持反应所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则放出更多的氧化 热，这部分热能可以回收。

表5是超临界水氧化与湿式空气氧化法（ WAO）以及传统的焚烧法的对 比。

参数与指标 SCWO WAO 焚烧法

温度/C 400〜600 150〜350 2000〜3000

压力/Mpa 30 〜40 2〜20 r常压

催化剂 不需要 需要 不需要

停留时间/min < 1 15 〜20 > 10

去除率/% > 99.99 75 〜90 99.99

自热 是 是 不是

适用性 普适 受限制 普适

排出物 无毒、无色 有毒、有色 含有NO

后续处理 不需要 需要 需要

然而，尽管超临界水氧化法具备了很多优点，但其高温高压的操作条件

无疑对设备材质提出了严格的要求。另一方面，虽然已经在超临界水的性质和物质

在其中的溶解度及超临界水化学反应的动力学和机理方面进行了一些研究，但是这 些与开发、设计和控制超临界水氧化过程必需的知识和数据相比，还远不能满足要 求。

在实际进行工程设计时，除了考虑体系的反应动力学特性以外，还必须 注意一些工程方面的因素，例如腐蚀、盐的沉淀、催化剂的使用、热量传递等。

(1) 腐蚀 在超临界水氧化环境中比通常条件下更易导致金属的腐蚀。

高浓度的溶解氧、高温高压的条件、极端的 pH值以及某些种类的无机离子均可使

腐蚀加快。腐蚀会产生两个方面的问题，一是反应完毕后的流出液中含有某些金属 离子(如铬等)，会影响处理的质量；二是过度的腐蚀会影响压力系统正常工作。

在300〜500 C、pH值2〜9、氯化物浓度为400mg/L的条件下，对13种合金的 腐蚀进行了实验研究。结果表明，在给定的温度范围内 pH对腐蚀的影响不大。在

300 C的亚临界状态下，由于水的介电常数和无机盐的溶解度均较大，主要以电化 学腐蚀为主。当温度升至 400 C以上时，水的介电常数和盐的溶解度迅速下降，这 时以化学腐蚀为主。

(2) 盐的沉淀 在超临界水氧化中，往往在进料中加入碱中和过程中产 生的酸和生成的盐，因超临界条件下无机物的溶解度很小，过程中会有盐的沉淀。 某些盐的粘度较大，有可能会引起反应器或管路的堵塞。通过反应器形式的优化和 适当的操作方式可予以部分地改善。对于某些高含盐体系可能需要预处理。

(3) 催化剂 在一些物质的超临界水氧化研究中使用了催化剂，主要是 为了提高复杂有机物的转化率、缩短反应时间或降低所需的反应温度。现在应用的 绝大部分催化剂是以往湿式空气氧化和亚临界水氧化过程研究中使用的。均相催化 和非均相催化相比，非均相催化的综合效果较好。

(4 )热量传递因为水的性质在临界点附近变化很大，在超临界水氧化 过程中也必须考虑临界点附近的热量传递问题。在临界点温度以下但接近临界点 时，水的运动粘度很低，温度升高时自然对流增加，热导率增加很快。但当温度超 过临界点不多时，传热系数急剧下降，这可能是由于流体密度下降以及主体流体和 管壁处流体的物理性质的差异所导致。

虽然，超临界水氧化技术仍存在着一些有待解决的问题，但由于它本身 所具有的突出优势，在处理有害废物方面越来越受到重视，是一项有着广阔发展和 应用前景的新型处理技术。