超臨界水氧化法處理有機(jī)污染物研究.pdf

1、超臨界水氧化法( SCWO)是指在溫度和壓力高于水的臨界溫度(374.3℃)和壓力(22.05MPa)的反應(yīng)條件下,以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì),以氧氣或雙氧水為氧化劑,將水中有機(jī)污染物徹底氧化成CO2和H2O的過程。在超臨界狀態(tài)水成為了一種具有高擴(kuò)散性和優(yōu)良傳遞特性的非極性介質(zhì),而基于超臨界水的特性而產(chǎn)生的超臨界水氧化技術(shù)具有很多優(yōu)越性,該技術(shù)幾乎適用于處理含有機(jī)污染物的任何廢液。
　　本文利用一套連續(xù)超臨界水氧化實(shí)驗(yàn)裝置,選取了12種

2、芳香烴類有機(jī)污染化合物,從亞臨界過渡到超臨界狀態(tài),進(jìn)行了不同停留時(shí)間和溫度下超臨界水氧化實(shí)驗(yàn)。研究了12種化合物的總有機(jī)碳去除效果,結(jié)果顯示12種物質(zhì)在SCWO中都能取得非常好的去除效果。以冪指數(shù)方程表示描述了12種化合物從亞臨界到超臨界的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率,并獲取了12種化合物的活化能。結(jié)果顯示12種化合物的活化能介于23.309-54.341kJ/mol之間,表明不同結(jié)構(gòu)化合物SCWO反應(yīng)的溫度升高效應(yīng)不同。為探討有機(jī)物在超臨界水中的降

3、解路徑和反應(yīng)機(jī)理。選取了苯胺和硝基苯為對(duì)象,利用GC-MS方法對(duì)其SCWO反應(yīng)中間產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析,結(jié)果顯示SCWO反應(yīng)除主要的氧化反應(yīng)外還有許多其他副反應(yīng)如偶合、重整、水解、熱解、異構(gòu)化等。
　　本文研究了超臨界水氧化有機(jī)物的有效溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。12種有機(jī)污染物在同一超臨界條件下處理效果進(jìn)行了研究,對(duì)此12種有機(jī)物的結(jié)構(gòu)應(yīng)用Gaussian09軟件通過DFT-B3YP/6-311g(d,p)方法計(jì)算優(yōu)化,計(jì)算出9個(gè)量子化學(xué)

4、參數(shù)指標(biāo)來表征有機(jī)物自身的理化性質(zhì)。選取有機(jī)物去除率達(dá)到90％的溫度(TR90)作為指標(biāo),探討了TR90與9個(gè)量子化學(xué)參數(shù)之間的相關(guān)性,結(jié)果顯示TR90與有機(jī)物分子內(nèi)氫原子自然鍵軌道理論(NBO)電荷最大值關(guān)系最密切,表明有機(jī)物的氫電子分布是影響有機(jī)物在SCWO中去除率的關(guān)鍵參數(shù),與SCWO的氧化機(jī)理相吻合。隨后選取了有機(jī)物的溫度效應(yīng)曲線最大斜率(imax)作為判定有機(jī)物在SCWO中結(jié)構(gòu)破壞的溫度效應(yīng)指標(biāo),對(duì)12種物質(zhì)的imax與其9個(gè)