净水处理剂-超临界水（一）

超临界水氧化技术（SCWO)对于难降解的有机废物方面具有独特的效果，最终排放物是CO2,H2O等小分子无机物，没有二次污染。SCWO污水处理工艺是一种能完全彻底地将有机物结构破坏的深度氧化技术，反应非常迅速。由于它在环境污染治理过程中具备不产生新三废的特点，被誉为"绿色清洁"技术。美国将SCWO技术列为国家"能源与环境"领域关键技术，已在污染物治理中得到了广泛的应用并实现了工业化。

理化性能

纯水临界温度374°C,临界压力22.1MPa,在其临界点之上，临界密度0.32g/cm3。温度和压力均超过该临界点的水，称为超临界水。超临界水具有常态水所没有的特性，溶解性能强，扩散系数大，传质速度快。

超临界水既不同于液态的水，又有别于气态的水。在通常条件下，水的密度不随压力而改变，而超临界水的密度却可通过改变温度和压力被控制在气体和液体之间。超临界水的电离常数和介电常数随温度升高不断减小。超临界水能与非极性物质如戊烷、己烷、苯、甲烷等有机物完全互溶。通常状态下只能微溶于水的氧气、氮气、二氧化氮和空气可以任意比例溶于超临界水中。而无机物质，特别是盐类，在超临界水中的溶解度很低，由于这些溶剂化特性，使超临界水成为有机物氧化的理想介质。超临界水具有许多特殊的性质，如极强的溶解能力、高度可压缩性等。

超临界水氢键大为减少，是一种非极性溶剂，具有良好的溶剂化特征，能以任意比例溶解大多数有机物和氧气，而无机盐临界水中的离解常数与溶解度却较常温常压状态小得多。

工艺技术

超临界水氧化法是利用超临界水的特性，使本来发生在液相或固相有机废料和气相氧气之间的多相反应转化为在超临界水中的均相氧化反应。废水中的有机污染物与氧化剂在超临界水中充分反应，生成无毒无害的二氧化碳、水和其他简单小分子化合物，达到净化废水的目的。

超临界水氧化法是一种新型的高效强化水体中污染物降解的环保技术，它的原理是用高温和高压使水处于超临界状态，其密度与液体接近，而黏度却接近于普通气体，扩散能力比液体高100倍，具有类似于气体的较强的穿透能力和类似于液体的较大密度和溶解度，能与非极性物质如烃类和其他有机物完全互溶，无机盐类在超临界水中的溶解度很低等特点。另外，超临界水可与气体如空气、氧气等完全均相互溶，避免了两相之间的传质阻力，从而强化了污染物和氧化剂之间的传递混合过程，提高了污染物降解速率。

超临界水氧化技术主要是利用SCW作为反应介质来氧化分解有机物，所用的氧化剂有H202,KMn04,KMn04+02,02,空气及电极电解水来提供氧气。在SCWOS程中，由于超临界水对有机物和氧气都是极好的溶剂，且一般反应提供的氧量都是充足的，因而反应在富氧的均相中进行，传质、传热不会因为相界面的存在而受到限制。

同时，由于采用的温度为400~650°C,也可加快反应速率，甚至可以在几秒钟之内对有机物达到极高的破坏率，且反应完全彻底。由于整个过程是在高温高压下进行的,可使有机物、氧和水的共价键断裂，形成自由基。有机物断裂之后形成较小的单元。

为了加快反应速率、减少反应时间、降低反应温度，优化反应网络，使之能充分地发挥出自身的优势，在反应中加入催化剂。如使用高品级活性碳或活性炭纤维，可以提高有机化合物的转化率，缩短反应时间，降低反应温度和压力，控制反应产物。在400°C、25MPa条件下催化剂的加入能加快SCWO反应速率，提高去除率，使反应条件变得温和。SCWO一般使用的是非均相催化剂，而不采用均相催化剂，这是因为SCWO对盐的溶解性很小，均相催化剂会在反应壁面上沉积下来，使催化活性减弱，最终产物分离比较困难，还可能造成管道阀门的堵塞，因此在SCWO反应中非均相催化剂优于均相催化剂。此法的关键是仍需开发新型高效催化剂。

在操作条件下，极端的pH值和某些无机离子对金属有较强的腐蚀性，对设备的材质要求较高。为了解决腐蚀问题，在材料方面，需要使用钛和镍合金等特殊材抖制造反应设备。也可采用玻璃、陶瓷和类似金刚石的材料作为反应器及冷却器的内壁，达到解决腐蚀问题的目的。

盐沉积问题是超临界水氧化中的一个主要问题，解决盐堵塞的最好办法是在氧化前进行预处理（可用过滤法）。但在除盐的同时会引入新的污染物。

对于连续式反应器，含有S、CI和PM有机物经超临界水氧化法处理后产生的酸会对冷却段造成严重的腐蚀。改进后的工艺是使物料在通过反应区进入冷却区时向其中通入KOH或NaOH溶液。由于碱性溶液在超临界状态下具有强腐蚀性，这就需要在反应璧的出口添加一个截流塞，使反应后的溶液与通入的碱性溶液充分混合。传统的超临界水氧化法先冷却后膨胀。改进后排出的流体先膨胀后冷却，这样避免了既是高压又是高温的流体的出现。超临界水溶液在从600°C,25Mb绝热膨胀到1MPa温度会降到510°C,产生的高温低密度气体腐蚀能力已经大大降低了。除此之外，由于冷却段的压力降低，对容器材料的要求降低，制造成本也随之降低。

由于盐在超临界水中的溶解度很小，因此在反应的过程中会有盐沉淀。盐沉淀会导致换热率降低，增加系统压降。沉淀的盐主要是硫酸钙和磷酸铝等。为防止盐沉淀可向流体中加入钠离子等来干扰Ca、Al和Mg等金属离子。采用具有渗透壁的SCWO反应器，这种反应器是通过由纯超临界水构成的保护层来减轻盐沉淀问题和腐蚀问题。

为了能够更好地分离盐类，美国的MODAR公司开发出一种除盐反应器及处理工艺。特点是，无机物以固态盐的形式析出后，通过无机盐分离器排出体系，可有效地防止反应器的堵塞。该工艺设备由原料供给单元、反应器、无机盐分离器、冷却及热回收单元、减压和气液分离单元构成。

为了防止超临界状态下盐类堵塞反应器及管路，反应器分为超临界和亚临界两部分，主要的氧化过程是在超临界反应器中进行，无机盐类将会沉淀出来进入亚临界反应器中，析出的盐类排出，避免了反应器及管路堵塞，处理后的出水仍然从超临界反应器部分正常排出。