5·催化超臨界水氧化法（CSCWO）
超臨界水氧化法（SCWO）是一種新型的水處理技術(shù)。它是利用超臨界水（tc=374.4℃，Pc=22.05MPa）對有機物的良好溶解性（甚至于可以任意比例與SCW混合），使99%以上的有機物被降解。它是一種在不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物情況下，徹底有效降解廢物的好方法[27]。為了加快反應(yīng)速度，減少反應(yīng)時間，降低反應(yīng)溫度，將適宜的催化劑引入SCWO，開發(fā)了超臨界水催化氧化技術(shù)（CSCWO）。該技術(shù)的關(guān)鍵是研制耐高溫、高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。一般應(yīng)用的催化劑主要有貴金屬、過渡金屬、稀土金屬及其氧化物、復(fù)合氧化物和鹽類。SCWO所用氧化劑主要有空氣、O2、H2O2、KMnO4及KMnO4+O2等。
經(jīng)過20多年的研究，超臨界水催化氧化已成功用于有毒廢水、難降解印染廢水的處理。目前已有報道印染廢水中含有的苯胺、硝基苯、鄰苯二甲酸類等含有苯環(huán)、胺基、偶氮等基團的有毒有機污染物的催化超臨界水處理文獻。Savage等[28]以CuO為催化劑，對苯酚進行了超臨界水氧化機理研究，表明催化劑提高了苯酚的轉(zhuǎn)化率和二氧化碳的產(chǎn)量，催化劑的添加增大了苯酚自由基的生成速率，從而提高了苯酚的轉(zhuǎn)化率。郭小華等[29]利用Mn2+為催化劑、H2O2為氧化劑進行了催化超臨界水氧化偏二甲肼實驗。結(jié)果表明，在超臨界水中偏二甲肼能被有效去除。偏二甲肼的去除率隨反應(yīng)溫度和壓力的升高、停留時間的延長和Mn2+濃度增大而提高。當(dāng)Mn2+濃度為30mg/L時，偏二甲肼的去除率與無催化劑時相比有了較大的提高。當(dāng)處理條件為：30MPa、500℃、3.6s和Mn2+濃度為30mg/L時，COD去除率高達99.6%。葛紅光等[30]以CuO/γ-Al2O3和MnO2/Al2O3為催化劑、H2O2為氧化劑，在一個連續(xù)流固定床反應(yīng)器中進行了超臨界水氧化對氨基苯酚實驗。實驗結(jié)果表明，CuO和MnO催化劑對于對氨基苯酚的氧化降解具有顯著的促進作用對氨基苯酚的去除率隨反應(yīng)溫度和壓力的升高、停留時間的延長而提高，在24～26MPa和400～450℃條件下，數(shù)秒鐘內(nèi)COD去除率可達到99%以上，催化劑CuO/γ-Al2O3的催化效果優(yōu)于MnO2/Al2O3。證明了催化超臨界水氧化技術(shù)的高效性。
CSCWO技術(shù)能徹底礦化有機物，但它的處理過程還是存在一些技術(shù)難題，如高溫、高壓的苛刻反應(yīng)條件，反應(yīng)過程中對反應(yīng)器的強腐蝕性、無機鹽的堵塞問題及運行費用等問題都是阻礙超臨界水氧化技術(shù)工業(yè)化的挑戰(zhàn)性問題。目前，SCWO在美國、德國、瑞士、日本等國已有工業(yè)化的處理裝置，且日處理能力可觀。而SCWO在我國起步晚還處于實驗階段。為了克服SCWO的這些難題，目前的研究工作主要集中在催化劑的選擇以及設(shè)備防腐蝕等方面。隨著超臨界水氧化技術(shù)研究的深入，催化劑和高溫、高壓條件下耐腐蝕新材料的開發(fā)以及工藝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，會使超臨界水催化氧化技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯，它將成為未來污水處理技術(shù)的主流。
6·結(jié)語
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展人們對環(huán)境問題越來越重視，廢水排放標準要求也越來越嚴格。催化氧化法通過多種途徑強化傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的處理效果，促進催化劑產(chǎn)生高活性的基團或離子發(fā)生鏈式反應(yīng)，降解水中的有機污染物，使生物難降解的有機物徹底氧化分解成小分子而不造成二次污染。因此，隨著催化劑制備技術(shù)的不斷完善，新材料的研制開發(fā)，催化氧化法處理印染廢水技術(shù)將會得到更加廣泛的應(yīng)用。
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