超临界处理技术-PPT课件.ppt
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1、蔡银杰、易夏文、王靖翔、解昊、朱芝积什么是超临界流体?1两类常用的超临界流体: 超临界超临界H H2 2O O + 超临界超临界COCO2 22超临界技术的应用: 超临界水氧化超临界水氧化 + 超临界流体萃取超临界流体萃取3 3什么是超临界流体?1 1两类常用的超临界流体: 超临界超临界H H2 2O O + 超临界超临界COCO2 22 2定义1:任何物质可以气态、液态、固态三种状态存在,气态物质在温温度降低度降低或压力增加压力增加时可转变成液态或固态。然而当温度和压力温度和压力超过临界值超过临界值,不论温度和压力如何变化,气体不再凝结成液体气体不再凝结成液体,气体与液体之间没有明显的界限,
2、相界面消失,成为浑然一体相界面消失,成为浑然一体的的“流体流体”,即超临界流体。超临界流体。定义2:超临界流体 (Supercritical Fluid Supercritical Fluid , 简称 SCF SCF ) 是指临界温度和临界压力以上的高密度流体临界温度和临界压力以上的高密度流体, 表 1是超临界流体与气体 、液体的相关参数对照表 。 由表1数据表明,超临界流体兼具气体和液体的双重特性,密度接近于液体密度接近于液体,粘度和扩散系数接近于气体粘度和扩散系数接近于气体,渗透性好。定义定义定义1 1:任何物质可以气态、液态、固态三种状态存在,气态物质在温度降低或压力增加时可转变成液态
3、或固态。然而当温度和压力超过临界值,不论温度和压力如何变化,气体不再凝结成液体,气体与液体之间没有明显的界限,相界面消失,成为浑然一体的“流体”,即超临界流体。定义定义2 2:超临界流体 (Supercritical Fluid , 简称 SCF ) 是指临界温度和临界压力以上的高密度流体,超临界流体兼具气体和液体的双重特性, 密度接近于液体 ,粘度和扩散系数接近于气体 ,渗透性好 。体系的温度和压力超过临界点时水的临界温度T=374.3 ,临界压力P=2205MPa。溶质普通水超临界水无机物大部分易溶不溶或微溶有机物大部分微溶或不溶易溶气体大部分微溶或不溶易溶超临界水与普通水溶解度的对比温度
4、压力介电常数有机物、气体溶解度主要运用:超临界水氧化超临界水超临界CO2(1)CO2临界温度为31.26,临界压力为72.9atm,临界条件容易达到.(2)CO2化学性质不活泼,无色无味无毒,安全性好.(3)价格便宜,纯度高,容易获得.二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26,压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下临界条件下,性质会发生变化,其密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,因而具有惊人的溶解能力.用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分,具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一超临界萃取(将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂,以其极
5、高的溶解力萃取平时不易萃取的物质)条件性质优点应用, 在水的温度超过水的临界温度、压力超过水的临界压力条件下,以氧气作为氧化剂,超临界水作为反应介质,使水中的有机物与氧化剂在均一相(超临界液体相)中发生强烈的氧化反应的过程。 超临界水氧化 (SCWO)法是一种新兴的废物处理技术,具有节能、高效、适用性强等特点,。 美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出,最有前途的废物处理技术反应机理:反应机理:RH+O2R+HO2 RH+ HO2R+H2O2 H2O2+M2HO RH+ HOR+H R+O2ROO ROO+RHROOH+ R M 为均质或非均质介质(界面)。过氧化物通常分解生成
6、分子较小的化合物 ,这种断裂迅速进行直至生成甲酸或乙酸为止。甲酸或乙酸最终也转化为 CO2和水。工艺流程:工艺流程:Modell提出的连续式 SCWO法废水处理工艺流程如图 1所示。14反应器:反应器:封闭环路(Closed-Cycle) SCWO反应系统 渗透器壁反应器(Transpiring-Wall Reactor or TWR)151617 优点:优点:( 1) 对有机物的分解效率高,可达 99. 99 %以上;适用范围广,可用于处理各种有毒难降解的有机物;( 2) 反应速度快,在几十秒的时间内有机物即可完全氧化为 CO2和 H2O;不形成二次污染,分解产物不需做进一步处理;杂原子被氧
7、化成对应的酸或以盐的形式从超临界水中析出。( 3) 一般不需外部供热,有机物含量超过 2 % ,即可利用有机物氧化反应产生的热量维持系统的反应温度;(4)反应器结构较简单,体积小。总结:SCWO法处理有机废水具有显著的效果。此外,城市污水、造纸废水和人类代谢产物也可用 SCWO法处理成无毒、无味、无色的气体和水。19过程过程SCWO湿式空气氧化湿式空气氧化焚烧焚烧温度40060015035020003000压力Mpa20.040.02.020.0常压催化剂不需需不需停留时间1min15120min长(10min)去除率99.99%75%90%99.99%自热是是否适用性普适受限制普适排出物无毒
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