超臨界水氧化法存在的問題 德清瀅環(huán)保
然而，盡管超臨界水氧化法具備了很多優(yōu)點(diǎn)，但其高溫高壓的操作條件無疑對設(shè)備材質(zhì)
提出了嚴(yán)格的要求。另一方面．雖然已經(jīng)在超臨界水的性質(zhì)和物質(zhì)在其中的溶解度及超臨界
水化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)和機(jī)理方面進(jìn)行了一些研究，但是這些與開發(fā)、設(shè)計和控制臨界水氧化
過程必需的知識和數(shù)據(jù)相比，還遠(yuǎn)不能滿足要求。在實(shí)際進(jìn)行工程設(shè)計時，除了考慮體系的
反應(yīng)動力學(xué)特性以外，www.sz-socil.com還必須注意一些工程方面的因素，例如腐蝕、鹽的沉淀、催化劑的使
用、熱量傳遞等。
        (1)腐蝕超臨界水氧化操作條件苛刻，高濃度的溶解氧、高溫、高壓和廢水中存在的
酸、堿、無機(jī)離子等都能加速容器的腐蝕。許多種材料包括價格昂貴的特種合金及陶瓷制品
等，都曾被用作制造SCWO反應(yīng)器，但沒有哪種材料在超（亞）臨界水狀態(tài)下，能夠經(jīng)受
住任何酸性介質(zhì)的腐蝕。如鈦抗腐蝕性能很強(qiáng)，幾乎在任何溫度下，能夠抵擋住HC1溶液
的侵蝕，但卻抵抗不住400℃以上硫酸或磷酸的腐蝕。高強(qiáng)度鎳被認(rèn)為能經(jīng)受住許多常規(guī)的
極端腐蝕環(huán)境，但在SCWO環(huán)境中，仍出現(xiàn)溶解、失重等被腐蝕現(xiàn)象。在300～5000℃、pH值2～9、氯化物濃度為400mg/L的條件下，對13種合金的腐蝕進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在給定的溫度范圍內(nèi)pH對腐蝕的影響不大。在300℃水溶液中，由于水的介電常數(shù)和無機(jī)鹽的溶解度均較大，主要以電化學(xué)腐蝕為主；征400℃超臨界水狀態(tài)下，水的介電常數(shù)完畢后的流出液巾含有某些金屬離子（如鉻等），會影響處理的質(zhì)量；二足過度的腐蝕會影響壓力系統(tǒng)正常上作。
        為解決腐蝕問題，需要對反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)。在反應(yīng)器的材質(zhì)方面，需要用鈦一鎳合金等
特殊材料制造反應(yīng)設(shè)備，比如，美國的阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室選用鎳合金0-276（哈司特鎳基合
金）作為制造反應(yīng)器的材料；也有人選用類金剛石和陶瓷作為冷卻器和反應(yīng)器的內(nèi)壁材料。
對于連續(xù)式反應(yīng)器，由于廢水中含有P、CI、S的有機(jī)物，經(jīng)超臨界水氧化處理后產(chǎn)生的酸
會對冷卻器壁造成嚴(yán)重的腐蝕，對此可以在物料經(jīng)反應(yīng)區(qū)進(jìn)入冷卻段時向其中加入一定量的
堿性溶液進(jìn)行中和，以減少其對容器的腐蝕。因此在SCWO反應(yīng)中添加鹽或堿，雖然減輕
了腐蝕，但不能完全避免。文獻(xiàn)報道針對SCWO氯酚因生成鹽酸造成設(shè)備的腐蝕問題，提
出了一種減輕腐蝕的新方法，www.sz-socil.com即將含氯酚廢水進(jìn)入SCWO設(shè)備之前進(jìn)行預(yù)處理，通過加入
堿性助劑，在超臨界水中把氯除去。
        即使具有較好耐蝕性的鎳基材料，在超臨界及亞臨界水巾，仍受到嚴(yán)重的腐蝕。正因?yàn)?
    在金屬材料巾難以找到一種適合SCWO反應(yīng)的材料，因此研究人員，開始尋找非金屬材料，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不是那么令人滿意，由于非金屬材料在強(qiáng)度、強(qiáng)性等力學(xué)性能方面不如金屬屬材料優(yōu)越，所以一般非金屬材料只能用作反應(yīng)器的襯里，日前應(yīng)用較多的非金屬材料是無機(jī)陶瓷材料。但是在用于sCwo處理含有C1、S、P等雜原子有害物質(zhì)時，許多高效陶瓷都被嚴(yán)重腐蝕。用這些材料制成的反應(yīng)器上作幾小時后就發(fā)牛晶間腐蝕，或被溶解，從而使得反應(yīng)器失效。Schacht等人發(fā)現(xiàn)所有的氧化鋯陶瓷在scwo條件卜．都表現(xiàn)出嚴(yán)重的質(zhì)量損失問題，說明氧化鋯被溶解；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋁、氧化鋯混合陶瓷在SCWO條件下主要發(fā)生晶間腐蝕，并且有一定量的氧化鋁被溶解。
        為解決腐蝕問題，還可以改變反應(yīng)物料的性質(zhì)，如通過稀釋法改變進(jìn)料物料中的氯含
量、加堿中和法改變物料的pH等。上述措施雖然可以部分緩解SCWO的腐蝕，但稀釋法
所帶來的處理量的人幅度增加，導(dǎo)致該技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性下降；中和法產(chǎn)生的鹽會在scwo
反應(yīng)器及相關(guān)管線中析出，造成系統(tǒng)堵塞，影響SCWO的正常進(jìn)行?？梢姡♂尫ê椭泻?
法都不是理想的處理方法。
        此外，研制新型催化劑也是解決腐蝕問題的可行方法。催化劑的加入，可以提高超臨界
    水氧化反應(yīng)速率，減少反應(yīng)時間，降低反應(yīng)溫度，控制反應(yīng)路線和反應(yīng)產(chǎn)物，減輕反應(yīng)器的腐蝕。
        (2)無機(jī)鹽和金屬氧化物沉淀造成的設(shè)備及管道堵塞問題    有兩種原因可導(dǎo)致SCWO
    反應(yīng)器中析出鹽：①溶解于常溫常雎廢水中的無機(jī)鹽，由于超臨界狀態(tài)下在水中的溶解度急劇下降而析出；②SCWO反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物巾含有酸性物質(zhì)，而酸性物質(zhì)的存在會嚴(yán)重腐蝕反應(yīng)器，為減緩對反應(yīng)器的腐蝕，常常加入適量的堿進(jìn)行中和，由此產(chǎn)生的鹽便會在反應(yīng)器中析出。這些鹽的黏度很大，會導(dǎo)致?lián)Q熱率降低，增加系統(tǒng)壓降，嚴(yán)重時將造成反應(yīng)器的堵塞，因此需要定期用酸進(jìn)行清洗。為防止無機(jī)鹽沉淀堵塞，可向流體中加入Na2  Po4來干擾Caz+、A13+及Mgz+。美國Sandia實(shí)驗(yàn)室正在建立一種具有滲透壁的超臨界水氰化反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過由純超臨界水構(gòu)成的保護(hù)層來減輕堵塞問題和腐蝕問題。此外，對高鹽物系進(jìn)行預(yù)處理也是可供選擇的措施。
        (3)缺乏必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有人研究不同有機(jī)物SCWO最適宜的反應(yīng)條件，但研究范
    圍通常局限于模型化合物，對具體的工業(yè)污水研究甚少，必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，如超臨界水的相平衡數(shù)據(jù)、SC.WO動力學(xué)參數(shù)。由于反應(yīng)條件苛刻，很難進(jìn)行SCWo的中問產(chǎn)物在線分析，只能