超臨界水氧化法處理含氮有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超臨界水氧化技術(shù)是一種高效的有機(jī)廢水處理技術(shù),當(dāng)反應(yīng)溫度和壓力都超過水的相變臨界點(diǎn)(Tc=374.3℃, Pc=22.05MPa)時(shí),水的各種性質(zhì)都會(huì)發(fā)生巨大變化,如水的密度下降、鹽的溶解度下降等。最重要的是在此條件下大多非極性的有機(jī)物質(zhì)溶解性大大加強(qiáng),與水、氧氣等形成均相體系,因此這些有機(jī)物質(zhì)能在很短時(shí)間內(nèi)被徹底氧化降解。
　　本論文通過超臨界條件下模擬廢水的TOC去除率、氮元素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律與量子化學(xué)計(jì)算得結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系,分別從

2、碳元素和氮元素兩個(gè)角度出發(fā),尋找氮元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、TOC降解效率和分子結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。最后將探索得到的理論方法與規(guī)律應(yīng)用于SCWO中試設(shè)備研發(fā)上,為SCWO工業(yè)化設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供更為可靠的依據(jù)。研究結(jié)果表明,文中19種含氮有機(jī)物在SCWO反應(yīng)中隨著反應(yīng)溫度的升高,TOC降解效率越來越高,出水 TOC數(shù)值逐漸減少,當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí),除去1-甲基咪唑、1,10-菲羅啉、三聚氰胺、三聚氰酸、對(duì)二甲氨基苯甲醛、亞甲基藍(lán)外

3、的其他物質(zhì)TOC去除率均達(dá)到99.00％,氧化反應(yīng)十分徹底;19種含氮有機(jī)物中氮元素遷移轉(zhuǎn)化的跟蹤分析表明,氨氮是SCWO過程中氧化不完全的主要中間產(chǎn)物,出水的亞硝酸鹽氮的檢出值一直很低,大多數(shù)物質(zhì)在500℃的反應(yīng)溫度下,出水氨氮含量仍然很高。
　　從TOC去除率為95%時(shí)的有效降解溫度TC95、總氮脫除效率為50%時(shí)的有效溫度TN50與各物質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的相關(guān)性分析可知, TC95、TN50都和qC-H+、qC-相關(guān)系數(shù)最大,說

4、明上述因素對(duì)SCWO中有機(jī)物的降解過程具有重大影響。氮原子與碳原子相比電負(fù)性較強(qiáng),因此氮元素的加入會(huì)吸引相鄰碳原子周圍的電子,致使該碳原子周圍電子云發(fā)生偏離,qC-增加,從而TC95和TN50提高,也就表示該物質(zhì)更加難以降解。
　　通過利用自主研發(fā)5t/d的SCWO中試裝置,分別從進(jìn)水COD濃度、反應(yīng)溫度、停留時(shí)間三方面研究SCWO技術(shù)對(duì)實(shí)際化工廢水的作用效果。其結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水COD濃度在10000~30000mg/L時(shí),經(jīng)過足