超臨界水氧化法處理含氮有機物的實驗研究.pdf

1、超臨界水氧化技術是一種高效的有機廢水處理技術,當反應溫度和壓力都超過水的相變臨界點(Tc=374.3℃, Pc=22.05MPa)時,水的各種性質都會發(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物質溶解性大大加強,與水、氧氣等形成均相體系,因此這些有機物質能在很短時間內(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、氮元素遷移轉化規(guī)律與量子化學計算得結構參數(shù)的關系,分別從

2、碳元素和氮元素兩個角度出發(fā),尋找氮元素的遷移轉化規(guī)律、TOC降解效率和分子結構參數(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)律應用于SCWO中試設備研發(fā)上,為SCWO工業(yè)化設備的優(yōu)化設計與運行提供更為可靠的依據(jù)。研究結果表明,文中19種含氮有機物在SCWO反應中隨著反應溫度的升高,TOC降解效率越來越高,出水 TOC數(shù)值逐漸減少,當溫度達到500℃時,除去1-甲基咪唑、1,10-菲羅啉、三聚氰胺、三聚氰酸、對二甲氨基苯甲醛、亞甲基藍外

3、的其他物質TOC去除率均達到99.00％,氧化反應十分徹底;19種含氮有機物中氮元素遷移轉化的跟蹤分析表明,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)物質在500℃的反應溫度下,出水氨氮含量仍然很高。
　　從TOC去除率為95%時的有效降解溫度TC95、總氮脫除效率為50%時的有效溫度TN50與各物質結構參數(shù)之間的相關性分析可知, TC95、TN50都和qC-H+、qC-相關系數(shù)最大,說

4、明上述因素對SCWO中有機物的降解過程具有重大影響。氮原子與碳原子相比電負性較強,因此氮元素的加入會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,分別從進水COD濃度、反應溫度、停留時間三方面研究SCWO技術對實際化工廢水的作用效果。其結果表明,當進水COD濃度在10000~30000mg/L時,經(jīng)過足