苯甲腈废水的超临界/过热近临界水氧化实验

摘要

在有机废水处理方面，超临界水氧化技术拥有净化效率快、出水有机物净化率高、不产生二次污染物、反应彻底的特点，被人们认为是一种绿色可持续发展的的技术。超临界水氧化技术在实际应用中会出现盐塞腐蚀等问题。为了解决这些问题，设备往往会使用昂贵的耐高温高压抗腐蚀合金以及催化剂，这样设备的成本大大提升，大多数企业难以承受高昂的设备费用和运行费用。设备的制造成本和运行费用阻挡了超临界水氧化技术的工业化进程。课题组在先前实验中提出了“过热近临界水氧化技术”，论文以苯甲腈为研究对象，使用一台连续的超临界水氧化设备，以超临界/过热近临界为实验条件，选用氧气为氧化剂，过氧系数为1.5。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了反应温度、反应压力、有机物初始浓度和停留时间对于废水有机物去除率的影响。实验结果表明：在反应温度520℃反应压力18～22 MPa的条件下，苯甲腈污染物的去除率在95％以上。在一定范围内，反应温度、反应压力和停留时间的增加都会提升废水的有机物去除率。在反应温度400～520℃和反应压力18～22 MPa的区间内，反应温度对于净化率的影响大于反应压力，在500℃以后压力的影响逐渐趋于直线。本套超临界水氧化设备在相同条件下处理不同浓度的苯甲腈废水出水 CODcr值变化不大，并且废水的有机物净化率在100秒以后变化趋于直线。⑵根据实验结果得到在520℃左右24 MPa下苯甲腈超临界水氧化的宏观动力学方程：在520℃左右20 MPa下苯甲腈过热近界水氧化的宏观动力学方程：通过对两个动力学方程进行对比可以发现，当反应物氧化剂浓度相同时，苯甲腈在超临界条件下更容易发生氧化反应。⑶以设计温度625℃和设计压力32 MPa的反应器的材料用量作为单位1，设计压力每降低2 MPa，反应器材料用量减少7%。为了进一步减少成本，可在过热近临界状态下处理有机废水，并使用其他的方便经济的水处理方法进行二次处理。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 苯腈类有机废水的研究现状

1.3 超临界水氧化技术的研究现状

1.4 本文研究内容和研究意义

2实验与分析

2.1实验试剂、分析仪器和超临界水氧化设备

2.2 实验设备运行流程以及实验参数的控制

2.3 实验方法和数据处理

3 苯甲腈超临界/过热近临界水氧化影响因素的实验研究

3.1 反应温度对废水净化率的影响

3.2 反应压力对废水净化率的影响

3.3 有机废水初始浓度对废水净化率的影响

3.4 停留时间对于废水净化率的影响

3.5 实验结果和误差分析

4 苯甲腈超临界/过热近临界水氧化反应动力学方程

4.1 苯甲腈的超临界水氧化反应动力学方程

4.2 苯甲腈的过热近临界水氧化反应动力学方程

4.3 对比讨论

5设备成本的探讨

5.1 超临界/过热近临界水氧化实验影响因素与成本间的关系

5.2 反应器的成本分析

5.3 设备的优化及讨论

6 结论创新与展望

6.1 结论

6.2 论文创新点

6.3 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢