超臨界水中DNT氧化降解的研究.pdf

1、超臨界水氧化法是一種新興的有機廢水處理技術。在水的臨界點(溫度Tc=374.3℃，壓力Pc=22.05MPa)以上，水的密度、介電常數、表面張力、黏度、離子積會下降，氫鍵會減少，擴散系數較高，使水成為一種具有高擴散性和優良傳遞特性的非極性介質。此時有機物和氣體能和水以任意比例互溶，形成單一均相體系?；诔R界水的特性而產生的超臨界水氧化技術具有很多優越性--適用范圍廣、無二次污染、高效節能等，由于沒有相間傳質阻力，氧化反應速度非?？?，一

2、般只需幾秒至幾分鐘即可將廢水中的有機物徹底氧化分解。二硝基甲苯(DNT)廢水顯深紅色、PH值在7～8之間、有毒、量大，化學需氧量(COD)值為17094mg/L，常規法難以降解，對環境及其生物體污染很嚴重。 本論文在間歇、連續兩套超臨界水氧化實驗裝置中，以DNT廢水為研究對象，進行了均相非催化超臨界水氧化實驗。研究了DNT在超臨界水中的分解氧化效率、影響因素、反應機理及其動力學。 研究結果表明DNT在超臨界水中有很好

3、的氧化去除效果，在反應溫度550～600℃、反應壓力21～24MPa和純氧過量3倍的實驗條件下，數秒鐘內COD去除率可高達99％。采用顯色反應定性分析研究了反應后的氣相產物，結果表明無NO2產生。提高反應溫度、反應壓力、延長停留時間和增加氧化劑用量，均能提高有機物的分解氧化程度，使COD去除率增大。當氧量滿足反應需求時，反應溫度、停留時間對處理效果具有顯著影響，壓力則只要在臨界點以上即可。 根據超臨界水氧化DNT廢水的液相產物

4、的GC-MS檢測研究和對氣相產物的定性分析結果，簡單提出并解釋了DNT在超臨界水中分解氧化時的可能反應路徑。此反應遵循自由基反應的普遍規律，其中鏈引發主要由HO·自由基和過氧化自由基完成。在純氧存在下的高溫高壓反應過程中，DNT類炸藥經歷了生成耦合類和醌類物質，然后開環斷裂成有機羧酸至飽和烷烴，最終氧化生成N2、CO2和H2O，幾乎不生成氮氧化物等有害氣體。 論文對DNT廢水在超臨界水氧化中的COD去除動力學進行了研究，在42

5、5～550℃、24MPa、過氧量300％條件下的超臨界水中氧化反應速率方程式為：r=7.109×105exp(-2.419×104/RT)·COD3.630DNTDNT反應級數為3.630，反應活化能為2.419x 104J·mol-1，準頻率因子為7.109×105。由于實驗過程中氧化劑(O2)、水是過量的，氧氣和水的反應級數接近0。 本論文對超臨界水氧化技術的未來研究方向及工程化應用進行了探討，反應釜材質選擇、設備工藝結構