催化超临界水氧化技术研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1088

摘要/Abstract

摘要：

催化超临界水氧化技术是在超临界水氧化技术基础上，借鉴催化湿式氧化技术发展起来的一种高效环保的有机废弃物处理技术，可以提高有机污染物的氧化速率，降低工艺条件，拥有十分广阔的应用前景。综述了近年来催化超临界水氧化技术在处理工业污水中催化剂、反应机理、反应动力学、反应器的研究进展。提出了催化超临界水氧化技术的研究方向，以期为催化超临界水氧化技术处理难降解有机污水的发展提供参考。

关键词: 催化超临界水氧化技术, 化工污水, 催化剂, 催化机理

Abstract:

Catalytic supercritical water oxidation technology is an efficient and environmentally friendly organic waste treatment technology. The technology is developed on the basis of supercritical water oxidation technology and borrowed from catalytic wet oxidation technology. Adding the catalyst in the process can reduce the process conditions and thus increase the oxidation rate of organic pollutants. The technology has a broad application prospect. This paper reviewed the research progress of catalysts，reaction mechanisms，reaction kinetics and reactors in the treatment of industrial wastewater by catalytic supercritical water oxidation technology. The advantages of heterogeneous catalysts were analyzed，and the research direction of catalytic supercritical water oxidation technology was proposed. This study is expected to provide a reference for the development of catalytic supercritical water oxidation technology to treat refractory organic wastewater.

Key words: catalytic supercritical water oxidation technology, chemical industrial wastewater, catalyst, catalytic mechanisms

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I1/29

图/表 8

图1 超临界水氧化技术工艺流程

Fig. 1 Process flow chart of supercritical water oxidation technology

图2 催化超临界水氧化反应中各因素之间的关系

Fig. 2 Relationship between various factors in catalytic supercritical water oxidation

表1 部分金属氧化物在超临界水中的物理化学性质

Table 1 Physicochemical properties of some metal oxides in supercritical water

催化剂	在超临界水中物理化学性质
α-Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂	物理化学性质稳定，可以用于负载型催化剂的载体
MgO	不稳定，在超临界水中总以Mg（OH）₂形式存在
NiO	不稳定，溶解
MnO₂	活性高，稳定性高，低氧状态下会转变为Mn₂O₃
TiO₂	活性高，稳定性高
V₂O₅	活性高，但不稳定
CuO	出现微量的溶解
Cr₂O₃	不稳定，形成CrOOH

表2 负载型催化剂组分选择材料

Table 2 Composition and material selection of supported catalyst

活性组分

载体

添加剂

Ce、Co、Fe、Mn、Ti、Zn

的金属氧化物

Al、Hf、Zr、Ti

的金属氧化物

Bi、Ga、Ir、K、Ta

的金属氧化物

图3 反应网络模型

Fig. 3 Reaction network model

图4 逆流式反应器

Fig. 4 Counter flow reactor

图5 蒸发壁反应器

Fig. 5 Evaporation wall reactor

图6 TWM反应器

Fig. 6 TWM reactor

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