1.1研究背景

氨氮废水是一种高浓度、难生物降解的废水,排入水体可造成水体”富营养化”。传统的氨氮废水处理方法一般有:生物法、吹脱法、汽提法、折点氯化法、 离子交换法、化学沉淀法等多种技术组合的处理方法。但这些处理方法脱氨不彻底,并且对污染物浓度波动十分敏感。而在超临界水中进行的多相催化反应,能使有毒、难降解的有机物迅速彻底地转化成二氧化碳、水和氮气 ,实现无害化,而且整个反应过程是在密闭管式反应器内进行,设备占地面积小,反应热可以利用,过程自动化程度高。该废水处理技术相对于传统方法具有明显的经济优势和更高的废水处理效果,有望成为一种废水处理最佳方式。

1.2研究目的和内容

超临界水氧化方法作为利用超临界水特性处理有机废水的新型技术,是目前国内外的一个研究热点。当温度和压力超过水的临界点时,水的物理性质发生了显著变化,如介电常数减小、扩散系数增大、粘度降低等,使超临界水具有良好的溶剂能力和传递性质。有机物和氧气可以在超临界水中以任意比例互溶,构成一个均相系统,消除了传质阻力的影响。因此,利用超临界水氧化法可以对有机废水进行快速彻底地降解。超临界水氧化法可以在很短的接触时间内使有机物降解,使用非贵金属催化剂即可将难降解的低分子物质氨有效降解,同时,催化剂的引入使反应在更温和的条件下和更短的时间内完成。目前,各国对多种有机物的超临界水氧化开展了广泛研究,均获得了很好的降解效果。

1.3技术原理

超临界氧化是在温度达到374℃、压力达到22.1MPa的条件下，有机物和气体物质能够在超临界水中实现互溶形成均相系统，不再受相间传质的限制，使水中有机物能够快速彻底分解。超临界氧化反应被认为是一种自由基反应，在自由基存在的条件下有机物及氨氮等在超临界条件下能够迅速被氧化分解为CO₂，H₂O和N₂及部分无害小分子有机物。本实验主要通过模拟氨氮有机废水和实际高浓度氨氮有机废水的超临界水氧化实验的研究，探索超临界水氧化技术处理氨氮的反应途径及处理过程受温度、氧化剂、催化剂、时间、压力、pH等因素的影响规律，确定最佳的反应条件。

1.氧化剂

对于大多数有机废水的超临界水氧化,一般选用氧气或双氧水作为氧化剂。在不太高的温度下和比较短的时间内,这些常规氧化剂可以很好地降解有机物,一般有机物去除率均在97%以上。然而对于氨的超临界水氧化而言,在没有催化剂的作用 下,其降解效率很低。

2．辅助剂

辅助剂在超临界水氧化反应中有两种作用:用来作为燃料,提高反应温度; 或者利用辅助剂氧化产生的自由基促进目标反应物的降解。目前的研究结果表明, 一些辅助剂的添加可以很好地促进氨的超临界水氧化反应的进行,但同时也会促进具有污染性的副产 物生成和增加氧化剂消耗量。因此,在辅助剂的研究中应该同时注重促进氨降解率提高、减少副反应和氧化剂用量3个方面。