丙烯腈廢水的超臨界水氧化實驗與理論研究.pdf

1、超臨界水氧化(SCWO)是一種用于水基有機廢物的有效處理技術(shù)，是綠色可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。經(jīng)過近30年來的發(fā)展，不論是在基礎(chǔ)理論還是實際應(yīng)用當中都取得了不小的進展，在石油化工、材料科學(xué)、生物工程、環(huán)境污染等領(lǐng)域均得到不同程度的應(yīng)用，如有機污水、城市污泥與化學(xué)武器廢料等的處理。
　　本文以丙烯腈模擬廢水為對象，使用課題組自主設(shè)計組裝的一套連續(xù)型超臨界設(shè)備，根據(jù)超臨界水氧化技術(shù)的條件和原理，進行了研究與討論。實驗過程中，過氧系數(shù)為2，反應(yīng)

2、溫度范圍為460~535℃，反應(yīng)壓力范圍為17~25 MPa，初始濃度值為0.5~2 g/L，反應(yīng)停留時間在60~180 s之間，通過改變單一變量，并對出水COD進行重鉻酸鉀法測定，討論反應(yīng)條件對凈化效率的影響。實驗結(jié)果表明，隨著溫度、壓力、丙烯腈初始濃度的增大和反應(yīng)停留時間的延長，出水CODcr值不斷減小，廢水的凈化效率逐漸上升，并作出凈化效率隨各反應(yīng)條件變化的曲線。發(fā)現(xiàn)在越接近設(shè)定反應(yīng)條上限的區(qū)域，其關(guān)系曲線越趨于平緩，表明廢水中的

3、丙烯腈基本被氧化完全。得出適宜反應(yīng)條件為：溫度505℃，壓力23 MPa，初始濃度1 g/L，停留時間為120 s。在此反應(yīng)條件下，對丙烯腈在超臨界水氧化過程中的反應(yīng)動力學(xué)進行了研究，經(jīng)過對實驗數(shù)據(jù)的擬合和計算求出反應(yīng)速率常數(shù)k的值為0.0648 s-1，并得出其宏觀動力學(xué)方程為：r=1123?e-63147.8/RT.[COD]er1.17。最后，從量子化學(xué)理論的角度出發(fā)，使用密度泛函理論和B3LYP方法計算出C3H3N與 H2O的優(yōu)