超临界水氧化技术在废水处理、清洁生产以及工业应用方面治理效果良好，而且具有一定的环保功能。水的超临界区域在临界温度与临界压力之上，与普通的水体相比，超临界水体是一种非极性的物质，有较好的溶解性，传输性能良好。在超临界水中，极性和非极性物质都能够互溶，空气、氧气也能够用设定的比例在超临界水中进行互溶，但是无机盐在超临界水中则无法溶解。本文将重点介绍超临界水样技术在废水处理中的具体应用。
1、超临界水氧化的工作原理
1.1 超临界水的性质
水的状态有蒸汽、液态和冰，有时还称水为极性溶剂，适合溶解电解质，还包括盐类的电解质，对气体、非极性有机物会发生不溶情况，有时可能也会存在微溶，在常温的状态下，水的密度不会随着压力的变化而有所改变，如果将岁的温度和压力升高到一定的临界点，比如临界温度为374.3℃，压力在22MPa以上，则水的密度、常数以及相应的扩散系数也会随着临界的性质发生一系列的变化，水将会处于一种超临界状态，不同于固态，也不同于固态，这种状态下，被称为超临界水。超临界水与一般的水相比，拥有很多独特的化学性质，比如水分子极性低，介电常数也较低，大多数的气体都能够与超临界水发生互溶。如表1所示。
1.2 超临界水氧化的原理与反应机理
1.2.1 超临界水氧化的原理
根据表1所示，有机物和气体都能够与超临界水发生互溶，因此有机物的氧化是在富氧的均一相中进行的，不会受到其他条件因素的限制。反应的温度一般在500℃上下，能够在很短的时间里达到很高的破坏效果，在氧化的过程中会释放很大的热量，一旦发生反应，则不需要外界的能量，用化学公式表示反应的过程为：酸+NaOH→无机盐。
1.2.2 超临界水氧化的反应机理
一般的反应激励为自由基，产生的自由基反应理论是由氧气有机物分子中的C-H产生。
其中M为反应体系中的介质。过氧化物一般会分解成较小的化合物，这种断裂会加速，直到分裂成甲酸和乙酸，然后被氧化成CO2和H2O。
2、超临界水氧化技术的工艺流程
图1为超临界水氧化的工艺流程图，整个工作过程为：将等待处理的废水，通过高压泵加压的方式进行压力的设定，压力要在水的临界压力之上，然后再通过加热器进行加热到一定的温度，达到水的临界温度，添加氧化剂，在超临界水氧化反应器中进行氧化。当处理的废水中含有的有机物在超临界的条件下发生混合，成为了均一相，将会在反应器中迅速的发生反应，并将反应器中的有机污染物进行分解，分解成小的分子产物。通过超临界水氧化反应器处理的废水，通过换热器进行热量的回收，然后进行分离处理，达标后可以进行排放，再根据生产的过程，根据需要进行回收使用。超临界水氧化技术与传统的废水处理技术相比，处理的效率快，反应时间迅速，氧化的效果较好;可以保持自然的反应，当有机物浓度达到2%时，反应器仍然可以进行自由运行，这样的运行方式能够节约水资源，并且还可以进行回收利用;在密封的容器中进行废水处理，不会对环境造成二次污染;应用范围非常广泛，能够对所有的有机废气进行处理;处理的结构简单，占用面积较小，在工业应用中能够降低场地占用，节省成本，维修成本低，具有较好的经济性;还可以对高浓度的二氧化碳进行收集，实现资源再利用。
3、超临界水氧化技术在废水处理中的应用
3.1 超临界水氧化技术处理芳香族有机物废水
使用超临界水氧化技术对不同的废水进行处理，比如水中含有苯酚的废水，研究结果表明，超临界水氧化反应能够在很短的是时间内达到95%以上的脱酚率[6];随着反应温度的升高，转化率也会随之升高;在同样的反应条件下，硝基苯的转化率没有苯酚的转化率高，停留时间的变化会对硝基苯的转化率有所影响。随着反应温度和压力的不断增加，停留时间越长，则苯酚的去除效果越好，去除率越高;超临界水氧化能够让苯酚在很短的时间内就可以达到95%以上的去除率，而且苯酚氧化中间所产生的产量非常少;使用超临界水氧化对二硝基重氮酚废水进行处理，在最佳的条件反映下，温度为600℃，时间不能超过3min，能够达到99%的去除效果，通过色度除去效果为100%。使用连续反应装置能够有效地证明使用超临界水氧化技术可以很好的处理高质量的含苯胺废水，同时也能够分解小分子化合物。
3.2 超临界水氧化在含氮有机废物中的应用
在化工领域中，有很多含氮的有机废物，比如尿素废水、硝基苯废水等，这类废水难以讲解，而且在处理时较为困难，如果处理不达标就进行排放，将会对环境造成严重的污染，处理含氮的有机废物是环境保护的重要工作之一，通过超临界水氧化技术能够快速的解决这种废水处理问题。在超临界水氧化的过程中含氮的有机物会产生氨，氨会在氧化剂的作用下形成小分子化合物，比如NO、NO2等。尿素废水在高温823.2K的条件下，经过3min的反应，有机氮的去除率能够达到95%;硝基苯废水在390℃高温的条件下，经过10min的反应，去除率达到99%。
3.3 超临界水氧化在含氯有机废物中的应用
二恶英是含氯废弃物中最难以降解和分解的有机物，且毒性较大，目前针对难以分解的有机废弃物进行了大量的研究，在近年来使用超临界水氧化技术对此类有机废弃物进行处理，发现与其他的处理技术相比，能够处理的更加彻底，并且没有二次污染，且具有极大的经济性，目前已经有很多的研究机构开始将其应用在工业的废水处理中。在26MPa的压力下，温度为500℃的条件下，使用超临界水氧化技术对含氯的废弃物进行处理，能够达到99.55%的去除率。
3.4 超临界水氧处理多氯联苯废水
使用超临界水氧化技术对多氯联苯废水进行处理，温度对于去除率的影响最大，当条件超过500℃时，多氯联苯的破坏率能够达到99.99%以上。使用连续流系统对超临界水氧化处理有机废水进行研究，其中有机碳的含量为33000mg/L，在有机废水中也有很多的有害物质，比如六氯环己烷、邻二甲苯以及甲基乙基酮等。对此有毒的物质进行实验，当温度超过550℃时，有机碳的破坏率达到99.8%，而且所有的有机物都会转换成无机物或者二氧化碳，对二噁英进行超临界水氧化处理，使用连续流系统，在600℃的温度条件下，压力为25.6MPa下，废水中的OCDBD的破坏率能够达到99.9%。
3.5 超临界水氧化处理含油的有机废水
石油化工企业在对石油进行精炼的过程中容易产生高浓度的含油有机废水，可以使用超临界水氧化对含油的废水进行氧化降解。实验证明，使用超临界水氧化对含油的废水进行处理，去COD的去除率能够达到95%以上，随着反应温度以及停留时间的不断增加，有机废水的去除率效果越好，在处理的过程中，压力对含油有机废水的处理影响较小。使用超临界水氧化对含油泥污进行实验研究，能够有效的去除含油泥污中的原油，达到95%以上的去除率，随着温度的不断增加，原油的去除率效果更加明显。
4、超临界水氧化处理过程中存在的问题与改进方法
4.1 腐蚀问题
在处理废水的过程中，酸、碱等都会加速超临界水氧化处理容器的腐蚀，没有任何一种材料在超临界水氧化的状态下能够经受住腐蚀的影响，抗腐蚀性能极好的钛也无法抵挡温度超过400℃以上的硫酸腐蚀。在处理的过程中出现腐蚀影响危害较多，会影响出水的质量，长期下来还会破坏压力系统，影响压力系统的正常运作。解决腐蚀问题的主要方法就是要改进反应器的材质，使用特殊的材料进行改进，比如钛-镍合金，这种特殊的材料能够达到一定的耐腐蚀效果，用这种耐腐蚀的合金材料作为反应设备，能够保证水质的质量;同时也可以使用陶瓷类或者金刚石作为冷却器的内壁材料。除了对材质进行改进，还可以对反应材料的性质进行改进，比如将改变物料的pH值。对催化剂进行改进也是解决腐蚀问题的重要方式，在氧化的过程中，材质产生的无机盐造成的沉淀容易造成设备管道的堵塞，需要及时进行处理，才能够保证设备的正常运行。
4.2 基础数据不足
超临界水氧化中的相平衡数据不足，无法对超临界水氧化的中间产物进行分析，只能通过推测的方法对中间反应进行判断。如果数据充足的情况下，可以对中间反应进行控制，从而有效的解决上述中提到的腐蚀问题或者是管道堵塞问题。
4.3 运行成本高
根据相关调查，使用超临界水氧化对1t污染物进行处理，成本能够达到350美元。氧化剂的费用较高，同时抗腐蚀性的反应容器制作的费用也较高。
5、结束语
超临界水氧化在工业的废水处理中应用较为广泛，是一种新型的绿色环保技术，应用潜力较高。在处理高浓度、难降解的有机废弃物时，具有极好的去除效果，随着技术的不断成熟，超临界水氧化的应用范围越来越广泛，但是在使用超临界水氧化技术进行废水处理的过程中仍然存在很多的问题，需要在技术上继续增强，使用耐高压耐腐蚀的材料作为反应容器，降低腐蚀效果，在保护环境方面发挥出更多的作用。(来源：浙江奇彩环境科技股份有限公司)
