初識超臨界水氧化技術(shù)

    什么是超臨界氧化技術(shù)？

    超臨界水氧化（Supercritical water oxidation，簡稱SCWO）技術(shù)，在20世紀(jì)80年代由美國學(xué)者M(jìn)odell提出：純水溫度達(dá)到374.2℃，壓力達(dá)到21.8MPa時，即達(dá)到了水的臨界狀態(tài)，該溫度、壓力點(diǎn)稱之為水的臨界點(diǎn)，溫度和壓力均超過臨界點(diǎn)的水，稱為超臨界水。該狀態(tài)下有機(jī)物能與O2充分的互溶，迅速氧化分解成無害的小分子化合物。

    超臨界氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及不足：

    與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)反應(yīng)迅速、去除率高、無二次污染 ，然而該技術(shù)在高溫、高壓、過氧的狀態(tài)下運(yùn)行，會對預(yù)熱器、反應(yīng)容器、換熱器等系統(tǒng)造成極其嚴(yán)重的腐蝕，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，同時大大減少設(shè)備的使用壽命。

    超臨界水氧化系統(tǒng)腐蝕的類型及控制方法

    超臨界水氧化系統(tǒng)常見的腐蝕

    為了盡快有效的解決系統(tǒng)的腐蝕問題，推動該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，科研人員對超臨界水氧化技術(shù)進(jìn)行了大量的實驗研究，根據(jù)研究結(jié)果分析總結(jié)可將超臨界水氧化系統(tǒng)的腐蝕分為以下幾種類型：

    1.全面腐蝕

    全面腐蝕作用發(fā)生在整個金屬表面，可能是均勻的，也可能是不均勻的；金屬表面以統(tǒng)一速度向材料內(nèi)部腐蝕最終導(dǎo)致材料失效。

    在超臨界水氧化系統(tǒng)中由于大部分的合金成分不能建立或維持一個鈍化層以阻止全面腐蝕的進(jìn)行，故大部分情況下均存在全面腐蝕現(xiàn)象，但是全面腐蝕危險性相對較小，并且能夠被預(yù)測到。

    2.孔蝕

    孔蝕通常發(fā)生在局部地區(qū)。由于在金屬表面往往不能形成完整的保護(hù)膜，故而在保護(hù)膜缺陷的地方容易產(chǎn)生孔，使得腐蝕性物質(zhì)累積在該處從而導(dǎo)致金屬腐蝕。

    實驗研究發(fā)現(xiàn)，鎳基合金與不銹鋼在含有Cl 、S的SCWO環(huán)境中均存在著孔蝕，鈦合金在含有磷酸鹽或氟化物的SCWO環(huán)境中也存在孔蝕。

    3.晶間腐蝕

    晶間腐蝕是由于SCWO環(huán)境中被處理的廢棄物里含有大量的離子，這些離子與金屬通常會形成一種微電池而引起材料腐蝕。

    研究發(fā)現(xiàn)，625合金、617合金、316L等在含有氯離子、硫酸根離子或者硝酸鹽的環(huán)境中存在著嚴(yán)重的晶間腐蝕。

    4.垢下腐蝕

    鹽類物質(zhì)在超臨界水中是一種難溶性的物質(zhì)，這類物質(zhì)會附著在反應(yīng)器壁上形成一種垢。金屬與垢接觸的表面通常會形成一條小的縫隙，導(dǎo)致垢物下面的金屬出現(xiàn)腐蝕，這類腐蝕稱為垢下腐蝕。

    S.Baurd等研究發(fā)現(xiàn)，Alloy625在高濃度有機(jī)廢棄物環(huán)境中存在垢下腐蝕現(xiàn)象。

    5.脫合金成分腐蝕

    在一個特定的操作條件下，某一個合金成分選擇性氧化導(dǎo)致的應(yīng)力開裂，這類腐蝕稱為脫合金成分腐蝕。

    例如，合金C-276在超臨界水氧化條件下鉻或鎳的脫合金腐蝕是取決于pH值的大小。

    超臨界水氧化腐蝕常見的控制方法

    廣大研究人員經(jīng)過大量的實驗與改進(jìn)，提出了一系列的改進(jìn)方案，主要包括以下幾種。（見表1）

    表1超臨界水氧化系統(tǒng)腐蝕常見的控制方案

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責(zé)任編輯：王元

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