超临界反应器(超临界反应器的简介)

海潮机械 2023-01-22 16:15 编辑:admin 91阅读

1. 超临界反应器的简介

总有机碳(Total organic carbon,TOC)是水中有机物所含碳的总量,由于有机物是以碳链为骨架的一类化合物,所以这个指标能完全反映有机物对水体的污染水平。为测定水中有机物所含碳量,先把水中有机物的碳氧化成二氧化碳,消除干扰因素后由二氧化碳检测器测定,再由数据处理把二氧化碳气体含量转换成水中有机物的浓度。经过不断的研究实验,TOC检测方法从传统的复杂技术渐渐变成便捷准确。

一、湿法氧化(过硫酸盐) - 非色散红外探测 (NDIR)

该方法是在氧化之前经磷酸处理待测样品 ,去除无机碳,而后测量 TOC的浓度。现代的TOC连续分析仪中,绝大部分都是湿法氧化。湿法氧化对于复杂的水体(例如:腐殖酸、高分子量化合物等)氧化不充分,所以不适用 TOC含量高的水体,但是对于常规水体如地表水、常规海水还是可以的。

二、高温催化燃烧氧化 - 非色散红外探测 (NDIR)

高温催化燃烧氧化的应用时间远比湿法氧迟,但是因为高温燃烧相对彻底,可以适用于污染较重的江河、海水以及工业废水等水体。

三、紫外氧化 - 非色散红外探测 (NDIR)

其方式与湿法氧化相同,不过是采用紫外光(185nm)进行照射的原理,在样品进入紫外反应器之前去除无机碳,得到更精确的结果。紫外氧化法,对于颗粒状有机物、药物、蛋白质等高含量TOC是不适用的,但可以用于原水、工业用水等水体。

四、紫外(UV) - 湿法(过硫酸盐)氧化 - 非色散红外探测(NDIR)

这种方式是紫外氧化和湿法氧化两者协同作用,相互补充,相互促进,氧化降解效果优于其中任何一种方法。针对紫外氧化无法用于高含量TOC水体,两者的协同可以测量污染较重的水体,但是存在装置相对复杂 ,运行成本高的特点。

五、电阻法

该法是近年来开始应用的技术 ,其原理是在温度补偿前提下,测量样品在紫外线氧化前后电阻率的差值来实现的。但该方法对被测量的水体来源要求比较苛刻 ,只能用相对洁净的工业用水和纯水,应用方向单一。

六、紫外法

紫外吸收光谱用于 TOC的检测分析最早可追溯到 1972年,Dobbs等人对于254nm处紫外吸光度值(A)和城市污水处理二级出水及河水的TOC之间线性关系进行了研究。经过几十年的发展,由于具有快速、不接触测量、重复性好、维护量少等优点,该方法的应用得到飞速发展。

七、电导法

该法中涉及的主要器件是电导池,它由参比电极、测量电极、气液分离器、离子交换树脂、反应盘管、NaOH电导液等组成。电导池的优点是价格低、易普及,但稳定性较差。

八、臭氧氧化法

利用臭氧的强氧化性,采用臭氧氧化作为TOC的检测技术,具有反应速度快,无二次污染,以及较高的应用价值。故此方法的应用前景非常可观。

九、超声空化声致发光法

声化学已成为一个蓬勃发展的研究领域,声致发光的研究已涉及到环境保护领域,我国的相关学者在基础研究和应用研究方面做了大量的工作,近年来,这一独特的方法已经得到专家的认可。具有无二次污染、不需添加试剂,设备简单等优点。

十、超临界H2O氧化法

适用于盐分高的应用,超零界水氧化(Supercritical Water Oxidation — SCWO)技术原先被用于处理大体积废水、污泥和被污染过的土壤。

现被运用于商业实验室TOC分析仪,将进样水的温度和压力提升至高于水的临界点(375°C和3,200psi)时,有机废物迅速被水中的氧化剂彻底氧化。

超临界水的特性均可以使有机碳极高效、快速地 氧化为二氧化碳,即便存在使用非超临界氧化方式时会造成负干扰的氯化物及其他无机物也无妨。

2. 超临界反应的原理

超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。

在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点:

(1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。

因此,在萃取物中保持着药用植物的全部成分,而且能把高沸点,低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来;

(2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然;

(3)萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时,由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取效率高而且能耗较少,节约成本;

(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性好;

(5)CO2价格便宜,纯度高,容易取得,且在生产过程中循环使用,从而降低成本;

(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。

通过改变温度或压力达到萃取目的。

压力固定,改变温度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物分离,因此工艺简单易掌握,而且萃取速度快。

3. 超临界装置

制取二氧化碳的发生装置是锥形瓶、长颈漏斗(用石灰石与稀盐酸)。二氧化碳(carbon dioxide),一种碳氧化合物,化学式为CO2,化学式量为44.0095,常温常压下是一种无色无味或无色无嗅(嗅不出味道)而略有酸味的气体,也是一种常见的温室气体,还是空气的组分之一(占大气总体积的0.03%-0.04%),一般可由高温煅烧石灰石或由石灰石和稀盐酸反应制得,主要应用于冷藏易腐败的食品(固态)、作致冷剂(液态)、制造碳化软饮料(气态)和作均相反应的溶剂(超临界状态)等。化学实验中用来进行化学反应的装置叫做发生装置,包括有气体发生装置、固体发生装置、液体发生装置。物理中有压力发生装置、射线发生装置等装置。

4. 超临界催化

催化化学对人类社会的发展和进步起着深远的影响,80 % 以上的传统化工过程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和健康等问题的普遍关注,催化化学的作用和地位进一步获得了新的评价。因此,适当掌握一些关于催化剂及催化过程的知识是非常必要的。

中文名

催化化学

英文名

Catalysis Chemistry

催化化学是一门面向化学类专业大学学生的一门学科。其目的主要是使学生了解催化化学的基础知识以及最新发展动向,通过学习,提高学生对化学和化工领域的环境友好的意识,为今后从事研究和开发打下良好的基础。学科内容主要包括:催化作用基础、催化剂的设计、制备和表征以及各种新兴催化技术在绿色化学、生物医药等领域的应用,如纳米技术、超临界流体技术和相转移催化等。

5. 超临界流体在催化中的应用

超lsp是超临界流体发泡。

超临界流体发泡技术是近20年快速发展起来的制备微孔塑料的有效方法。得到的微孔塑料泡孔尺寸更小、泡孔密度更高、综合性能也更为优异,并且,超临界流体发泡成型方式多样,适用于高温熔融温度聚合物的发泡。

超临界流体微孔发泡的原理

温度及压力均处于临界点以上的液体称为超临界流体(Supercritical Fluid,简称 SCF) 。超临界流体的性质独特,密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感。其黏度和扩散系数均更接近气体,而密度和溶剂化能力均更接近液体。

超临界流体微孔发泡的基本原理是利用气体在聚合物中的溶解度对压力和温度的依赖关系,使经过超临界流体过饱和后的聚合物混合体系在冷却过程中,进入热力学不稳定状态,诱导气核形成,进而得到微孔结构。

6. 超临界水反应器

因为植脂末可以通过控制氢化反应的条件达到0反式脂肪,如降低氢化压力、提高氢化温度、减少催化剂的用量,采用超临界流体氢化反应器或使用电化学氢化法等等一些技术手段,可以降低氢化植物油中反式脂肪酸含量。