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浅议环境保护中超临界流体技术的应用

2013-01-28张磊

资源节约与环保 2013年3期
关键词:超临界吸附剂优点

张磊

(吉林省德惠市环境监测站吉林德惠 130300)

1 前言

随着人类社会的不断进步,许多国家和地区都意识到环境保护的重要性,并为保护环境制定了严格的措施。超临界流体技术具有高效、经济、实用、环保的优点,已经在生物技术、环境工程、化学工程等诸多领域广泛推广与应用。随着这项新兴技术的不断发展,必将对人类环境的保护产生重大的影响。

2 超临界流体技术

2.1 超临界流体与超临界流体技术

超临界流体(Supercritical Fluid,SCF)是一种被加热和压缩后在临界温度与压力之上的流体,它具有溶解性强、扩散性好、易于控制等优点[1]。超临界流体技术是指通过改变流体的温度和压力,达到流体形态的临界点,从而改变其物理化学性质,它具有密度小、粘度小、介电常数大、扩散系数大和分离效果好的特点。目前常用的超临界流体技术有超临界水氧化技术(SCWO)、超临界流体萃取技术(SFE)、超临界流体色谱技术(SFC)。

2.2 常用的超临界流体

目前,在常用的超临界流体有CO2、H2O、甲醇、甲烷、氨、乙烷、乙烯等等。因为,CO2和H2O的化学结构稳定、安全系数高、达到超临界状态容易的特点,所以,在环境保护中CO2和H2O常作为超临界流体,并得到广泛的应用。

3 超临界流体技术在环境保护中的应用

3.1 超临界水氧化技术在环境保护中的应用

超临界水氧化技术是以水作为超临界流体来参与氧化反应,从而破坏有机物的手段,其具有无毒、高效、经济、无需分离等优点,它的应用中参与的各种氧化剂如氧气、臭氧、过氧化氢和空气等等[2]。

超临界水氧化技术常用来处理废水,因为,被氧化及溶解在废水中的有机污染物,若进行超临界水氧化反应,污染物中的C和H元素将被氧化成H2O和CO2,其他金属元素会转化成盐并发生沉淀,所以,废水处理中应用超临界水氧化技术能达到处理废水中有机污染物的目的。同样,超临界水氧化技术也可以处理固体废物,如工厂在生产过程中产生的污泥、有毒有机化工污染物等等。

3.2 超临界流体萃取技术在环境保护中的应用

超临界流体萃取技术是在超临界条件下,以超临界流体为溶剂与萃取物质充分接触,将超临界流体和萃取物质过滤出来,再通过改变温度和压力使得超临界流体与萃取物质分离,达到萃取的目的,它具有快速、高效、简易、经济、安全等特点[3]。

超临界流体萃取技术在处理污染物的方式有两种,一种是直接法,就是将超临界流体直接接触被污染物并清除其污染成分。直接法适用于固体废物和废水,并具有很好的清除效果,但直接法的成本较高,从经济适用性来说,直接法更适用于污染程度较高的废水或者固体废物。另外一种是间接法,就是先使用吸附剂对被污染物行充分的吸附,并将吸附剂和污染物的混合物过滤出来,再通过超临界流体萃取将吸附剂与污染物分离,从而收集到污染物。间接法适用于能充分与吸附剂接触的废气或者废水,其经济性、实用性和简易性均优于传统的污染物处理方法,并且污染物能得到合理的回收。

3.3 超临界流体色谱技术在环境保护中的应用

超临界流体色谱技术是控制在一定的温度和压力下流体成为流动相,使其粘度大小、扩散系数、萃取能力更接近气体和液体,最后并使溶质色谱分离,即是利用气、液相流动能力不同的一种分离方法[4]。

随着社会的不断进步,人们对居住的环境和自身的健康日益重视,对居住的环境质量也提出了更高的要求。超临界流体色谱技术的主要应用于环境的监测,就是利用超临界流体色谱技术对环境的质量做有效的分析和评估,以实现对环境质量的监督,为改善环境质量提供有效依据。

4 小结

总之,超临界流体技术在环保领域得到广泛的应用,与其具有高效、经济、实用、环保的优点是密不可分的。这项新技术有着很多优点,但由于该技术水平较高,因此对工业环境和设备质量的要求也较高,这样就需要技术与设备必须匹配。同时,在社会和科技的不断发展中,我们也应该清楚地认识到超临界流体技术也需要不断进步和完善,要对其不断深入研究,让临界流体技术为社会进步和环境保护带来更大的影响。

[1]杨薇.超临界流体技术在环境保护领域中的应用[J].城市建设理论究,2012,12(6):56-57.

[2]刘俊超.临界流体技术及其在环境保护中的应用[J].科技信息,2009,29(10)356-357.

[3]陶小工,梅成效,王挺.超临界流体技术在环境保护中的应用研究[J].化工矿物与加工,2003,23(4)102-103.

[4]罗晓星,郑永春.超临界流体中化学反应的特性和应用[J].青海师范大学学报(自然科学版),2003,18(1)57-58.

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