超临界水氧化技术降解顽固性氯化有机溶剂的动力学与氯平衡研究：揭示反应机理与优化处理策略

本综述系统探讨了超临界水氧化（SCWO）技术对典型氯化有机污染物的高效矿化机制，通过分析温度、反应时间、pH及氧化剂类型等关键参数，揭示了自由基反应与水解途径在氯转化为无机氯化物（如HCl）过程中的核心作用，为顽固性卤代污染物的绿色治理提供了理论依据与技术支撑。

　　

Reagents and chemicals

实验所用二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯、2-氯酚、2-氯苯甲酸和1-氯-2-硝基苯均为分析纯级别（购自Sigma Aldrich）。使用去离子水配制浓度为10 mg/L的储备溶液（远低于其水溶解度限）。采用过氧化氢（H₂O₂）或空气源氧气作为氧化剂。当使用H₂O₂时，将50 wt.%的H₂O₂水溶液（Sigma Aldrich）与样品混合，使最终H₂O₂浓度达到200%化学计量需氧量。

Chloride recovery from chloride standard

氯离子在SCWO反应器中具有高反应活性。为评估系统中氯离子的回收率，在实验相关温度（T=500 ℃）下进行5次重复注射（n=5），每次注入1 mL浓度为10 mg/L的氯化物标准溶液。收集流出液并制备复合样品，使用氯离子选择性电极（ISE）分析，结果显示进入系统的氯离子有96.6 ± 2.3%从反应器出口回收，表明反应器内无明显氯离子滞留效应。

Conclusions

在实验室规模SCWO系统中，于400–600 ℃温度区间及不同反应条件下，对六种氯化有机物的反应性与矿化行为进行了研究。所有化合物均实现完全或接近完全（>95%）矿化，但所需条件因反应活性差异而不同。氯原子数量增加会提升氧化抗性，芳香族氯化物比脂肪族更难降解。供电子官能团可增强芳香族化合物的反应性，这与 proposed reaction mechanisms 一致。共污染物存在及碱添加效应也被探讨：异丙醇（IPA）作为共污染物通过提升自由基浓度，促进了2-氯酚的矿化速率，但对二氯甲烷无效；NaOH轻微改善矿化效果，但会因反应器表面盐沉淀引发操作难题，可能影响碱可用性与反应器长期稳定性。H₂O₂相较于空气源氧气展现出更高氧化活性，尤其对芳香族化合物。本研究证实SCWO是一种可实现有机氯化合物完全矿化的高效方法，并为氯化物在SCWO中的反应动力学与机制提供了新见解。