所謂超臨界，是指流體物質(zhì)的一種特殊狀態(tài)。當(dāng)把處于汽液平衡的流體升溫升壓時，熱膨脹引起液體密度減小，而壓力的升高又使汽液兩相的相界面消失，成為均相體系，這就是臨界點(diǎn)。當(dāng)流體的溫度、壓力分別高于臨界溫度和臨界壓力時就稱為處于超臨界狀態(tài)。超臨界流體具有類似氣體的良好流動性，但密度又遠(yuǎn)大于氣體，因此具有許多獨(dú)特的理化性質(zhì)。

水的臨界點(diǎn)是溫度374．3℃、壓力22．064MPa，如果將水的溫度、壓力升高到臨界點(diǎn)以上，即為超臨界水，其密度、粘度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等基本性能均與普通水有很大差異，表現(xiàn)出類似于非極性有機(jī)化合物的性質(zhì)。因此，超臨界水能與非極性物質(zhì)(如烴類)和其他有機(jī)物完全互溶，而無機(jī)物特別是鹽類，在超臨界水中的電離常數(shù)和溶解度卻很低。同時，超臨界水可以和空氣、氧氣、氮?dú)夂投趸嫉葰怏w完全互溶。

由于超臨界水對有機(jī)物和氧氣均是極好的溶劑，因此有機(jī)物的氧化可以在富氧的均一相中進(jìn)行，反應(yīng)不存在因需要相問轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的限制。同時，400～600℃的高反應(yīng)溫度也使反應(yīng)速度加快，可以在幾秒的反應(yīng)時間內(nèi)，即可達(dá)到99%以上的破壞率。有機(jī)物在超臨界水中進(jìn)行的氧化反應(yīng)，可以簡單表示為：

酸+Na0H一無機(jī)物

超臨界水氧化反應(yīng)完全徹底：有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2，氫轉(zhuǎn)化為H20，鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵離子，硫和磷分別轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和磷酸鹽，氮轉(zhuǎn)化為硝酸根和亞硝酸根離子或氮?dú)狻６页R界水氧化反應(yīng)在某種程度上和簡單的燃燒過程相似，在氧化過程中釋放出大量的熱量。

為了進(jìn)一步加快反應(yīng)速度、減少反應(yīng)時間和降低反應(yīng)溫度，使超臨界水氧化技術(shù)能充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，對催化超臨界水氧化技術(shù)處理廢水的研究正在日益興起。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）效率高，處理徹底，有機(jī)物在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力和一定的保留時間下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮?dú)庖约胞}類等無毒的小分子化合物，有毒物質(zhì)的清除率達(dá)99.99%以上，符合全封閉處理要求：

　　（2）由于SCWO是在高溫高壓下進(jìn)行的均相反應(yīng)，反應(yīng)速率快，停留時間短（可小于1min），所以反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡潔，體積??；

　　（3）適用范圍廣，可以適用于各種有毒物質(zhì)、廢水廢物的處理；

　?。?/span>4）不形成二次污染，產(chǎn)物清潔不需要進(jìn)一步處理，且無機(jī)鹽可從水中分離出來，處理后的廢水可完全回收利用；

　?。?/span>5）當(dāng)有機(jī)物含量超過2%時，就可以依靠反應(yīng)過程中自身氧化放熱來維持反應(yīng)所需的溫度，不需要額外供給熱量，如果濃度更高，則放出更多的氧化熱，這部分熱能可以回收。

缺點(diǎn)：

盡管超臨界水氧化法具備了很多優(yōu)點(diǎn)，但其高溫高壓的操作條件無疑對設(shè)備材質(zhì)提出了嚴(yán)格的要求。另一方面，雖然已經(jīng)在超臨界水的性質(zhì)和物質(zhì)在其中的溶解度及超臨界水化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)和機(jī)理方面進(jìn)行了一些研究，但是這些與開發(fā)、設(shè)計(jì)和控制超臨界水氧化過程必需的知識和數(shù)據(jù)相比，還遠(yuǎn)不能滿足要求。

在實(shí)際進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時，除了考慮體系的反應(yīng)動力學(xué)特性以外，還必須注意一些工程方面的因素，例如腐蝕、鹽的沉淀、催化劑的使用、熱量傳遞等。

　?。?/span>1）腐蝕 在超臨界水氧化環(huán)境中比通常條件下更易導(dǎo)致金屬的腐蝕。高濃度的溶解氧、高溫高壓的條件、極端的pH值以及某些種類的無機(jī)離子均可使腐蝕加快。腐蝕會產(chǎn)生兩個方面的問題，一是反應(yīng)完畢后的流出液中含有某些金屬離子（如鉻等），會影響處理的質(zhì)量；二是過度的腐蝕會影響壓力系統(tǒng)正常工作。在300～500℃、pH值2～9、氯化物濃度為400mg/L的條件下，對13種合金的腐蝕進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在給定的溫度范圍內(nèi)pH對腐蝕的影響不大。在300℃的亞臨界狀態(tài)下，由于水的介電常數(shù)和無機(jī)鹽的溶解度均較大，主要以電化學(xué)腐蝕為主。當(dāng)溫度升至400℃以上時，水的介電常數(shù)和鹽的溶解度迅速下降，這時以化學(xué)腐蝕為主。

　　（2）鹽的沉淀 在超臨界水氧化中，往往在進(jìn)料中加入堿中和過程中產(chǎn)生的酸和生成的鹽，因超臨界條件下無機(jī)物的溶解度很小，過程中會有鹽的沉淀。某些鹽的粘度較大，有可能會引起反應(yīng)器或管路的堵塞。通過反應(yīng)器形式的優(yōu)化和適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞娇捎枰圆糠值馗纳啤τ谀承└吆}體系可能需要預(yù)處理。

　?。?/span>3）催化劑 在一些物質(zhì)的超臨界水氧化研究中使用了催化劑，主要是為了提高復(fù)雜有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率、縮短反應(yīng)時間或降低所需的反應(yīng)溫度?？蓱?yīng)用的絕大部分催化劑是以往濕式空氣氧化和亞臨界水氧化過程研究中使用的。均相催化和非均相催化相比，非均相催化的綜合效果較好。

　?。?/span>4）熱量傳遞 因?yàn)樗男再|(zhì)在臨界點(diǎn)附近變化很大，在超臨界水氧化過程中也必須考慮臨界點(diǎn)附近的熱量傳遞問題。在臨界點(diǎn)溫度以下但接近臨界點(diǎn)時，水的運(yùn)動粘度很低，溫度升高時自然對流增加，熱導(dǎo)率增加很快。但當(dāng)溫度超過臨界點(diǎn)不多時，傳熱系數(shù)急劇下降，這可能是由于流體密度下降以及主體流體和管壁處流體的物理性質(zhì)的差異所導(dǎo)致。