[發明專利]一種多功能的無機鹽結晶-沉積綜合測試裝置

有效

• 申請號: 202010639582.3
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111781229B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王樹眾;張熠姝;劉璐;蔣卓航;李艷輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種多功能的無機鹽結晶?沉積綜合測試裝置，包括釜蓋和釜體，釜蓋上設置有超臨界水入口通道、鹽溶液入口通道、出水通道、添加劑入口通道、壓力表接口和安全閥接口，出水通道末端設置有取樣探針；釜體中設置有混合攪拌器，外部設置有作用于其側壁的超聲發生裝置、電磁場發生裝置和電加熱器，內部設置有與內部緊密嵌套的可拆卸內襯套，冷/熱壁面套管和熱電偶套管貫通釜蓋伸入至釜體中，取樣探針而、三的測點分部位于釜體的底部、貼近冷/熱壁面套管，釜體側壁設置有可視化光學單元，釜體中設置熱電偶測點。本發明可在線測試無機鹽結晶、沉積過程，有助于解決SCWO技術的無機鹽沉積、堵塞問題，實現系統安全、長期、穩定運行，提高經濟型和安全性。

技術領域

本發明屬于能源化工、合成材料及環保技術領域，特別涉及一種多功能的無機鹽結晶-沉積綜合測試裝置。

背景技術

水環境保護是當前人類社會廣泛關注的一個問題，然而高濃度的有機廢水對水資源造成了威脅，利用現有的生物處理方法，對可生化性差、相對分子質量從幾千到幾萬的物質處理較困難。

超臨界水(Supercritical Water，簡稱SCW)是一種高于臨界狀態(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)下特殊存在形式的水。在這種形式下，水的密度變小，粘度降低，擴散率變大，離子積增加幾個數量級，氫鍵數量大量增加，使有機物、氧氣能按任意比例與超臨界水互溶，從而使非均相反應變為均相反應，大大減少了物質之間的傳質、傳熱阻力。

超臨界水氧化(Supercritical Water Oxidation，簡稱SCWO)技術是一種可實現對多種有機廢物進行深度氧化處理的技術。超臨界水氧化是通過氧化作用將有機物完全氧化為清潔的H₂O、CO₂和N₂等物質，S、P等轉化為最高價鹽類穩定化，重金屬氧化穩定固相存在于灰分中原理是以超臨界水為反應介質，經過均相的氧化反應，將有機物快速轉化為CO₂、H₂O、N₂和其他無害小分子。超臨界水氧化技術能充分發揮出自身的優勢，一方面其效率高，處理徹底，有機物在適當的溫度、壓力和一定的保留時間下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮氣以及鹽類等無毒的小分子化合物，有毒物質的清除率達99.99％以上，符合全封閉處理要求；由于SCWO是在高溫高壓下進行的均相反應，反應速率快，停留時間短(可小于1min)，所以反應器結構簡潔，體積小；適用范圍廣，可以適用于各種有毒物質、廢水廢物的處理；不形成二次污染，產物清潔不需要進一步處理，且無機鹽可從水中分離出來，處理后的廢水可完全回收利用。

盡管超臨界水氧化法具備了很多優點，但其高溫高壓的操作條件無疑對設備材質提出了嚴格的要求，存在著一些不可忽視的問題：(1)在超臨界水氧化環境中比通常條件下更易導致金屬的腐蝕。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離子均可使腐蝕加快。(2)往往在進料中加入堿中和過程中產生的酸和生成的鹽，因超臨界條件下無機物的溶解度很小，過程中會有鹽的沉淀。某些鹽的粘度較大，有可能會引起反應器或管路的堵塞。(3)很難探究無機鹽在超臨界水中的相行為和結晶演變過程，無法預測其行為規律，從而開發出有效的無機鹽沉積防控技術。

因此亟需一種用于超臨界氧化領域的綜合測試裝置能夠解決金屬設備腐蝕、無機鹽沉積堵塞以及相行為和結晶演變的觀察問題。

發明內容