亚临界水技术原理及在环保领域的应用案例

北极星环保网讯:提起水，可能我们环保人是最熟悉它的群体，我们与各种类别的水打交道，今天我们讨论一种新的形态的水——亚临界水。

亚临界水是什么？

水的临界压力及临界温度分别为22．1MPa和374℃，在f>374℃，p>22．1MPa条件下，水的介电常数为5～15。在比374．2℃和22．1MPa稍微低一些的低温压下成液体状态的水称为“亚临界水”，英文为：subcriticalwater。亚临界水又称超加热水、高压热水或热液态水，是指在一定的压力下，将水加热到100℃以上临界温度374℃以下的高温，水体仍然保持在液体状态。

亚临界水的技术原理

将水加热至沸点以上，临界点以下，并控制系统压力使水保持为液态，这种状态的水被称为亚临界水，在文献中也有称它为超热水和高温水。通常条件下，水是极性化合物。在505kPa压力下，随温度升高(50～300℃)，其介电常数由70减小至1，也就是说其性质由强极性渐变为非极性，可将溶质按极性由低到高萃取出来。

在温度和压力都较高的条件下、水的极性降低，可以萃取非极性化合物；温度和压力都较低的条件下，水的极性提高，可以萃取极性化合物。在实际萃取过程中，由于压力对介电常数的影响不如温度的影响大，所以主要通过调节温度来控制水的介电常数。亚临界水具有“强烈的溶解有机物在水中”和“强烈的分解力”等同普通水不同的性质。

由于是不使用酸、碱和催化剂的水在高热高压下的处理技术，因此亚临界水的提取方法被称之为“绿色的处理法”。此外，提取可以在数秒钟到数分钟的短时间内完成，故而具有可以进行连续处理的优点。亚临界水萃取作为一种新的样品预处理技术，与传统的预处理技术相比具有以下优点口：设备简单、萃取时间短，通过改变萃取温度，可以改变水的极性，从而可以选择性的萃取样品基体中的不同极性的有机化合物，而且它是采用纯水作萃取剂，不用或很少用有机溶剂，因此它对环境没有污染或污染很少。

应用领域：

亚临界水萃取技术是刚刚发展起来的新型技术，该技术最早应用于土壤、沉积物、淤泥等环境样品中有机污染物的萃取。1998年，英国的Basile等第一次用超加热水提取迷迭香叶子中的挥发油，随后，该技术逐步被应用于其他天然产物及食品的萃取中。由于技术优势明显，该技术很快作为从天然产物中萃取有效成分的新方法而得以迅速发展。

国内有关亚临界水萃取的报道还比较少，关于其应用研究，应在下面几个领域开展工作。1)利用亚临界水萃取技术开展环境样品测定的研究，如测定固体废弃物、土壤、沉积物和大气颗粒物中的有机污染物。2)亚临界水既是溶剂也是反应剂(如水解反应)，应加强其在工业领域中的应用研究。3)利用亚临界水萃取中草药(天然药物)的有效成分，比用有机溶剂提取更接近于实际(中国传统的方法是用水煎熬中草药)。亚临界水萃取还可通过调节温度提取不同种类的成分。4)利用亚临界水技术处理污水和污染的土壤，有些污染物如农药、炸药、高分子量的PAHs等在一定的温度下被亚临界水分解，因此它在环境治理中也将作为新的处理试剂而得到应用。

亚临界水在环保方面的应用案例

RematecR&D株式会社主要致力于资源回收事业及可再生能源事业。早在2003年通过与大阪府立大学的共同研究，成功实现利用亚临界水反应进行废弃物再资源化，通过产学研合作成功于2006年成功完成世界首个商用亚临界水处理设施的建设。

这项尖端技术利用亚临界水反应，将有机氯废溶剂进行脱盐，除了制造酒精、有机酸、氯化钠、低级燃料油等以外，还可以从制造的甲醇和动植物油脂制造过程中产生的精制残渣中，提炼生物柴油燃料。

l处理对象物：产业废弃物（污泥、废油、废酸、废碱、废塑料类、木屑、动植物残渣、家畜粪便）；特别管理产业废弃物（污泥、废油、废酸、废碱）

l处理能力：70吨/天（24小时）

l再利用制品：酒精：作为工业用酒精使用；氯化钠：烧碱原料；生物柴油燃料：作为汽油的代替品使用；低级燃料油类：水泥工场、化学工场的燃料

特点：

水到达亚临界状态，加水分解能力和反应溶剂的效果增大，使有机物的分解，目的物质的抽取成为可能。利用这个特征，主要以有机废物为对象，氨基酸、糖类、胶原蛋白等有用物质为目的对象进行分离、分解、回收等，实现高附加价值的再利用。