Oxidare umedă este o tratare a deșeurilor apoase care conțin compuși organici prin oxidare , de obicei , cu ajutorul oxigenului și , uneori , un catalizator , în condiții de temperatură ridicată și presiune ridicată , până la starea supercritică .
Oxidarea umedă a fost brevetată pentru prima dată în Suedia în 1911 pentru distrugerea efluenților din industria hârtiei.
Cu toate acestea, utilizarea sa pentru producția de vanilină sintetică în 1940 a făcut cunoscut procesul prin procesul Zimpro. Acest proces a folosit ca materie primă efluenții din industria hârtiei. Apoi, prin modificarea condițiilor de funcționare, procesul a permis, de asemenea, eliminarea lichiorului negru rezultat din fabricarea hârtiei cu recuperare de energie și sodă caustică .
În anii 1960 , procesul a fost aplicat nămolului de epurare pentru a îmbunătăți tratarea acestora. Această aplicație a fost denumită LPO ( Oxidare la presiune scăzută ). Următoarele două decenii au cunoscut dezvoltarea oxidării catalitice, în special pentru tratarea deșeurilor industriale.
Anii 1990 au condus la extinderea utilizării procesului pentru tratarea nămolului de epurare în Europa, precum și la integrarea procesului în recuperarea compușilor anorganici în efluenții industriali.
Printre principalele procese industriale disponibile comercial se numără
Principiul este același ca pentru incinerarea : a oxidarea compușilor, ci într - un mediu apos la temperatură ridicată ( 200 de acompaniat de 300 de ° C ) și presiune ridicată (20- 150 bari ) în prezența unui compus oxidant (aer, oxigen , peroxid de hidrogen etc.) și uneori un catalizator .
Un timp de reacție de câteva minute până la câteva ore poate fi necesar pentru a reduce concentrația produselor organice în funcție de degradabilitatea lor. Astfel, între 75 și 90% din materia organică măsurată în cererea chimică de oxigen (COD) este eliminată. Produsele tratate constau din dioxid de carbon , azot și vapori de apă pentru efluenții gazoși și soluție apoasă de acid acetic , amoniac , sulfați , fosfați și săruri de halogenuri pentru efluenții lichizi. Este prezent și un reziduu solid care constă din săruri minerale insolubile.
Deoarece oxidarea compușilor organici este exotermă , reacția se autosusține dacă concentrația de materie organică este suficientă și face posibilă, în condiții optime, recuperarea energiei sub formă de vapori.
O îmbunătățire a randamentului poate fi obținută prin utilizarea unui catalizator, în special pe bază de cupru, fier sau mangan (reducerea COD care poate fi mai mare de 99%). Sunt posibili și alți catalizatori ( cobalt , bismut , platină ), dar nu sunt utilizați la scară industrială.
Acest proces este utilizat în special pentru tratarea anumitor efluenți din industria chimică prin oxidare , cum ar fi tratarea reziduurilor de fosfor cu recuperarea fosforului sub formă de fosfați. Industria alimentară este, de asemenea, un utilizator al acestui proces pentru tratarea efluenților din industria uleiului de măsline (care „produce în fiecare an o cantitate enormă de ape uzate (ape vegetale în limba specialiștilor), în jur de 30 de milioane de m3, care sunt foarte încărcate cu compuși organici (carbon organic total - TOC până la 70 g. L-1), și care sunt fitotoxici și nu sunt biodegradabili ” ). Deșeurile urbane, inclusiv nămolul de canalizare, sunt tratate în mod regulat prin oxidare umedă).
Aplicații mai confidențiale, cum ar fi distrugerea rășinilor schimbătoare de ioni radioactive rezultate din anumite procese de filtrare din industria nucleară, permițând concentrarea și, prin urmare, manipularea mai ușoară a elementelor radioactive.
La fel de des în domeniul chimiei organice, degradarea moleculelor complexe nu este completă, iar recombinarea poate avea loc în timpul procesului dintre produșii de degradare, între acești produși și oxidant și cu molecula mamă care nu este încă descompusă. Aceste produse secundare pot rezulta, de asemenea, din acțiunea catalizatorului (catalizatorilor) folosit sau opțional prezent în deșeuri sau produsul tratat; La rândul lor, acestea pot fi active din punct de vedere chimic sau toxicologic și, prin urmare, ar trebui luate în considerare în întreaga analiză a fluxurilor de deșeuri sau ACV. Ele pot proveni din reacții complexe pe care încă nu știm să le modelăm. Numai experimentarea și analizele în condiții reale le pot identifica cu certitudine.
De exemplu, în timpul unui experiment care vizează oxidarea fenolilor într-un proces umed dopat cu catalizatori monometalici (în acest caz pe bază de platină sau ruteniu sprijinit pe ceria sau pe ceria dopată), se formează un depozit de carbon. specii adsorbite pe întreaga suprafață a catalizatorului; o găsește acolo „compuși aromatici policiclici ai familiei chromenones , xanthenones și fluorenone au putut fi extrase și identificate prin cromatografie tehnici cuplate cu spectrometrie de masă . Aceste specii rezultă din condensarea fenolului cu produse ale oxidării sale incomplete ” .
Procesele hidrochimice și hidrotermale parțial similare (dar într-un mediu anoxic ) au funcționat geologic în anumite cărbuni în timpul procesului de coalificare profundă (condiții de presiune ridicată / temperatură înaltă).