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超临界水技术:用没有火焰的燃烧处理废弃物

2014-01-22 10:56
吃瓜天狼
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  据美国航空航天局网站报道,当消防队员们试图扑灭火焰时,他们会用水枪。然而国际空间站上的宇航员们却正在进行着一项完全相反的实验——尝试用水来点火,而不是灭火。

  美国航空航天局设在俄亥俄州的格林研究中心研究员麦克·希克斯表示:“我们将其称作超临界水,它拥有一些非常不同寻常的特点。”

  当将压强增加到217个大气压并同时加热至373摄氏度时,水便会达到超临界态。当水超过所谓超临界点时,普通的水分子会转变为一种奇异的状态,它不是固态,不是液态也不是气态,更像是某种“液体般的气体”。希克斯表示:“当超临界水与有机物混合,就会发生氧化反应,出现一种没有火焰的燃烧过程。”拥挤繁忙的大城市、农场、海上巨轮、空间中的载人飞船,这些特殊的地方非常需要这项技术带来的便利。

  希克斯表示:“当我们将加水的废弃物加温加压至临界点以上,超临界水就会打断这些碳氢化合物的分子链。随后它们便与氧气发生反应。”换句话说,这些黏糊糊的垃圾“燃烧”起来了。他说:“这是处理废弃物相对较为洁净的方式,其产物只有纯水和二氧化碳气体,而传统的焚烧处理方式则会产生很多有害物质和气体,对环境造成危害。”

  超临界水研究中的一个问题就是盐分的处理。在临界点之上,任何溶于水中的盐分都会迅速析出。如果这发生在反应炉中,那金属的反应炉内壁就会被一层盐层覆盖,这将严重腐蚀容器。希克斯表示:“对于任何一种待处理的废弃物,我们都必须认真研究如何应对这些盐分的问题。这是一项严重的技术障碍。”

  事实上,研究如何处理废弃物中的盐分也正是由美国航空航天局与法国国家航天局之间合作在国际空间站上开展的一项名为“超临界水混合实验”的最终目的。

  希克斯说:“在超临界水研究中,重力会造成复杂的问题。而在国际空间站上则可以摆脱重力的影响,从而专注于从非常本质的角度研究盐分是如何从超临界体中析出的。”他说:“事实上我们甚至有可能研究出如何从中排除这些盐分干扰的方法。”

  这项实验借助法国研制的DECLIC设备进行,该设备安装在国际空间站终端附近的日本实验舱段内。实验于2013年7月第一周开始进行。随后这项实验将持续一整年,一共进行6轮实验,每一次实验持续时间约15天。

  这项实验的结果将具有现实意义。美国海军已经开始应用超临界水技术在其部分船舰上进行废水处理,而美国奥兰多市则开展了利用超临界水技术来处理城市垃圾的尝试。不过,正如希克斯所言:“我们才刚刚开始。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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