将液压压片与造孔剂相结合，从根本上改变了超临界水氧化 (SCWO) 催化剂的物理结构。
该制造工艺通过在将催化剂材料压制成颗粒之前，将硝化纤维素等添加剂嵌入其中。在随后的加热阶段（煅烧）中，这些添加剂会分解，留下复杂的、多孔的网络，从而显著增强催化剂的反应能力。
该方法的核心优势在于创造了“丰富的多孔结构”，而不是致密的固体。这种结构改性最大程度地增加了比表面积，使催化剂即使在短停留时间内也能高效降解有机污染物。
结构增强的机制
液压压片的作用
初始阶段涉及使用液压压片机对原料催化剂进行成型。此步骤可确保催化剂具有处理和装载反应器所需的必要物理形态——特别是颗粒形态。
引入造孔剂
为防止颗粒过于致密或不透水，在压制前将硝化纤维素等添加剂与材料混合。这些添加剂在固体基质中充当临时占位符。
煅烧过程中的转变
关键的转变发生在煅烧（加热）过程中。当颗粒被加热时，造孔剂会燃烧掉或分解。这种排出产生了空隙，从而在颗粒内部形成丰富的多孔结构。
对 SCWO 性能的影响
增加比表面积
产生这种多孔网络的直接结果是比表面积急剧增加。通过用空隙取代固体质量，该工艺使更多的内部材料暴露于反应环境。
最大化活性接触位点
更高的表面积直接转化为更多的活性接触位点。这些位点是催化剂与反应物之间发生化学相互作用的地方，是氧化过程的“引擎”。
提高效率和速度
随着更多接触位点的可用，催化剂可以更快地处理反应物。这使得在超临界水中能够高效氧化降解有机污染物，即使在短停留时间内也能实现高转化率。
关键工艺依赖性
煅烧的必要性
虽然液压压片机负责成型，但性能优势完全取决于煅烧步骤。如果造孔剂（如硝化纤维素）保留在颗粒中，它们将毫无价值；它们必须通过加热去除，以“活化”多孔结构。
平衡密度和孔隙率
该工艺意味着一种精密的平衡。液压压片机必须提供足够的力来形成稳定的颗粒，但基质必须保持足够的开放度，以便造孔剂能够形成网络，同时又不损害结构完整性。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高 SCWO 系统的效率，请考虑催化剂的物理结构如何影响反应速度。
- 如果您的主要关注点是快速降解：优先选择使用造孔剂制造的催化剂，以最大化活性接触位点并减少所需的停留时间。
- 如果您的主要关注点是制造控制：确保您的制造方案严格将液压压片与充分的煅烧相结合，以完全排出添加剂（例如硝化纤维素）。
SCWO 催化剂的有效性不仅取决于其化学成分，还取决于在压制和煅烧过程中设计的可及表面积。
总结表：
| 工艺阶段 | 操作 | 对 SCWO 的益处 |
|---|---|---|
| 液压压片 | 将材料压制成颗粒 | 确保结构稳定性和均匀的反应器装载 |
| 造孔剂添加 | 嵌入硝化纤维素等添加剂 | 在催化剂基质中创建临时占位符 |
| 煅烧 | 添加剂的热分解 | 留下丰富的多孔网络以提高反应活性 |
| 所得结构 | 高比表面积 | 最大化活性接触位点以实现快速污染物降解 |
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参考文献
- Florentina Maxim, Speranţa Tănăsescu. Functional Materials for Waste-to-Energy Processes in Supercritical Water. DOI: 10.3390/en14217399
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
