高浓度难生化降解有机废液、城市/工业污泥、有机危废等有机污染物的高效、低成本、彻底无害化处理已成为环境领域迫切需要解决的难题。

超临界水氧化是一种利用超临界水的特殊性质，进行有机污染物高效彻底降解的国际前沿技术。

该技术无二次污染，且当有机物质量浓度高于2~3%时可实现系统自热，在替代含水有机污染物焚烧方面具有光明的发展前景。

二十余年来，项目团队系统而深入地针对典型有机污染物及模型化合物在超临界水中的反应机理和动力学、过程中装备腐蚀机理和调控机制、无机盐沉积调控及反应器创新方面进行了关键应用基础理论研究。

研究属于能源环境领域，主要创新性成果及科学价值如下： 1）揭示超临界水反应机理，形成氧化强化方法。

为了对超临界水处理预热过程及污染物氧化过程进行强化，实现过程能量优化与产物精准调控，在国际上率先系统发展了辅助燃料与催化剂协同降解污染物的强化方法。

解决了两个重点科学问题：明晰了主要顽固污染物与燃料分子协同降解过程和杂原子转化迁移路径，完成了催化过程微观机理解析与水热催化剂长效设计。

研究为实现相对温和条件下污染物的强化氧化降解提供了坚实的理论依据。

2）阐明过程装备腐蚀机理及调控机制。

瞄准超临界水氧化过程中高温、高压、高氧、多盐体系易诱发装备腐蚀这一瓶颈问题，揭示了超临界水环境典型合金腐蚀行为及演变规律，建立了合金表面氧化膜成形与生长的原子尺度物化模型，提出了不同合金表面处理对其耐蚀性影响差异的本质起因；阐明了硫化物诱发腐蚀加剧机理，以及抑制合金氧化膜内离子迁移的腐蚀调控机制；明晰了合金腐蚀层与表面盐沉积层之间的微环境内金属离子、无机酸根及溶解氧之间的多元反应过程，提出了超临界水氧化处理污染物过程中一系列复杂苛刻超临界水体系装备腐蚀机理及调控机制。

研究为超临界水反应过程中装备腐蚀调控奠定了理论基础。

3）揭示典型无机盐沉积机理，建立高效调控方法。

针对反应过程中无机盐沉积引起反应器堵塞这一国际性难题，阐明了有机物超临界水处理过程中多元无机盐溶解、相分布、结晶、沉积特性及内在机制，建立了多元-多相-多场-多过程耦合体系中典型无机盐的结晶动力学及运移模型，构建了用于盐沉积防控的蒸发壁反应器设计理论以及新型计算流体动力学模型，形成利用系统冷能预脱盐、在线连续脱/排盐、临界流速控制、亚临界水正反冲洗、固相颗粒诱导结晶及多元盐低共熔系统盐沉积防控理论。

研究为超临界水氧化过程中无机盐的行为预测及沉积调控提供了理论支撑。

4）建立新型反应器设计理论。

为有效克服超临界水氧化反应器腐蚀及盐沉积引起的堵塞问题，阐明了反应器中蒸发壁水膜的形成机理，建立了评价指标及优化方法，创造性地将反应器自脱盐和壁面流体功能相结合，在国际上创制出一种全新的反应器结构形式，耦合了逆流罐式与蒸发壁式反应器的优点。

研究为超临界水氧化处理新型反应器设计及优化理论发展提供了重要参考，成为解决超临界水氧化处理反应器腐蚀和堵塞问题最具潜力的反应器形式之一。

上述成果为超临界流体学科发展和实际应用做出了显著贡献，在 Chemical Engineering Journal、Water Research、Corrosion Science等相关领域国际顶级期刊上发表高水平论文100余篇，其中SCI论文70篇（ESI论文2篇），SCI他引1200余次，主编出版中英文著作2部，第一完成人连续六年入选Elsevier中国区高被引学者。

研究得到2011年诺贝尔化学奖提名者Digby D. Macdonald院士、国际权威杂志Chem. Eng. J.前主编Marc A. Deshusses教授、国际三大化工杂志之一Ind. Eng. Chem. Res.主编Phillip E. Savage教授等国内外著名学者的高度评价。

相关成果曾获学校推荐申报"中国高等学校十大科技进展"。

基于基础理论成果，形成了一系列超临界水氧化反应强化新方法、过程中腐蚀与盐沉积调控新技术、高效反应器等新装备，授权国家发明专利83项、美国发明专利7项，专利技术转让和实施许可60余项，产生了显著的经济社会环境效益。

相关成果荣获陕西高等学校科学技术自然科学一等奖、陕西省优秀博士论文（2篇）、国际发明展览会金奖、中国专利优秀奖、陕西省科技工作者创新创业大赛金奖、中国高校科技成果交易会"特别项目奖"、以及 2020年"首届全球百强科创大赛"优胜奖，第一完成人获第十一届中国"发明创业奖·人物奖"。