目前，人类正面临环境污染和能源危机的严峻挑战，有机废物/水处理技术与可再生能源的开发受到普遍关注。超临界水(Supercritical water,SCW)作为一种环境友好反应介质，具有与有机物互溶、反应速度快、反应效率高等特点，超临界水气化(Supercritical water gasification，SCWG)产氢过程被认为是一种能在消除污染物的同时产生清洁能源----H<,2>的技术，然而，由于SCW高温高压的反应条件所造成的高昂的设备投资和运行费用，这一技术目前仍处于实验室研究阶段。本研究通过研制非均相SCWG催化剂，在一套连续流式Inconel 625合金反应器中考察水溶性高分子有机化合物的催化SCWG产氢过程，筛选性能优良的非均相催化剂，并对造纸黑液进行催化SCWG产氢处理，为SCWG技术的实际应用积累基础数据。 以ZrO<,2>为催化剂载体，Ni、Co和W作为催化剂活性组分，通过浸渍、干燥、压片成形、焙烧等步骤制得直径为5mm、厚度为1mm的催化剂圆片，进行CSCWG产氢实验。实验过程中没有发现催化剂的失活，对反应前后的催化剂进行BET、XRD和XRF分析表征，发现以上催化剂在反应前和反应后的表面物理性质、物相组成以及金属活性组分含量变化不大，说明所制得的催化剂是一种稳定的SCWG催化剂。 分别以2g/L聚乙二醇(Polyethylene Glycol，PEG)和聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)模拟废水为研究对象，分别在在温度623--703K和673--773K、停留时间60—300s和20--120s、压力24MPa的SCW中，催化剂用量90g条件下考察非催化、ZrO<,2>催化、15％Ni/ZrO<,2>催化、15％Co/ZrO<,2>催化、15％W/ZrO<,2>催化时PEG与PVA废水的SCWG过程的气体产物组成和气化效率。结果表明，气体产物主要成分为H<,2>、CH4、CO和CO<,2>，以上催化剂中15％Ni/ZrO<,2>催化剂催化活性最高，与非催化或纯ZrO<,2>催化剂催化相比，获得相同的气化效率其反应温度可降低60--80K。催化剂催化活性顺序由高至低为：15％Ni/ZrO<,2>、15％Co/ZrO<,2>、15％W/ZrO<,2>、ZrO<,2>。气体产物组成受金属活性组分含量影响较小，而气化效率随金属活性组分含量增加明显上升。增加催化剂用量能进一步提高气化效率。在反应条件下连续运行实验85h，15％Ni/ZrO<,2>催化剂活性基本不变。 构建了基于有机碳气化效率的PEG和PVA废水的CSCWG零级反应动力学模型。求得无催化剂、ZrO<,2>催化、5％Ni/ZrO<,2>催化、10％Ni/ZrO<,2>催化、15％Ni/ZrO<,2>催化、15％Co/ZrO<,2>催化条件下PEG废水SCWG反应过程活化能分别为：58.97、57.26、44.37、32.83、27.99和42.78 kJ；无催化剂、ZrO<,2>催化、15％Ni/ZrO<,2>催化条件下PVA废水的CSCWG反应活化能分别为64.06、59.09和42.86kJ。动力学模型在实验条件范围内能很好的反映PEG和PVA的气化降解规律。对PEG废水SCWG过程中间产物进行分析，发现不加催化剂时，中间产物主要为醇、酸、酮以及烷烃和醚类物质，同时含有难降解物质甲苯，而加入15％Ni/ZrO<,2>催化剂后，中间产物主要为烷烃和醚类，且中间产物中不含甲苯，说明催化剂的加入不仅能加速气化反应速度、提高气化反应效率，而且能抑制有毒难降解物质的产生。通过对不同温度和停留时间下PVA的催化SCWG过程中间产物的分析，解析了PVA废水催化SCWG过程反应路径。 以稀释20倍的造纸黑液作为研究对象，在反应温度673--773K、压力24MPa、停留时间60--150s条件下，以90 g 15％Ni/ZrO<,2>作为催化剂，考察了造纸黑液的CSCWG产氢过程。结果表明，造纸黑液TOC去除率最高为74.61％，稀释后的造纸黑液H<,2>产量最高可达79.17mol/m<3>。反应温度的上升和进水浓度的增加都会降低气体产物中H<,2>的含量，而停留时间的变化对气体产物含量没有明显的影响；反应温度的上升和停留时间的延长对气化效率有正影响，进水浓度的增加会导致气化效率的降低。催化剂量的增加对气化效率有明显的增效作用，实验过程中没有发现催化剂失活现象。对造纸黑液原水日处理量为lOOm3的催化SCWG产氢过程的经济性评价表明该过程扣除设备首期投资和运行费用后，平均每年净利润约为40万元。 对模拟有机废水和实际废水的催化SCWG产氢反应特性的研究表明，Ni/ZrO<,2>非均相催化剂是一种高效、稳定的SCWG催化剂，能大幅提高其反应速度和气化效率，从而降低反应条件。非均相催化剂的研究与开发将为SCWG技术用于有机废物/水的无害化与资源化处理提供理论与技术支持。