1超臨界水的性質
當水處于超臨界狀態時，它的性質發生了巨大的變化，主要彰顯在以下幾個方面。
(1)超臨界水底的構象水的一些宏觀性質與其微觀結構，尤其是水份子之間官能團的鍵合有密切關系，因而電負性結構的研究成為超臨界水靜態結構研究的重點。超(亞)臨界水的化學、化學性質主要與流體微觀結構如晶界團簇結構有關。隨著氣溫的下降，水底的電負性被打開，分子間互相斥力減小。并且因為缺少對超臨界水的結構和特點的了解，常年以來，對超臨界水底的電負性認識不足。最近的研究表明，電負性在超臨界區有著特殊的性質。借助紅外波譜研究高冷水中電負性與氣溫的關系，并得出了產生構象的相對硬度(X)與氣溫t的關系式X=(-8.68×10-4)(t+273.15)+0.851，該式描述了在7～526℃的氣溫范圍內和密度為0.7～1.9g/cm3范圍內水的電負性度和體溫的關系。水的電負性度和體溫表征了絡合物對氣溫的依賴性，在298～773K的范圍內，水的電負性度與氣溫大致呈線性關系。在298K時，水的電負性度X約為0.55，意味著液體水底的電負性約為冰中的一半，而在673K時，X約為0.3，甚至到773K，X值也小于0.2。這表明在較高濕度下，電負性在水底仍可存在。
(2)密度液態水是不可壓縮流體，其密度基本不隨壓力而變水的密度隨溫度變化圖，隨氣溫的下降而稍有增加。但是超臨界水的密度除了隨氣溫的變化而變化，也隨壓力的變化而變。因而，超臨界水的密度可以通過改變體溫和壓力將其控制在二氧化碳和液體之間。水的密度隨氣溫、壓力的變化如圖2-2所示，可以確定達到一定密度所須要的氣溫和壓力。
從圖中可以看出，在超臨界區，超臨界水的密度對氣溫的變化特別敏感，氣溫的微小改變就會導致超臨界水密度的大幅度變化，這一現象在臨界點附近尤為顯著。氣溫對超臨界水氧化過程的盞影響是雙方面的。首先，下降氣溫會給反應分子提供能量，降低活化分子數，反應速度常數減小，反應速度提升；另一方面，在超臨界條件下，氣溫的下降會造成水的密度增加，進而增加反應物含量，造成反應速度變慢。在不同的氣溫、壓力區域，這兩種效應對反應速度的影響程度不同。在遠離臨界點的區域，升溫促使速度常數減小造成反應速度減小比反應物密度降低所造成的反應速率降低的程度大，所以升溫可以推動反應速度。同樣，水密度隨著壓力的變化而變化，這將導致反應物含量的變化，進而影響反應速度。當反應速度多項式中反應物的反應級數為負數時，因為下降壓力造成水密度的降低，使反應物含量下降，進而推動反應速度。
圖2-2水的密度隨氣溫、壓力的變化(注：1bar=105Pa)
(3)介電常數介電常數的變化導致超臨界水溶化能力的變化。在標準狀態下，因為官能團的作用，水的介電常數較高，為78.5。水的介電常數隨密度、溫度的變化而變化。密度降低，介電常數降低；氣溫下降，介電常數增大。超臨界水的介電常數值類似于常溫常壓下極性有機物的介電常數值。由于水的介電常數在低溫下很低，水很難屏蔽掉離子間的靜電勢能，因而溶化的離子以離子對的方式出現。在這些條件下，水表現得更像是一種非極性溶劑，這也就可以闡明它能溶化非極性有機物的現象。
(4)離子積標準條件下，水的離子積是10-14。密度和濕度對其均有影響，但以密度的影響為主。密度越高，水的離子積越大。在臨界點附近，隨氣溫的下降，水的密度迅速升高，造成離子積增大。而在遠離臨界點時，氣溫對密度的影響較小，氣溫下降，離子積減小。A.C.等強調，在1000℃和密度為2g/cm3時水的密度隨溫度變化圖，水是高度導電的電解質氨水。
超臨界流體的重要特點是其相狀態、溶解度、介電常數、離子積等化學性質可以通過體溫、壓力的調節操作而加以控制。這種化學性質多為密度的函數。在超臨界的狀態下，因不存在氣固相轉移，故可使其從低密度狀態連續變化到萊州度狀態。換言之，將體溫和壓力作為操作變數，卻很容易調節密度，由此控制流體特點，以達到使用目的。
因為上述種種物性的變化，促使超臨界水表現得像一個中等硬度的非極性有機溶劑。所以超臨界水能與非極性物質(如烴類)和其他有機物完全互溶。而無機物(非常是脂類)在超臨界水底的離解常數和溶化度卻很低。諸如在400～500℃、超臨界水的密度不超過0.325g/cm3的條件下，NaCl的電離常數為10-4，而常溫下NaCl的溶化度可以達37%(質量分數)。另外，超臨界水可以與空氣、氮氣、氧氣和氫氣等二氧化碳完全互溶，這是超臨界水作為氧化反應介質的一個重要條件。表2-2表示了超臨界水與普通水的溶化度對比。
表2-2超臨界水與普通水的溶化度對比
2.超臨界水物理反應
超臨界水具有許多奇特的性質。諸如極強的溶化能力、高度可壓縮性等，但是水無毒、廉價、容易與許多產物分離。出于在實際過程中，許多要處理的物料原本就是水堿液，在好多情況下毋須將水與最終產物分離，這就促使超臨界水成為很有潛力的反應介質。超臨界水物理反應已遭到了廣泛的注重和日漸增多的研究。表2-3給出了近日已開發研究的超臨界水物理反應的主要類型及應用對象。
在各類超臨界水物理反應過程中，研究得最多最深入、已實現工業應用的是用SCWO去除有害廢物，包括各類有毒廢氣、有機廢物、污泥以及人體代謝廢物等。
表2-3超臨界水物理反應的主要類型及應用對象