微波辐照水处理技术通信电子雷达_通信电子-雷达.pdf

文章来源网络，仅供个人学习参考 微波辐照水处理技术 我国在微波技术应用方面有近 40a 的历史，微波辐照技术是以电磁波传输理论为基础的新兴应用技术。1986 年 R.J.Giguere等1发现，引入微波辐射（MWI）可显著提高有机合成反应速率，大幅度缩短反应时间。此后微波技术逐步应用到水处理工艺中。随着水处理新工艺不断开发，微波以其反应高效快速、省时、无二次污染和能使处理工程分散化和小型化等优点而备受关注。目前，微波技术的研究和应用在生活污水、工业和农业生产废水等领域已经取得了显著的成效2。1 微波的作用原理及工艺特性 微波的加热量较低，不能激发分子进入高能级，但可以通过在分子中储存的微波能量，即通过改变分子排列的焓或熵效应来降低活化自由能。关于微波作用，可分为热效应3,4 和非热效应5,6 ，前者使反应物分子运动加剧而选择性地升高温度，在微波电磁场作用下极性分子产生高速旋转碰撞传递能量，从而消耗了分子间的键能，打断了部分分子间的共价键，改变体系的热力学函数，降低了反应的活化能；后者则来自微波场对离子和极性分子的洛仑兹力作用，即在温度和其他指标不变的情况下，微波加热体系内部的物理特性和化学特性发生了变化，在微波场中剧烈的极性分子震荡使化学键的强度大大降低以至断裂，加大了分子的活性，提高了体系的平均动能。根据阿伦尼乌斯理论，温度升高，速率常数也按同样的倍数增加，因为微波作用是以提高反应速率常数为主，由此可知，反应中微波的热效应起主要作用。微波加热是利用介质的介电损耗而发热，在极短的时间内使介质分子达到短暂或永久性的极化状态。电介质分子极化大约可分成原子极化、电子极化、偶极子转向极化和离子传导极化。前两者极化的弛豫时间数量级在 10-1310-12s 和 10-1610-15s 之 文章来源网络，仅供个人学习参考 间，而微波的磁场频率数量级为 10-1210-9Hz。所以，微波场不会引起原子极化和电子极化，偶极子转向极化和离子传导极化的时间与微波的频率刚好相近，所以微波介电加热主要靠这两种极化方式来实现7。微波加热具有传统加热方法不可比拟的优势，主要是由于电磁能量是以波的形式辐射到介质内部，可达到内外同时加热、快速升温且体系受热均匀、无温度梯度存在的效果，因此热利用率较高。微波应用于水处理中，其所产生的物理效应、化学效应和生物效应可以提高流体的温度和压力，强烈促进水中物质的理化反应，如催化作用、穿透作用、反射作用、吸收作用、固体物之间的凝聚作用等。其作用特性主要包括氧化快速且高效省时、去除率大、矿化度高、不带入新的污染物、简化操作程序以及能使处理工程小型化和分散化等优点。术年等发现引入微波辐射可显著提高有机合成反应速率大幅度缩短反应时间此后微波技术逐步应用到水处理工艺中随着水处理新工艺不断开发微波以其反应高效快速省时无二次污染和能使处理工程分散化和小型化等优点而备受关注性微波的加热量较低不能激发分子进入高能级但可以通过在分子中储存的微波能量即通过改变分子排列的焓或熵效应来降低活化自由能关于微波作用可分为热效应和非热效应前者使反应物分子运动加剧而选择性地升高温度在微波电热力学函数降低了反应的活化能后者则来自微波场对离子和极性分子的洛仑兹力作用即在温度和其他指标不变的情况下微波加热体系内部的物理特性和化学特性发生了变化在微波场中剧烈的极性分子震荡使化学键的强度大大降低以