废气治理中微波技术的应用前景和应用优势.doc

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1、废气治理中微波技术的应用前景和应用优势摘 要本文主要分析了微波技术在环境保护中的应用，阐述了在当前形势下，加强微波技术应用的重要性，针对目前微波技术在废气治理工作中存在的问题进行研究。关键词微波技术；环境保护；应用前景一、 废气污染的主要成分和排放标准随着社会经济的不断发展，我国的工业生产和化工业生产总量都在不断增加。但随之而来的环境问题也不容忽视，废气、废水的排放给环境治理带来了很大影响。废气中主要的污染物成分有氧化氮、氧化硫、重金属和微颗粒等。因此对于废气治理工作成为我们主要的环境治理工作之一。我国对于废气排放标准有具体的规定。二、 微波技术在废气治理中的特点微波是一种超高频电磁波，在微波

2、辐射下，物质内部的分子相互摩擦发热并发生反应最终吸收热量。并不是所有的材料都能够被微波加热，对于可以进行加热的材料我们一般称之为电介体，因此微波加热也被成为介电加热。自然界中大部分的物质都是由两种分子组成：一种是极性分子，另一种是非极性分子。通常极性分子的自然的状态下呈现的运动和排列方式毫无规律可言（如图一）。但当极性分子处于电场中就会进行重新排列（如图二）。随着电场频率的增加，分子转动速度加快从而使体系在很短的时间内就能达到很高的温度。微波加热时分子在电磁场的交互作用而直接传送到物质内部，而不依赖于表面的热扩散，可以达到快速的加热效果。根据相关研究表明，微波加热具有以下几个优点：1、快速高效

3、。2、节能并且设备体积小无废物生成。3、热源和加热材料不直接进行接触。4、能进行选择性加热并且便于控制。三、 高频电磁波对燃煤废气脱硫脱硝废气中除了大量的二氧化硫和氧化氮外，还有大量的氮气、水分子、二氧化碳和氧气。一些研究项目中表明，微波具有高能性，能对废气中的化学物质进行激发和电离，形成各种活性基团和自由电子，从而对二氧化硫和氧化氮进行处理。例如，某研究人员利用微波对燃煤废气中的二氧化硫和氧化氮进行直接处理，在辐射的作用下形成活性基团与其相结合，生成二氧化硫和二氧化氮，达到处理目的。四、 微波催化处理废气利用微波辐射法直接对氧化氮进行处理，Fe/Na ZSM5作为辅助催化剂，进行对反应温度、

4、氧气浓度、一氧化氮浓度和湿度等因素的研究。结果证实了该催化剂对氧气浓度具有较强的承载能力，60%以上的一氧化氮都能转化为氮气。在进行微波辅助光催化氧化法与PCO处理乙烯的差别实验时，Kataoka 通过利用溶胶凝胶法制备的Ti02/ZxO2，在湿度为17%时，微波辅助光催化氧化法的氧化速率比单纯光催化氧化法高出27%，通过进一步的研究，还发现微波辐射有利于去除催化剂表面的水分，处理效果得到显著提高。天然气引起环境污染主要是由于硫化物的影响，硫化物会使水露点升高，影响天然气的存储和运输并且对其热值也有影响。在进行使用的过程中各种硫化物均可以转化为二氧化硫和三氧化硫，同时里面还存在酸性气体会对设备

5、和管线进行腐蚀，因此在处理天然气采用脱硫处理。我们在进行微波辐射加热硫化铁催化分解硫化氢的实验研究时，研究结果表明：浓度、催化剂、微波辐射时间与硫化氢分解有很大的关系，在满足所有条件的基础上分解转化率可达到92%。微波辐射不仅可以处理废气，而且还能够收集废气中的有用物质进行资源利用。在进行相关的对硫的回收利用的实验中，通过三氧化二铝为催化剂利用微波辐射法对二氧化硫气体进行处理，结果发现生成了二氧化碳和硫，达到了实验的目的。五、微波活性炭处理废气微波活性炭处理废气主要有两种方式：（一）微波炭还原处理废气对微波辐射能的吸收活性炭是一个非常好的材料。利用可以吸收微波射频能的活性炭为还原剂制成炭床在常

6、温下对二氧化硫和氧化氮进行吸附达到饱和，在进行处理，结果发现其转化为单质硫和氮气，而炭转化为二氧化碳，去除率高达98%并且单质硫可作为化工原料进行重新利用。微波脱硫脱硝与传统的湿式石灰法和电子束法相比，具有处理效率高，无二次污染、耗能低等优点。随着进一步的实验发现，炭的表面积随着炭床脱硫脱硝微波循环辐射次数的增加而逐渐扩大，而且吸附能力和速率有较大提升。如图三中显示的活性炭还原处理。（二）微波改性活性炭处理废气微波改性活性炭对于改善活性炭表面的物理结构和化学物质具有时间短、吸附能力强等特点。在进行对微波处理对活性炭表面化学的改性的研究中，研究结果表明：炭表面的大多数含氧基团在氮气的保护下被去除

7、，而且炭的PH值有明显的提升。微波处理相对于传统加热处理而言，具有耗时少、无二次氧化等特点，使酸性炭转变为氧含量相对较低的碱性炭。微波加热主要优点有：耗时短、惰性气体和能量消耗低等特点。采用微波改性活性炭进行脱硫的研究，目前还没有相关单位进行结论总结，但是对于活性炭和活性炭纤维进行高温热处理用以提高脱硫能力的研究，国内外均以成立相关的研究机构并且研究结果也达到预想的目的。结果表明：提高炭表面的含氧官能团对二氧化硫的吸附催化能力，可以在高温下进行表面缺陷的去除以形成二氧化硫的活性点，达到微波加热改性活性炭对脱硫能力的提高。六、 微波技术应用存在的问题微波技术虽然在废气治理上取得了不错的效果，但是

8、整体上还存在着一些问题。例如，1、微波对人体的影响。从微波的作用原理上来说，人体也会吸收微波，并会对人体产生一定的不良后果。因此，在使用微波时，必须确保使用安全，以排除出现特殊情况后对人体产生不良反应。2、微波场中温度场的分布问题。微波技术在对环境进行保护主要用于它的热效应，所以对微波场中温度场的分布情况的测定或计算是十分重要的，但是目前还没有一种很理想的计算方法。七、 废气治理中微波技术的应用前景和优势微波技术在很多领域都得到了广泛的研究和利用，同时利用微波技术在时间和能源节约等方面的应用得到了充分的发挥。但是，微波技术在环境工程的相关领域中的商业化应用并不是太多。造成这种现象最主要的原因是

9、缺少关于电介性质材料的基本数据。这些基本数据的缺失直接导致了微波加热设备技术研究工作相对落后。就我国目前的发展来看，只有解决好这一问题，才能促进微波技术在工业和化工业等方面大规模进行引用。在进行微波处理时，在时间缩短的同时还大量的节省了能源，而且最重要的一点是在进行处理时不会给环境带来污染。微波技术在以后的发展方向主要体现在以下几个方面：1、在对微波加热技术的研究中建立相应的数学模型。2、完善各种材料的介电参数。3、设计并开发微波技术的加热设备。4、实现加工操作与控制过程的自动化和智能化。5、进一步的推广应用。6、将这一技术广泛的与其他技术相结合，进行相应的开发与利用。通过对以上废气治理中微波

10、技术的应用前景和优势的分析，对其在发展中主要可以达到两个目标：一是可以对环境做到有效的保护，二是能够加大微波加热技术在技术上的创新。八、 结束语综上所述，微波技术在废气治理中存在一些问题，如微波泄漏对人体的影响、微波场中温度场的分布问题等。笔者通过对微波处理挥发性有机物的处理以及微波活性炭的处理等方面的研究，在最后进行废气治理中微波技术的应用前景和优势进行分析，笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为提高我国废气治理中微波技术的应用工作做出重要的贡献。参考文献1 李杰.废气治理中微波技术的应用前景和优势探讨J.科技与企业，2012，13：289-290.2 卢彩虹，高缨，李杰.微波技术在废气治理中的应用A.中国环境科学学会.中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第二卷）C.中国环境科学学会：，2009：4.3 甄宏.微波技术在环境污染治理中的应用研究A.中国环境科学学会.2009中国环境科学学会学术年会优秀论文集（下卷）C.中国环境科学学会：，2009：5.4