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微波技术 主要内容 微波的性质 1 微波加热的原理 2 水处理中应用 4 微波诱导催化氧化 3 一 微波的性质 1.1 定义 微波是一种电磁波，波长范围没有明确界线，1mm~1m。由于微波的频率很高，亦称超高频电磁波，目前广泛使用的只有915Hz和2 450Hz。 种类 频率 波长 工业用电 50Hz或60Hz 60Mm或50Mm 无线电中波广播 300-3000Hz 1000-100m 微波 300-300 000MHz 1-0.001m 1.2 微波的特殊性质 微波传播时是直线传播，遇到金属表明将发生发射，其反射方向符合光的反射规律; 微波的频率很高，其辐射效应明显，波动传输将很快的衰退; 当入射波与反射波相遇叠加时能形成波的干预现象其中包括驻波现象; 微波能量的空间分布同一般的电磁场能量一样，具有空间分布性质. 1.2 微波的特殊性质 微波有物理、化学、生物学效应，可用于各种目的，但应用最广泛的是微波加热，微波加热具有加热速度快、不需热传递、内外同热、无热惯性等独特性。 二 微波加热的原理 2.1 偶极子转动机理 介质是由许多一端带正电一端带负电的分子(或偶极子)组成，如果将介质放在两块金属板之间，自然状态下介质内的偶极子作杂乱运动和排列,如图所示 2.1 偶极子转动机理 当直流电压加到金属板上，两极之间存在一直流电场，介质内部的偶极子就重新排列，既带正电荷的一端趋向负极，带负电的一端趋向正极，形成有一定取向的有规则排列的极化分子,如下图所示 2.1 偶极子转动机理 如果将电场方向改变一下，则介质中偶极子取向也随之旋转180°. 若将外加直流电场换成一定频率的交流电，则加到两金属板上的电场就会以同样频率交替改变，介质中的偶极子也相应快速摆动，在2450MHz 的电场中，偶极子以4.9×109次/秒 的速度快速摆动。由于分子的热运动和相邻分子的相互作用，使偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动时受到干扰和阻碍，产生了类似摩擦的作用使杂乱无章运动的分子获得能量，以热的形式表现出来，介质的温度也随之升高。由于电磁能量是以波的形式辐射到介质内部，内外同时加热加热，无滞后效应体系受热均匀，在很短的时间内就能达到很高的温度，可大大加快反应速度缩短反应周期。微波辐射使极性分子高速旋转而产生热效应的同时，也改变了体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度。 二 微波加热的原理（二） 微波对物质的加热意味着将微波的电磁能转变为热能,转变的过程与物质内部分子等微观粒子的极化有着密切的关系。通常,一些介质材料由极性分子和非极性分子组成,在微波电磁场作用下,极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向,产生类似摩擦热,在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能,使介质温度出现宏观上的升高,这就是对微波加热最通俗的解释。 三 微波再生技术 活性炭作为一种易得和有效的吸附剂,广泛用于废水处理领域。除了单独活性炭的再生以外,有时也在活性炭中加入其他物质,这些物质在微波场中的变化,对活性炭的再生有多方面的影响,这就是所谓的微波再生技术。目前的研究表明,先将污染物吸附到活性炭或其他吸附剂上,然后再置于微波场中辐射,较直接置于微波场中辐射有更好的处理效果。 处理污水中的有机污染物常用的一种方法是活性炭吸附法,但吸附后的活性炭表面有机物却难以处理。而微波再生技术能有效地解吸活性炭表面的有机物,使活性炭再生并有利于有机物的消解和回收再利用。 四 微波诱导催化氧化 4.1 定义 有催化剂的存在，微波通过催化剂或其载体发挥其诱导作用，即消耗掉的微波能在诱导催化反应的发生。 四 微波诱导催化氧化 4.2 基本原理： 将高强度短脉冲微波辐射集聚到含有某种“敏感剂”（如铁磁金属及其化合物、活性炭等）的固体催化剂床表面上，由于表面金属点位选择性的被很快加热至很高温度（1400）。由于催化剂表面的不均匀性当微波照射时微波电磁场与催化剂的作用也不均匀作用最强处会产热点这些热点的温度比催化剂床的平均温度高许多当反应物分子与这些活性点接触时即可发生化学反应。有机物没有被直接加热，但当它们于受激发的表面点位接触时却发生反应。 五 微波在废水处理中的应用 微波辐射处理废水有两种方式 在某种能强烈吸收微波的敏化剂存在下直接用微波辐射处理废水 先将污染物吸附到活性炭或其它吸附剂上然后置于微波场中辐射使污染物降解 五 微波在废水处理中的应用 微波辐射协同H2O2氧化 微波辐射协同活性炭作用 微波辅助光催化氧化 微波杀菌除藻 微波处理污泥 5