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    詳解微波化學污水處理技術的原理
    2014-05-09
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      微波對流體中物質進行選擇性加熱,對吸波物質有低溫催化作用;加速流體中固、液分離作用;低溫殺菌作用;均勻加熱功能;迅速升溫作用;不產生二次污染等。微波化學污水處理技術是水處理領域中一場嶄新的革命,是一代具有突破性、創新性、廣譜性的水處理技術。微波化學污水處理技術不同于傳統的污水處理方法,它通過微波場對吸波物質的選擇性加熱、低溫催化、快速穿透等功能,達到去污除濁殺菌的效果。經微波化學污水處理技術處理后的水,可全部再利用,從而實現污水處理工程的實用、高效、節能、環保、低運行費用。
      
      微波化學污水處理技術的基礎是“極性分子理論”。外加微波場可使這些極性分子因趨向作用而發生頻率極高的振蕩運動,消耗能量而發熱。在微波場中物質的吸波與否和吸波強弱,與該物質的電性質有關。實驗證明,在單位體積的物質內被吸收的(轉化為熱能損耗)微波功率Pa,與電場(磁場)強度E、物質的損耗角正切tgδ和頻率f成正比關系。物質在微波場中吸收的微波能全部轉化為熱能,所以Pa即為單位時間內在單位體積物質中產生的能量。tgδ值與該物質的介電常數、介電損耗相關的量,而物質的介電常數、介電損耗又與該物質當時的其它多種因素相關。
      
      根據此“極性分子理論”,微波不僅可以加快化學反應,在一定條件下也能抑制反應的進行。除此之外,微波還可以改變反應的途徑。微波對化學反應的作用除了對反應加熱引起反應速率改變以外,還具有電磁場對反應分子間行為的直接作用而引起的所謂“非熱效應”。微波對反應的作用程度除了與反應類型有關外,還與微波的強度、頻率、調制方式及環境條件有關。此外,由于化學反應是一個非平衡系統,舊的物質在不斷消耗,新的物質在不斷生成,各相界面可能發生隨機的變化;與此同時系統的宏觀電磁特性也在發生變化,而且在微波輻射下這種變化還與所用的微波緊密相關。
      
      然而,許多有機化合物都不直接明顯地吸收微波,但可以利用某種強烈吸收微波的“敏化劑”把微波能傳給這些物質而誘發化學反應。利用這些“敏化劑”就可以在微波輻射下實現某些催化反應,這就是所謂微波誘導催化反應。高強度連續波微波輻射聚焦到某種“敏化劑”的表面,由于“敏化劑”表面點位與微波能的強烈相互作用,微波能將被轉變成熱能,從而使某些表面點位選擇性的被很快加熱至很高溫度(例如很容易超過1400℃)。盡管反應其中的水沒有明顯升溫,但已產生高溫高壓的作用,當水中的有機污染物與受激發的表面點位接觸時卻可發生反應?!懊艋瘎钡淖饔貌粌H僅在于把熱能聚焦,而且還可以借它與反應物和產物相互作用的選擇性而影響反應的進程。微波化學污水處理技術就是利用微波對化學反應的這些作用,對水中的污染物通過物理及化學作用進行降解、轉化,從而實現污水凈化的目的。
      
      1)微波能的化學作用:能夠極化水分子及有機化合物分子,使有機化合物與敏化劑之間形成過渡態產物,降低氧化和分解有害有機化合物所需要的活化能,使反應加速進行。
      
      2)微波能的物理作用:能夠加熱和極化水及污染物分子,提高氧化和分解有害有機化合物所需要的反應條件,達到反應所需要的活化能。
      
      3)能夠加熱和極化水及污染物分子,使絮凝劑與污染物之間形成的共聚物的沉淀反應更完全、更快速。
      
      微波在處理水中污染物的同時,也能殺滅水中的細菌、藻類等微生物。其作用原理是由于微波輻射的熱效應,即微波輻射場照射生物體,引起生物體組織器官的加熱作用而產生的生理影響和抑制、傷害作用。組成細胞的極性分子在外加微波場的作用下升溫發熱,從而導致生物體細胞組織溫度升高。當微波功率密度較大,生物體產熱過多,超過了體溫調節能力,生物體的溫度平衡功能失調,體溫上升,于是生物體發生生理功能紊亂并發生病理變化,進而死亡。
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