微波活性炭再生专业技术介绍

微波活性炭再生介绍

1一、概述

本章将专门介绍微波在非通信领域中的应用。所谓非通信领域,指的是仅仅利用微波功率和能量与物质的相互作用,使该物质产生物理或状态上的变化，如加热、脱水、干燥、发泡、膨化、煮白、固色、烧结、焊接、焙烧、熔融、改性、沉积、烧蚀、杀菌、消毒、冶炼、脱蜡、硫化、脱硫、萃取、消解……技术领域，即利用微波功率在工业、农业、交通运输业、高新科技领域、医疗卫生事业等方面的非常广泛的应用。在本章中将不涉及信息的交换、存储、传输或传播、信息的转换等有关内容,因此纯粹是一种微波功率的应用。

由于电磁波频谱资源的有限性,２0世纪初人类发明了真空二极管和三极管后，从２0～30年代开始，人们利用电磁波相继发明了无线电通信、无线电广播、电视、雷达、卫星通信、移动通信、互联网等，这些发明给人们的物质文明和精神生活带来了巨大的变化。20世纪是无线电电子学蓬勃发展的黄金时代，前半叶是真空电子学和电子管时代,后半叶则是半导体和集成电路迅速发展的微电子时代。最后20年中,微机和光通信技术的兴起，形成了两个极具规模的庞大产业。从此,个人电脑和移动通信进入了空前高速发展的新时期。为了使这些应用互不干扰,“世界无线电大会”(一个国际性组织）对每一种无线电应用技术所使用的电磁波的频率都规定了具体的范围,不得超越。对于微波在非通信领域中的应用,1９66年在加拿大成立的“国际微波功率协会”规定了工业、科学、医疗(ISM)可使用的频率。1979年，世界无线电大会正式公布了这一国际标准,详见表４-1。

表４－１工业、科学、医疗（ISM)使用的频率

目前世界上普遍采用其中的9１5MHz和２4５０MＨz两个主要频率标准，我国也是如此;只有英国采用896MHz,俄罗斯及东欧一些国家则采用2３7５MHｚ的频率。回想一下世界上第一台微波炉不正是使用91５ＭＨz和2４5０MHz这两个工作频率吗？也许IＭPI正是考虑到这个历史事实,才制定了上述国际标准。由于移动通信的飞越发展,波段拥挤,不得不向上述两个广泛使用的民用频率标准靠近，再加上蓝牙技术的需要,９15ＭHｚ和2450MＨｚ两个波段正受到愈来愈大的挑战，今后会产生什么情况,目前还难以预测!

2二、微波加热原理

自然界中任何物质（包括固体、液体、气体)在微波电磁场的作用下,都会与其发生相互作用，这种相互作用的效果是多种多样的。例如物体被加热,产生温升，使物料脱水，干燥,膨化，发泡，解冻，消解,萃取;使材料改性,可用于蔬菜煮白，食品灭菌；使橡胶硫化或脱硫,可用于烧结，烘烤；使染料固色,可用做食物烹饪……其中最重要和最主要的作用是微波加热，其他许多作用都或多或少地与微波加热有关。因此,在介绍微波的各种应用之前，有必要重点介绍一下微波加热原理,这样才能更好地理解微波有如此之多的神奇功效!

作为材料的基本特性,包括它的机械性能、物理性能、化学性能、介电特性等多种，但对微波加热而言,其中介质的介电性能却是最基本、最主要的。大家对介电特性又是最陌生的，因此有必要对这一特性稍作详细的介绍。只有这样才能弄清微波为什么能对一些物料加热？而对另一些物料加热效果不好？有些物料则根本无法加热,像水、酒精、脂肪、蛋白质等在微波作用下能迅速升温;像玻璃陶瓷、四氯化碳、聚乙烯等在微波作用下能保持原有的温度,或只有微小的温升;又像金属这类导体,微波却从其表面上被反射回去了,无法进入其中,或只能进入极微小的厚度中。这也就是为什么家用微波炉总是用各种金属板如镀锌铁皮或不锈钢板作为炉体材料，而将炉门把加热食物的微波屏蔽在炉内,不让微波外泄的道理所在。

任何物质都是由分子组成的,而分子是由原子组成的,原子又由带正电的原子核和环绕原子核作高速旋转运动的多层电子轨道组成的。在常态下，原子中的正负电荷总量相等，正负电荷的重心重合，因此对外不显电性,或者说是一种中性结构，对由大量这种原子形成的分子,当然也呈中性状态,这是从外界感知的宏观表象；但是,当这些材料处在直流静电场或交变电场作用下又如何呢？先来看一下在直流静电场（即对时间是不变的固定的电场，例如在两块平板金属间夹有一层一定厚度的材料时，如在两金属板上加上直流电压,其中建立起来的电场即称为静电场）作用下,材料中的分子、原子及电子会发生什么样的变化呢？

1)在外加直流静电场作用下,原子中外层轨道上的电子云相对原子核产生了相对位移,这种位移的结果使原子中正负电荷的重心重合状态发生了改变,导致了重心的偏离。换句话说，正电荷的原子核和外层轨道上众多电子的物理重心不再相互重合了,因而对外呈现出这种由于正负电荷重心不重合而出现的偶电矩(或称为偶极子)，这一电学过程称之为“极化”,并且为了与下述其他极化相区别,这里将上述过程称为“电子极化”现象。这种极化产生的偶电矩对外电场非常敏感，建立和消除极化的时间都极短，约为1０？16~1０?１5s左右,也就是说此时间与光波的周期相当。因而,人们有时把这种极化又称为“光极化”或“光频极化”。任何物质,不管是固体、液体或气体都会产生这种极化。由于这种极化发生在光学频段,因此在微波波段不会产生与微波的相互作用。

2)另一种极化称之为“原子极化”或“离子极化”,这是一种在外电场作用下由原子团或离子相对位移引起的。建立或消除时间与晶格振动具有相同的数量级，即约为１0?1３～10?12 s,比电子极化时间略长。因此,处在可见光外的红外线光频上，仍称为“光频极化”。由于离子相对位移只产生于固体的离子晶体中,因而液体和气体是不会产生离子极化的。

3）第三种极化称为“偶极子极化”，它是一种只在极性电介质中才会有的极化现象。在无外电场作用下，这类材料中分子本身正负电荷分离,并且具有一定大小的偶电矩,只不过这时由于偶极子杂乱无章随机地分布着,如图4-1所示。这样就导致了这些本身具有偶电矩的偶极子从宏观角度看仍然呈现中性状态,是一种不带任何电性的材料。然而在外电场作用