微波氧化技术PPT课件

微波是电磁波，它是具有电磁波的诸如反射、 透射、干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波进 行能量传输等波动特性，这就决定了微波的产 生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的 无线电、交流电。
在微波领域中，通常应用所谓“场”的概念来 分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、 阻抗、驻波等作为微波测量的基本量。
4 微波诱导催化氧化技术(MIOP)
Microwave Induced Oxidation Process
4.1 微波诱导催化反应基本原理
许多有机化合物都不直接明显地吸收微波，但 可利用某种强烈吸收微波的“敏化剂”把微波 能传给这些物质而诱发化学反应。如果选用这 种“敏化剂”作催化剂载体，就可以在微波照 射下实现某些催化反应，这就是微波诱导催化 反应。
7 微波环境分析技术
溶样、消解
8 微波辅助提取技术
微波萃取的原理
它的原理是在微波场中，吸收微波能力的差异 使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些 组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基 体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波 吸收能力相对差的萃取剂中。
目前，除主要用于环境样品预处理外，还用于 生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。 在国内，微波萃取技术用于中草药提取这方面 的研究报道还比较少。
1 微波介绍
微波是一种电磁波，波长范围没有明确界限， 一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段， 也就是波长从1mm 到1m 左右，频率范围从 300 MHz 到300 GHz，由于微波的频率很高， 所以亦称为超高频电磁波。
微波与工业用电和无线电中波广播的频率与波 长范围比较如表1 所示。
因为微波的应用极为广泛，为了避免相互间 的干扰，供工业、科学及医学使用的微波频段 （如表2 所示）是不同的。目前只有915MHz 和2450MHz 被广泛使用，在较高的两个频率 段还没有合适的大功率工业设备。
微波萃取的机理可从以下3个方面来分析： ①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到 达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。
②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分 子由固体内部向固液界面扩散的速率。
③在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基 体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被 选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系 中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收 能力相对较差的萃取溶剂中。
采用微波诱导催化还原技术，让含有5% SO2 或25% NO的空气通过在脉冲微波辐射下的催 化剂（Ni-1401），SO2即可被分解而释放出 氧和硫；NO几乎可以被完全去除，产物为O2、 N2以及少量的N2O。类似的技术还可以用于气 态、液态和固态卤代烃类化合物的脱卤处理。
5.2 微波诱导催化与有机污染物去除 许多有机化合物都不能直接明显地吸收微波，
6.2 微波的非热效应
微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应， 如电效应、磁效应及化学效应等。
在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子 会产生变形和振动，使细胞膜功能受到影响， 使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生 物作用改变，进而可影响中枢神经系统等。
6.3 微波杀菌的机理
微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应 的共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使 蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的 条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电 场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周 围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性 能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢， 细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。 此外，微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖 的核酸[RNA]和脱氧核糖核酸[DNA]，是由若 干氢键松弛，断裂和重组，从而诱发遗传基因 突变，或染色体畸变甚至断裂。
3 微波加热的原理
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波， 被加热介质物料中的水分子是极性分子。
它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取 向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相 互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为 介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和 膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的 目的。
因此，所用的催化剂或其载体必须要与所加 微波能发生强烈的相互作用。
4.2 微波诱导催化反应的催化剂和载体
金属催化剂
S区金属氧化物
P区金属氧化物和过渡金属氧化物
5 微波诱导催化技术在污染治理中的应用 5.1微波诱导SO2和NOx还原与酸气污染物治理
目前，去除SO2污染的方法大都采用氧化法， 将SO2氧化后中和除去。
虽然反应器中有机试剂不会被微波直接加热， 但它们与受激发的表面激发点位接触时却可发 生反应。通过控制微波脉冲的辐射时间就可以 控制催化剂表面的温度。
在微波诱导催化反应中，微波主要是与催化 剂或其载体发生作用将其激活，随后被激活的 催化剂再催化相应反应的进行。
从微波诱导催化反应的历程来看，微波首先 是与催化剂或其载体相作用，被激活后再催化 有关反应。
与普通微波加热效应引起反应加速的情况有所 区别，它不但有微波辐射，还有催化剂的参与， 并通过催化剂诱导了反应的进行。
微波诱导催化反应的基本原理可简述如下： 将高强度短脉冲的微波辐射通过聚焦到含有某 种“敏化剂”（如铁磁金属）的固体催化剂床 表面上，由于表面金属点位与微波能的强烈作 用，微波能将变成热能，从而使某些表面点位 选择性被很快加热至很高温度。
但可以利用某种强烈吸收微波的“敏化剂”把 微波能传递给这些有机物而诱发微波诱导催化 反应，实现对有机污染物的氧化去除。
6 微波杀菌消毒技术 6.1 微波的热效应
微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物 组织或系统受热而对生物体产生的生理影响。

热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电 场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体 内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化 为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运 动能量增加。、
具体说来有以下几点：
（1）在研究微波问题时，应使用电磁场的概念， 许多高频交变电磁场的效益不能忽略。
➢
热惯性小
➢ 似光性和似声性
➢ 非电离性
➢ 信息性
2 微波的产生
微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特 殊的器件来获得。
可以产生微波的器件主要分为两大类：
半导体器件和电真空器件。
电真空器件称之为电子管。