微波技术在环境保护领域中的应用.pdf

2003年4月工业水处理Apr.,2003

第23卷第4期IndustrialWaterTreatmentVol.23No.4

微波技术在环境保护领域中的应用

王剑虹1,严莲荷1,周申范1,刘德宝2
(11南京理工大学水处理所,江苏南京210094;21唐山钢铁股份有限公司热轧薄板厂,河北唐山063020)

[摘要]对当前微波辐射技术在环保领域的应用和研究状况进行了综述,着重介绍了微波加热机理及其特点,
在废水、废气、固体废弃物的处理,环保材料的研制,环境监测等方面的应用,讨论了应用中存在的一些问题,并展
望了微波技术在环保领域的应用前景。
[关键词]微波;辐射加热机理;废水;固体废弃物;环境监测
[中图分类号]X509[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2003)04-0018-05
Applicationofthemicrowavetechnologytotheenvironmentalprotection
WangJianhong1,YanLianhe1,ZhouShenfan1,LiuDebao2
(11WaterTreatmentInstitution,NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094,China;
21TangshanIronandSteelCo.,Ltd.,Tangshan063020,China)
Abstract:Themicrowaveirradiationtechnologiesappliedtoenvironmentalprotectionissurveyed.Themecha2
nismandfeaturesofmicrowaveirradiationandthemicrowavetechnologiesappliedtowastewaterareemphasized
especially.Wastegasandwastesolidtreatment,environmentalprotectionmaterialsproductionandenvironmen2
talmonitorandtheproblemsofthetechnologiesarediscussedtheapplicableprospectofthemicrowavetechnolo2
gyintheenvironmentalprotection.
Keywords:microwave;irradiationmechanism;wastewater;wastesolid;environmentalmonitor

自1970年使用微波炉装置成功的处理核废料用大小与介质中离子的浓度和迁移率有关。因此,
以来,微波技术迅速扩展到了化学领域。而近十几离子迁移产生的微波能量损失依赖于离子的大小、
年来人们已经注意到微波在环境保护领域的应用潜电荷量和导电性,并受离子与溶液分子之间的相互
力。对微波加热机理及其特点,在废水、废气、固体作用的影响。
废弃物的处理,环保材料的研制,环境监测等方面都1.2偶极子转动机理
进行了广泛的研究,我们对微波辐射技术的发展方介质是由许多一端带正电,一端带负电的分子
向进行了展望,相信微波技术将会有广泛的应用前(或偶极子)组成。如果将介质放在两块金属板之
景,一旦工业化可以带来巨大的经济和社会效益。间,介质内的偶极子作杂乱运动,当直流电压加到金
1微波加热的机理和特点属板上,两极之间存在一直流电场,介质内部的偶极
微波是一种电磁能。可改变离子迁移和偶极子子重排,形成有一定取向的有规则排列的极化分子。
转动情况,但不引起分子结构改变,是非离子化的辐若将直流电换成一定频率的交流电,两极之间的电
射能。微波通常是指波长为1mm到1m之间(频场会以同样频率交替改变,介质中的偶极子也相应
率300～300000MHz)的电磁波,介于红外与无线快速摆动,在2450MHz的电场中,偶极子以4.9×
电波之间,而最常用的加热频率是2450MHz。一109次/s的速度快速摆动。由于分子的热运动和相
般来说,介质在微波场中的加热有两种机理,即离子邻分子的相互作用,使偶极子随外加电场方向的改
传导和偶极子转动。在微波加热的实际应用中,两变而作规则摆动时受到干扰和阻碍,产生了类似摩
种机理的微波能耗散同时存在。擦的作用,使杂乱无章运动的分子获得能量,以热的
1.1离子传导机理形式表现出来,介质的温度也随之升高。
离子传导是电磁场中可离解离子的导电移动,偶极子加热的效率与介质的弛豫时间、温度和
离子移动形成电流,由于介质对离子的阻碍而产生粘度有关。而温度和介质离子的迁移率、浓度及介
热效应〔1～3〕。溶液中所有的离子起导电作用,但作质的弛豫时间决定两