微波化学技术在废水处理中的运用分析

微波化学技术在废水处理中的运用分析

毛品梅

常州苏测环境检测有限公司213125

摘要：微波技术始于1930年代，最初应用于通信领域。之后有专家和学者将其导入了化学技术领域，逐渐形成了微波化学的新领域。微波化学是将微波应用于化学研究中的新的前沿学课题，是相关工作人员根据微波场的物质特性和相互作用机理上逐渐演变而来的。为了实现微波更好的功能，人们逐渐在越来越多的领域开始应用微波化学技术，废水处理就是其中非常重要的一个领域。基于此，本文对微波化学技术在废水处理中的运用展开了分析和探讨，仅供参考。

关键词：微波化学技术；废水处理；应用研究

前言

微波技术始于1930年代，最初应用于通信和雷达领域。微波具有高发热效率、高速快捷、节能以及省电的特性，不会产生热源与加热材料的直接接触，实际应用过程中能够实施选择性加热，简易控制，其优点是不断反映在社会和开发者进步中的科技。到1940年代，微波技术在食品加工、有机合成、中药提取、无机生产技术、环保与分析等领域中得以被广泛应用。近几十年，人们在环保领域开始注意到微波的潜在应用。废水、废气、固体废弃物处理和环境监测成功开始应用微波化学技术。这种技术在环保领域有着广泛的应用前景。本文对微波能源应用技术的开发方向进行了展望，旨在进一步推动微波化学技术的发展。

1微波加热的机理和特点

大自然的大部分物质是由极性分子和非极性的分子共同构成的。通常情况下，极性分子以自然状态和无秩序状态运行排列，不过当其处于电场或者磁场中时，会出现一定程度的位移。正电近于负电，负电近于正电。微波状态下分子运行状况非常迅捷，这样其就会在在短期限内形成较高的热量。微波化学技术指的是选择使用微波的这种效应来讲微波能传递给废水中的污染物，并促使其产生化学反应，从而使得废水中的一些有害物质进行快速降解和转化，实现废物分离，最终实现处理废水的目的。从某种程度上来讲，该技术的应用是废水处理中的一种新的革命。

2微波加速化学反应的机理

目前，关于微波化学技术的反应机理有两种意见：微波可以加速很多化学反应。其一，微波是提供化学反应的热量的手段。在某些特殊的反应条件下，分子不会受到高能量的刺激或破坏分子结合。第二，微波的化学反应的内部作用有很多理由。微波引起极性分子的热效应时，微波能吸收反应分子，并加强分子能量，以达到增加运动速率的效果。并且，电磁场对极性分子起作用，改变其运动模式，在提高速度的时候起重要的作用。不论哪种观点，都提出了化学物质的反应可以通过微波加速，这对于废水处理十分有效。

3微波消解的机理

消解是为了把所要测的成分从样品中提取出来，微波消解由于反应速率快、对能源消耗量少和降低环境污染程度等特点，所以样品常常被消解进行分析和处理。微波常常用酸和样品进行溶和，利用微波作用于样品内部，使内部温度升高，由于热量很难向外传递，所以样品被迅速溶解。因为样品的内部与外部被微波所作用，样品内部的粒子由于受到热效应的作用，导致粒子破裂，从而使消解液能够更好的与粒子反应。

4微波化学的特点

微波技术对于有机、无机化工合成技术有着很好的帮助和指导作用，具有反应速度快、能源消耗低等优点，传统的溶剂提取存在能源消耗大、耗材多、耗时长、效率低、污染大等缺点，但是微波萃取具有节能、污染小、试剂用量小、热效率高、加热速度快等特点，被称为“绿色提取工艺”。微波化学现在也已经被广泛应用于很多行业方面，对社会产生了良好的作用。

5微波化学应用研究进展

微波化学在一些有机合成方面，物理反应方面取得了很大的进展但是微波化学的研究还是处于实验和应用的初级阶段，在微波化学反应机理方面还没有形成完善的理论研究方法和研究系统。

6微波联用技术在有机废水处理中的研究进展

近些年来，微波技术被广泛应用于环境污染治理领域，在废水、废气、固体废弃物的处理和监测方面获得了很大进步。特别是在水处理领域，它所体现出的选择性快速加热、无二次污染和易与其他技术联用等特点使其成为近年来这一领域研究的热点。由于我国经济的快速发展，工业废水和城市污水中富含了大量的难降解有机污染物。有机废水因其耗氧性强、致毒性高等特点对环境水体的污染程度尤为严重，成为水污染治理领域的重点和难点，微波技术与一些新的废水处理技术联用开辟了处理难降解有机废水的新途径。

有机化合物对微波吸收效果不明显，所以需要某种强烈吸收微波的物质作“敏化剂”，即以这些物质作催化剂，在微波辐射下实现催化反应，达到处理有机废水的目的。研究发现，活性炭对微波有很强的吸收能力，具有作为某些化学反应的催化剂的特性，结合微波辐射可以实现一些催化反应。当用能量大于或等于半导体禁带宽度的紫外光照射半导体时，半导体表面将会产生高活性的电子-空穴对，电子与空穴分别与半导体表面吸附的物质或溶剂中物质发生氧化还原反应，促进有机物的降解。而在微波和光催化联合作用系统中，微波可促进半导体表面形成羟基，还可增强半导体表面的光吸收，抑制半导体表面电子与空穴的复合，从而加速了有机污染物的降解。生物法处理有机废水的时候虽然成本低，但是当处理高浓度有机废水的时候，常常会因为废水浓度高导致水中微生物菌群死亡，破坏水处理的效果。但是将微波技术引入到生物法中，利用微波辐射预处理高浓度废水，然后再进行微波深度处理，这样可以提高废水处理效率。

7微波化学技术在污水处理中的应用

分子的内部结构不会被微波所破坏，但是离子的移动和偶极子的转动会被影响，是非离子化的辐射能，而支持其的理论基础是电磁场理论。微波技术是20世纪30年代才开始兴起，开始的时候主要在通信、电视等方面被应用，但是在环境保护的方面很少被提及，当到了1986年在环境保护方面的潜能被发现的时候，微波技术才被开始使用。

在污水处理方面，微波化学通过敏化剂把热能以微波形式传递给水中的污染物，进而引发化学反应，水里的污染物被物理和化学作用，从而被达到降解、转化的目的，使水体达到净化的程度从而实现污水净化的目的，这将引领一场环保革命。在微波作用下污染物分子生成有机物阳离子，有机物阳离子和水分子通过微波作用发生离子交换，微波使阳离子和水分子发生作用生成水合氢离子和羟基，添加剂在微波的作用下，活性更高，添加剂和悬浮物生成沉降性强的聚凝絮体物沉淀，羟基和有机物在微波作用下生成有机物分子，添加剂和有机物分子在微波作用下生成沉淀。

8展望

综上所述，微波技术属于清洁的实验技术，几乎不消耗能源，不给环境带来负面影响。另外，由于微波技术的应用使反应速度变大，微波技术在化学的各个领域被广泛使用。其次，为了使这项技术更有效地起到目标的作用，关于微波技术的反应机构的研究变得最为重要。通过对反应机构的详细理解和影响反应的因子的仔细分析，设计了特别的微波化学反应装置。微波化学反应器的使用有助于更好地理解分析化学的领域。通过对微波化学机器的科学研究和持续的研究，实验结果实际上扩展到实际工业生产上，微波化学技术对人类来说是真是有益的，具有非常高的推广价值。

参考文献

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