微波活性炭再生技術(shù)介紹

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1、

2、微波活性炭再生介紹1一、概述本章將專門介紹微波在非通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。所謂非通信領(lǐng)域，指的是僅僅利用微波功率和能量與物質(zhì)的相互作用，使該物質(zhì)產(chǎn)生物理或狀態(tài)上的變化，如加熱、脫水、干燥、發(fā)泡、膨化、煮白、固色、燒結(jié)、焊接、焙燒、熔融、改性、沉積、燒蝕、殺菌、消毒、冶煉、脫蠟、硫化、脫硫、萃取、消解……技術(shù)領(lǐng)域，即利用微波功率在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、高新科技領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)等方面的非常廣泛的應(yīng)用。在本章中將不涉及信息的交換、存儲(chǔ)、傳輸或傳播、信息的轉(zhuǎn)換等有關(guān)內(nèi)容，因此純粹是一種微波功率的應(yīng)用。由于電磁波頻譜

3、資源的有限性，20世紀(jì)初人類發(fā)明了真空二極管和三極管后，從20～30年代開始，人們利用電磁波相繼發(fā)明了無線電通信、無線電廣播、電視、雷達(dá)、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等，這些發(fā)明給人們的物質(zhì)文明和精神生活帶來了巨大的變化。20世紀(jì)是無線電電子學(xué)蓬勃發(fā)展的黃金時(shí)代，前半葉是真空電子學(xué)和電子管時(shí)代，后半葉則是半導(dǎo)體和集成電路迅速發(fā)展的微電子時(shí)代。最后20年中，微機(jī)和光通信技術(shù)的興起，形成了兩個(gè)極具規(guī)模的龐大產(chǎn)業(yè)。從此，個(gè)人電腦和移動(dòng)通信進(jìn)入了空前高速發(fā)展的新時(shí)期。為了使這些應(yīng)用互不干擾，“世界無線電大會(huì)”（一個(gè)國

4、際性組織）對(duì)每一種無線電應(yīng)用技術(shù)所使用的電磁波的頻率都規(guī)定了具體的范圍，不得超越。對(duì)于微波在非通信領(lǐng)域中的應(yīng)用，1966年在加拿大成立的“國際微波功率協(xié)會(huì)”規(guī)定了工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療（ISM）可使用的頻率。1979年，世界無線電大會(huì)正式公布了這一國際標(biāo)準(zhǔn)，詳見表4-1。表4-1　工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療（ISM）使用的頻率目前世界上普遍采用其中的915MHz和2450MHz兩個(gè)主要頻率標(biāo)準(zhǔn)，我國也是如此；只有英國采用896MHz，俄羅斯及東歐一些國家則采用2375MHz的頻率?；叵胍幌率澜缟系谝慌_(tái)微波爐不正是使用915

5、MHz和2450MHz這兩個(gè)工作頻率嗎？也許IMPI正是考慮到這個(gè)歷史事實(shí)，才制定了上述國際標(biāo)準(zhǔn)。由于移動(dòng)通信的飛越發(fā)展，波段擁擠，不得不向上述兩個(gè)廣泛使用的民用頻率標(biāo)準(zhǔn)靠近，再加上藍(lán)牙技術(shù)的需要，915MHz和2450MHz兩個(gè)波段正受到愈來愈大的挑戰(zhàn)，今后會(huì)產(chǎn)生什么情況，目前還難以預(yù)測(cè)！

6、1二、微波加熱原理自然界中任何物質(zhì)（包括固體、液體、氣體）在微波電磁場(chǎng)的作用下，都會(huì)與其發(fā)生相互作用，這種相互作用的效果是多種多樣的。例如物體被加熱，產(chǎn)生溫升，使物料脫水，干燥，膨化，發(fā)泡，解凍，消解，萃取；使材料改性

7、，可用于蔬菜煮白，食品滅菌；使橡膠硫化或脫硫，可用于燒結(jié)，烘烤；使染料固色，可用做食物烹飪……其中最重要和最主要的作用是微波加熱，其他許多作用都或多或少地與微波加熱有關(guān)。因此，在介紹微波的各種應(yīng)用之前，有必要重點(diǎn)介紹一下微波加熱原理，這樣才能更好地理解微波有如此之多的神奇功效！作為材料的基本特性，包括它的機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能、介電特性等多種，但對(duì)微波加熱而言，其中介質(zhì)的介電性能卻是最基本、最主要的。大家對(duì)介電特性又是最陌生的，因此有必要對(duì)這一特性稍作詳細(xì)的介紹。只有這樣才能弄清微波為什么能對(duì)一些物料

8、加熱？而對(duì)另一些物料加熱效果不好？有些物料則根本無法加熱，像水、酒精、脂肪、蛋白質(zhì)等在微波作用下能迅速升溫；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溫度，或只有微小的溫升；又像金屬這類導(dǎo)體，微波卻從其表面上被反射回去了，無法進(jìn)入其中，或只能進(jìn)入極微小的厚度中。這也就是為什么家用微波爐總是用各種金屬板如鍍鋅鐵皮或不銹鋼板作為爐體材料，而將爐門把加熱食物的微波屏蔽在爐內(nèi)，不讓微波外泄的道理所在。任何物質(zhì)都是由分子組成的，而分子是由原子組成的，原子又由帶正電的原子核和環(huán)繞原子核作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的多層電

9、子軌道組成的。在常態(tài)下，原子中的正負(fù)電荷總量相等，正負(fù)電荷的重心重合，因此對(duì)外不顯電性，或者說是一種中性結(jié)構(gòu)，對(duì)由大量這種原子形成的分子，當(dāng)然也呈中性狀態(tài)，這是從外界感知的宏觀表象；但是，當(dāng)這些材料處在直流靜電場(chǎng)或交變電場(chǎng)作用下又如何呢？先來看一下在直流靜電場(chǎng)（即對(duì)時(shí)間是不變的固定的電場(chǎng)，例如在兩塊平板金屬間夾有一層一定厚度的材料時(shí)，如在兩金屬板上加上直流電壓，其中建立起來的電場(chǎng)即稱為靜電場(chǎng)）作用下，材料中的分子、原子及電子會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？1）在外加直流靜電場(chǎng)作用下，原子中外層軌道上的電子云相對(duì)原子核

10、產(chǎn)生了相對(duì)位移，這種位移的結(jié)果使原子中正負(fù)電荷的重心重合狀態(tài)發(fā)生了改變，導(dǎo)致了重心的偏離。換句話說，正電荷的原子核和外層軌道上眾多電子的物理重心不再相互重合了，因而對(duì)外呈現(xiàn)出這種由于正負(fù)電荷重心不重合而出現(xiàn)的偶電矩（或稱為偶極子），這一電學(xué)過程稱之為“極化”，并且為了與下述其他極化相區(qū)別，這里將上述過程稱為“電子極化”現(xiàn)象。這種極化產(chǎn)生的偶電矩對(duì)外電場(chǎng)非常敏感，建立和消除極化的時(shí)間都極短，約為10?16～10?1