微波技術(shù)在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用研究

黃斌彧

【摘? 要】基于對(duì)微波技術(shù)在環(huán)境治理領(lǐng)域中應(yīng)用的研究，論文闡述了微波技術(shù)在環(huán)境治理中應(yīng)用的基本原理及影響因素，結(jié)合影響微波技術(shù)的因素，介紹了微波技術(shù)在土壤凈化中的應(yīng)用，對(duì)微波技術(shù)在固體廢棄物處理、電子垃圾處理、污泥處理、污水處理中應(yīng)用的措施進(jìn)行研究，全面闡述了在環(huán)境治理領(lǐng)域應(yīng)用微波技術(shù)的重要性。

【Abstract】Based on the research on the application of microwave technology in the field of environmental governance， this paper expounds the basic principles and affecting factors of the application of microwave technology in environmental governance. Combined with the factors affecting microwave technology， the paper introduces the application of microwave technology in soil purification， and studies the application measures of microwave technology in solid waste treatment， electronic waste treatment， sludge treatment and sewage treatment， and comprehensively elaborates the importance of applying microwave technology in the field of environmental governance.

【關(guān)鍵詞】微波技術(shù);污水處理;應(yīng)用

【Keywords】microwave technology; sewage treatment; application

【中圖分類號(hào)】X703.1;TN015? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0144-02

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境治理成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。例如，廢水處理可分為兩種方式，一種是生化處理，另一種是物化處理。在環(huán)境保護(hù)中，微波技術(shù)發(fā)揮很大的作用，不僅耗能量低，還能避免二次污染，受到環(huán)境保護(hù)行業(yè)的青睞。近年來，在環(huán)境污染治理中微波技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，微波處理技術(shù)具有良好的催化作用和穿透作用，同時(shí)，還能滅殺微生物。技術(shù)操作比較方便，處理時(shí)間短，不會(huì)發(fā)生二次污染，具有很大的應(yīng)用潛力。

2 微波技術(shù)在環(huán)境治理中應(yīng)用的基本原理及影響因素

2.1 微波技術(shù)在環(huán)境治理中應(yīng)用的基本原理

近年來，微波誘導(dǎo)氧化技術(shù)在環(huán)境工程中廣泛應(yīng)用，尤其是在水處領(lǐng)域中的應(yīng)用。例如，氣體中的二氧化硫、一氧化碳等有害氣體的消除，降解土壤中有機(jī)污染物以及溶液中有機(jī)污染物[1]。微波是指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，這種技術(shù)與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)相比，微波加熱具有選擇性、物料內(nèi)外同步加熱均勻等特性優(yōu)勢(shì)。對(duì)于微波加熱的機(jī)理通常有三種說法，每一種說法都會(huì)產(chǎn)生不同的作用。第一種說法，磁性物質(zhì)能夠在微波的作用下發(fā)生變化，這種變化有效遲滯作用熱能。第二種說法，極性分子受到微波電磁場(chǎng)的影響，將雜亂無章的分子隨之快速改變方向，加快分子運(yùn)動(dòng)。分子或原子的電子發(fā)生偏移，在一定程度上導(dǎo)致偶極子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，呈現(xiàn)正負(fù)極性。因?yàn)殡姶艌?chǎng)變化的頻率比較高，加快分子的擺動(dòng)，分子之間產(chǎn)生摩擦。第三種說法，微波磁場(chǎng)出現(xiàn)導(dǎo)電性材料，會(huì)出現(xiàn)電流。在微波輻射作用下，介質(zhì)的加熱效應(yīng)使內(nèi)部整體加熱，介質(zhì)內(nèi)部基本上不會(huì)存在溫度的梯度，所以證明介質(zhì)是均勻加熱的[2]。

2.2 微波技術(shù)在環(huán)境治理中應(yīng)用的影響因素

工業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著微波技術(shù)的出現(xiàn)，世界上誕生了第一臺(tái)多功能微波爐，并且在水處理領(lǐng)域中取得良好的應(yīng)用效果。近年來，在環(huán)境治理領(lǐng)域中，結(jié)合微波先進(jìn)技術(shù)，可以對(duì)土地凈化，對(duì)固體廢棄物、廢氣、廢水等進(jìn)行處理。但是在實(shí)施階段，微波技術(shù)會(huì)受到很多因素的影響;第一，頻率。在微波加熱的過程中，頻率越高，加熱速度就會(huì)越快，波長(zhǎng)就越短，穿透能力就越小。第二，物料的介電性質(zhì)。每個(gè)物料具有不同的介電系數(shù)和損耗角正切，介電系數(shù)和損耗角正切與吸收的微波成正比，正切越大，吸收的微波越多，加熱速度越快。第三，電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)功率越大，電場(chǎng)強(qiáng)度就越大，加熱速度也隨之加快。第四，物料的密度。物料密度越大，升溫速度越慢。第五，物料的比容熱。不同的物料比熱容也不同，所以升溫的速度也不一樣[3]。

3 微波技術(shù)在環(huán)境治理領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1 在土壤凈化中的應(yīng)用

土壤中有很多有機(jī)物質(zhì)，采用微波技術(shù)能夠降解土壤中的有機(jī)物質(zhì)。水分子對(duì)微波具有很強(qiáng)的吸收能力，當(dāng)土壤中含水量高時(shí)，主要是利用微波的輻射，進(jìn)行升溫蒸發(fā)，從而達(dá)到除水的目的，同時(shí)，還將易揮發(fā)的有機(jī)污染物蒸餾帶出土壤，污染物的揮發(fā)速度與土壤中的含水量具有很大關(guān)系。在低溫的環(huán)境下，可以結(jié)合微波加熱技術(shù)，將土壤中的甲苯進(jìn)行分解，結(jié)果表明微波輻射能夠除去土壤中容易揮發(fā)的有機(jī)污染物。要想增強(qiáng)土壤對(duì)微波的吸收能力，可以提高升溫速率，同時(shí)，可以在土壤中添加一定的活性炭，因?yàn)榛钚蕴磕軌蚣訌?qiáng)微波的吸收能力，在微波照射下，活性炭逐漸升溫，將熱能傳導(dǎo)至周圍的土壤，從而將污染物蒸餾出來。

3.2 在固體廢棄物處理中的應(yīng)用

針對(duì)一些廢舊的輪胎，可以采用熱分解法，與傳統(tǒng)的焚燒法相比，在真空等條件下，微波分解不會(huì)出現(xiàn)污染氣體排放的問題，處理時(shí)間短、效果好，同時(shí)，還能夠有效地減少煤煙的排放。常規(guī)的熱分解，常常因?yàn)榧訜釡囟炔粔颍罱K無法實(shí)現(xiàn)分解目的。采用微波加熱技術(shù)，加快溫度的上升速率，同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)再利用的目的[4]。

3.3 在電子垃圾處理中的應(yīng)用

利用微波技術(shù)可以處理舊印刷電路板等電子垃圾。首先將其破碎，然后采用微波加熱技術(shù)對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行加熱處理。當(dāng)溫度達(dá)到1400℃，玻璃纖維和金屬逐漸融化，形成玻璃物質(zhì)，待冷卻后，金、銀等金屬物質(zhì)以小珠的形式分離出來，進(jìn)行回收再利用，剩余的玻璃物質(zhì)可以當(dāng)作建筑材料，這樣有效實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用的目的。微波技術(shù)處理電子垃圾，不需要建立焚燒廠等設(shè)施，不僅有效降低成本投入，還提高工作效率，并將廢棄物體積減小50%，處理的過程中，不需要任何化學(xué)添加劑，不會(huì)造成二次污等。

3.4 在污水、污泥處理中的應(yīng)用

應(yīng)用微波技術(shù)處理污水和污泥與傳統(tǒng)技術(shù)相比，微波污水處理方法具有耗能低、占地面積小、沒有二次污染等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，還能起到殺菌作用，將污染水源轉(zhuǎn)化為綠色用水。微波技術(shù)在污水處理中應(yīng)用體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，將廢水中的污染物吸附到材料上，并置于微波場(chǎng)中輻射，達(dá)到污染物降解的目的;第二，可以直接采用微波輻射降解處理;第三，相關(guān)技術(shù)人員可研究一種焦化廢水，在不同環(huán)境溫度、污染流量和初始濃度等條件下，可以去除氨氮。結(jié)果分析，針對(duì)氨氮濃度為2400～11000mg的廢水，氨氮去除率高達(dá)到80%，微波技術(shù)能夠處理高濃度的有毒廢水[5]。微波能夠加快污泥有機(jī)物的水解，相關(guān)專家在污泥中添加微波能吸收物質(zhì)，使污泥在微波場(chǎng)中快速升溫，達(dá)到900℃，污泥明顯被微波的高溫分解。同時(shí)，可以利用微波輔助化解各種有害氣體，在污泥中采用活性炭作為微波吸收物質(zhì)輔助污泥熱解。由此說明，污泥熱解效能具有三個(gè)影響因素，分析污泥樣品量、活性炭比例以及微波功率等。結(jié)果表明，固體殘?jiān)瘴⒉ㄐ阅芰己?，同時(shí)，可以代替活性炭成為經(jīng)濟(jì)、高效的污泥微波熱解的主要材料。

3.5 在廢氣處理中的應(yīng)用

隨著工業(yè)化時(shí)代的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)工作的壓力日益增加，因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)中會(huì)排放一些有害氣體，例如，二氧化硫、氮氧化物等[6]。大氣中的二氧化硫是形成酸雨的主要化學(xué)物質(zhì)，同時(shí)，氮氧化物也是形成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)，在一定程度上危害到人們的生活環(huán)境。目前，應(yīng)用微波技術(shù)不僅可以有效地分解氮氧化物，還能夠處理二氧化硫，收集廢氣中的炭顆粒[7]。

4 結(jié)語

總而言之，在環(huán)境治理領(lǐng)域中微波技術(shù)具有高效節(jié)能、易于控制、無二次污染等優(yōu)勢(shì)，在未來發(fā)展中，能夠占領(lǐng)先鋒[8]。但是微波技術(shù)在環(huán)境保護(hù)的一些領(lǐng)域中還處于試驗(yàn)階段，因?yàn)橛绊懸蛩剌^多，需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行研究和創(chuàng)新，探尋最優(yōu)質(zhì)的吸波材料，充分利用微波技術(shù)提高環(huán)保工作效率，降低工作成本，并逐步實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

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