微波技术在环境治理领域的应用研究
来源:用户上传
作者:黄斌彧
【摘 要】基于对微波技术在环境治理领域中应用的研究，论文阐述了微波技术在环境治理中应用的基本原理及影响因素，结合影响微波技术的因素，介绍了微波技术在土壤净化中的应用，对微波技术在固体废弃物处理、电子垃圾处理、污泥处理、污水处理中应用的措施进行研究，全面阐述了在环境治理领域应用微波技术的重要性。
【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.
【关键词】微波技术;污水处理;应用
【Keywords】microwave technology; sewage treatment; application
【中图分类号】X703.1;TN015 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）03-0144-02
1 引言
随著科学技术的发展，环境治理成为社会关注的热点。例如，废水处理可分为两种方式，一种是生化处理，另一种是物化处理。在环境保护中，微波技术发挥很大的作用，不仅耗能量低，还能避免二次污染，受到环境保护行业的青睐。近年来，在环境污染治理中微波技术得到广泛应用，微波处理技术具有良好的催化作用和穿透作用，同时，还能灭杀微生物。技术操作比较方便，处理时间短，不会发生二次污染，具有很大的应用潜力。
2 微波技术在环境治理中应用的基本原理及影响因素
2.1 微波技术在环境治理中应用的基本原理
近年来，微波诱导氧化技术在环境工程中广泛应用，尤其是在水处领域中的应用。例如，气体中的二氧化硫、一氧化碳等有害气体的消除，降解土壤中有机污染物以及溶液中有机污染物[1]。微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，这种技术与传统的加热技术相比，微波加热具有选择性、物料内外同步加热均匀等特性优势。对于微波加热的机理通常有三种说法，每一种说法都会产生不同的作用。第一种说法，磁性物质能够在微波的作用下发生变化，这种变化有效迟滞作用热能。第二种说法，极性分子受到微波电磁场的影响，将杂乱无章的分子随之快速改变方向，加快分子运动。分子或原子的电子发生偏移，在一定程度上导致偶极子发生运动，呈现正负极性。因为电磁场变化的频率比较高，加快分子的摆动，分子之间产生摩擦。第三种说法，微波磁场出现导电性材料，会出现电流。在微波辐射作用下，介质的加热效应使内部整体加热，介质内部基本上不会存在温度的梯度，所以证明介质是均匀加热的[2]。
2.2 微波技术在环境治理中应用的影响因素
工业生产过程中，随着微波技术的出现，世界上诞生了第一台多功能微波炉，并且在水处理领域中取得良好的应用效果。近年来，在环境治理领域中，结合微波先进技术，可以对土地净化，对固体废弃物、废气、废水等进行处理。但是在实施阶段，微波技术会受到很多因素的影响;第一，频率。在微波加热的过程中，频率越高，加热速度就会越快，波长就越短，穿透能力就越小。第二，物料的介电性质。每个物料具有不同的介电系数和损耗角正切，介电系数和损耗角正切与吸收的微波成正比，正切越大，吸收的微波越多，加热速度越快。第三，电场强度。电场功率越大，电场强度就越大，加热速度也随之加快。第四，物料的密度。物料密度越大，升温速度越慢。第五，物料的比容热。不同的物料比热容也不同，所以升温的速度也不一样[3]。
3 微波技术在环境治理领域的具体应用
3.1 在土壤净化中的应用
土壤中有很多有机物质，采用微波技术能够降解土壤中的有机物质。水分子对微波具有很强的吸收能力，当土壤中含水量高时，主要是利用微波的辐射，进行升温蒸发，从而达到除水的目的，同时，还将易挥发的有机污染物蒸馏带出土壤，污染物的挥发速度与土壤中的含水量具有很大关系。在低温的环境下，可以结合微波加热技术，将土壤中的甲苯进行分解，结果表明微波辐射能够除去土壤中容易挥发的有机污染物。要想增强土壤对微波的吸收能力，可以提高升温速率，同时，可以在土壤中添加一定的活性炭，因为活性炭能够加强微波的吸收能力，在微波照射下，活性炭逐渐升温，将热能传导至周围的土壤，从而将污染物蒸馏出来。 3.2 在固体废弃物处理中的应用
针对一些废旧的轮胎，可以采用热分解法，与传统的焚烧法相比，在真空等条件下，微波分解不会出现污染气体排放的问题，处理时间短、效果好，同时，还能够有效地减少煤烟的排放。常规的热分解，常常因为加热温度不够，最终无法实现分解目的。采用微波加热技术，加快温度的上升速率，同时，还能够实现循环再利用的目的[4]。
3.3 在电子垃圾处理中的应用
利用微波技术可以处理旧印刷电路板等电子垃圾。首先将其破碎，然后采用微波加热技术对有害物质进行加热处理。当温度达到1400℃，玻璃纤维和金属逐渐融化，形成玻璃物质，待冷却后，金、银等金属物质以小珠的形式分离出来，进行回收再利用，剩余的玻璃物质可以当作建筑材料，这样有效实现循环再利用的目的。微波技术处理电子垃圾，不需要建立焚烧厂等设施，不仅有效降低成本投入，还提高工作效率，并将废弃物体积减小50%，处理的过程中，不需要任何化学添加剂，不会造成二次污等。
3.4 在污水、污泥处理中的应用
应用微波技术处理污水和污泥与传统技术相比，微波污水处理方法具有耗能低、占地面积小、没有二次污染等优势，同时，还能起到杀菌作用，将污染水源转化为绿色用水。微波技术在污水处理中应用体现在三个方面：第一，将废水中的污染物吸附到材料上，并置于微波场中辐射，达到污染物降解的目的;第二，可以直接采用微波辐射降解处理;第三，相关技术人员可研究一种焦化废水，在不同环境温度、污染流量和初始浓度等条件下，可以去除氨氮。结果分析，针对氨氮浓度为2400～11000mg的废水，氨氮去除率高达到80%，微波技术能够处理高浓度的有毒废水[5]。微波能够加快污泥有机物的水解，相关专家在污泥中添加微波能吸收物质，使污泥在微波场中快速升温，达到900℃，污泥明显被微波的高温分解。同时，可以利用微波辅助化解各种有害气体，在污泥中采用活性炭作为微波吸收物质辅助污泥热解。由此说明，污泥热解效能具有三个影响因素，分析污泥样品量、活性炭比例以及微波功率等。結果表明，固体残渣吸收微波性能良好，同时，可以代替活性炭成为经济、高效的污泥微波热解的主要材料。
3.5 在废气处理中的应用
随着工业化时代的发展，环境保护工作的压力日益增加，因为在工业生产中会排放一些有害气体，例如，二氧化硫、氮氧化物等[6]。大气中的二氧化硫是形成酸雨的主要化学物质，同时，氮氧化物也是形成光化学烟雾的主要物质，在一定程度上危害到人们的生活环境。目前，应用微波技术不仅可以有效地分解氮氧化物，还能够处理二氧化硫，收集废气中的炭颗粒[7]。
4 结语
总而言之，在环境治理领域中微波技术具有高效节能、易于控制、无二次污染等优势，在未来发展中，能够占领先锋[8]。但是微波技术在环境保护的一些领域中还处于试验阶段，因为影响因素较多，需要相关技术人员进行研究和创新，探寻最优质的吸波材料，充分利用微波技术提高环保工作效率，降低工作成本，并逐步实现绿色可持续发展。
【参考文献】
【1】唐庚飞.污水处理中化学技术的运用研究[J].当代化工研究，2018（8）：27-28.
【2】张苗苗.微波耦合磁性复合材料诱导催化降解染料废水的实验研究[J].济南：山东大学，2017.
【3】巨宝庆.微波能污水、污泥处理技术在生活污水处理中的应用[J].城市道桥与防洪，2017（4）：113-115.
【4】刘运胜，刘继先，孙华章.微波技术应用于污水处理领域的研究及展望[J].绿色科技，2016（6）：36-38.
【5】冯文煊，施文健，刘剑青，等.微波技术在污水处理中的研究进展和应用[J].环境污染与防治，2014，36（1）：73-79.
【6】赵伟，刘希涛.微波-活性炭联合作用在污染控制中的应用[J].环境工程学报，2009（7）：3-9.
【7】郭文玲，赵杉林，纪绪强，等.微波辐射脱除柴油中碱性氮化物实验研究[J].化工科技，2006，14（2）：32-35.
【8】姜思朋，王鹏，张国宇，等.微波诱导氧化法处理BF-BR染料废水[J].中国给水排水，2004，20（4）：13-15.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/3/view-15262445.htm
