mae萃取原理
微波辅助萃取全部全解ppt课件
4.温度差: 是被提取组分扩散与传质的前提，没有浓度差或 浓度差很小，提取过程就不能进行
5.温度: 由于存在微波下的分子运动，因而温度不需要与传 统提取工艺过程中的一样高；也可能导致体系温度过度上 升，为减小温度的影响，可将微波提取过程分次进行 微波萃取在不同温度下的提取效果是不同的，当其他条件 一样时，热态比冷态的提取效果要好
微波辅助萃取 （Microwave Aided Extraction，MAE)
• 微波辅助萃取又称微波萃取(MAE)，是微波和传统的溶剂 萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法，因其具有快速 、高效、省溶剂、环境友好等优点，微波萃取是在有机分 析中得到了广泛的应用。
微波萃取机理
• 微波萃取技术是将微波技术和萃取技术相结合，利用极性 分子可以迅速吸收微波能量来加热一些具有极性的溶剂， 达到萃取样品中目标化合物、分离杂质的目的。微波加热 不同于一般的常规加热方式，常规加热是由外部热源通过 热辐射由表及里的传导方式加热。微波加热是材料在电磁 场中由介质吸收引起的内部整体加热。微波加热意味着将 微波电磁能转变成热能，其能量是通过空间或介质以电磁 波的形式来传递的，对物质的加热过程与物质内部分子的 极化有着密切的关系。
中
中
的
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应
应
中 的 应
用
用
用
食品分析
食 旧方法 用 色 素 的 提 取
新方法
天然食用色素制备方法大致可分为溶剂提取法、组织 培养法、粉碎法，压榨法、酶反应法、微生物，发酵 法和人工化学合成天然色素法等。其中最常用的方法 是溶剂提取法即浸取法, 但传统的浸取方法存在着浸 取时间长、劳动强度大、原料预处理能耗大、热敏性 组分易破坏等缺点
1. 微波革取用于天然产物提取的应用前景 2. 进一步缩短样品处理的时间 3. 进一步探讨萃取机理 4. 开发微波萃取新技术和其他技术联用 5. 开发微波萃取在线检测新技术 6. 将微波萃取的实验室研究扩大为工业化研究
微波协助萃取的方法原理
微波协助萃取的方法原理
微波协助萃取（Microwave-assisted extraction, MAE）是一种新的样品萃取技术，
能够在短时间内从固体样品中萃取目标化合物。
MAE技术在环境、农业、生物和食品科学
中广泛应用，其优点主要表现在提高提取效率、缩短提取时间和减少有毒有害深度溶剂的
使用等方面。
MAE是利用微波电磁波的加热作用，在特定条件下改变样品中化合物的物理状态，改
善物质的扩散速度和提取速度，从而加速萃取过程。
具体来说，MAE须知样品与溶剂被转
移到微波反应瓶，该瓶能够吸收微波发射的能量，使溶剂快速加热到超过溶解化合物的温度，从而提取化合物。
MAE技术的优点在于其高效、快速和可靠的萃取效果。
相比传统的萃取方法，MAE能够显著缩短提取时间，提高提取效率和减少深度溶剂的使用量。
此外，MAE也能够获得高温、高压、高速度和高分辨率的萃取效果，同时减少了样品微生物污染的风险。
MAE技术的萃取效率受到很多因素的影响，比如微波功率、萃取时间、溶剂种类和比例、固相萃取（SPE）纯化等。
其中，微波功率是最重要的因素之一，通常情况下，微波功率越高，提取效果也就越好。
而萃取时间和溶剂种类比例则需根据具体实验条件灵活调整，以达到最佳的萃取效果。
最后需要注意的是，MAE技术的萃取过程必须进行完整的控制和监测，避免微波加热
过程中发生了爆炸或雷击事故，还需要谨慎选择微波瓶、溶剂和电器等设备，保证实验的
安全性和准确性。
微波萃取技术
微波萃取技术摘要：微波萃取技术区别于传统的溶剂萃取，作为一种新型高效的萃取技术，是近年来的研究热门课题。
微波可以穿透萃取介质,直接加热物料,能缩短萃取时间和提高萃取效率。
本文对近年的微波萃取技术以及其研究做了综述,介绍了微波萃取的特点，主要影响因素及其应用.关键词：微波；微波萃取；高效Technology of Microwave Assisted ExtractionAbstract：Microwave assisted extraction has attracted growing interest as it allows rapid extractions of solutes from solid matrices in recent years, with high extraction efficiency comparable to that of the classical techniques. Microwave assisted extraction consists of heating the extraction in contact with the sample with microwaves energy。
But unlike classical heating, microwaves heat all the samples simultaneously without heating the vessel。
Therefore，the solution reaches its boiling point very rapidly, leading to very short extraction time。
This review gives a brief presentation of the theory of microwave and extraction systems. A discussion of themain parameters that influence the extraction efficiently, and its applications．Key Words: Microwave ； Microwave assisted extraction; efficiency溶剂萃取是重要的传质单元操作]1[，其基本原理是通过溶质在两种互不相溶（或部分互溶）的液相之间不同的分配性质来实现液体混合物中某一单独或多种组分的分离或提纯。
微 波 萃 取 技 术
常规的微波萃取方法是把极性溶剂(如 丙酮)或极性溶剂和非极性溶剂混合物(如丙 酮+正己烷,或甲醇+乙酸等)，与被萃取样品 混合，装入微波制样容器(一般为PFA杯)中， 在密闭状态下，放入微波制样系统中加热。 根据被萃取组分的要求，控制萃取压力或温 度和时间；加热结束时，把样品过滤，滤液 直接进行测定，或作相应处理后进行测定。 一般情况下，微波萃取加热时间约5～10分 钟，萃取溶剂和样品总体积不超过制样杯体 积的1/3。
（2）另一类由非极性分子组成，它们基本上不吸 收或很少吸收微波，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙 烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等， 它们能透过微波，而不吸收微波。这类材料可作为 微波加热用的容器或支承物。
（3）金属导体材料能很好的反射微波，可做其密封 材料。
二、微波萃取设备及萃取步骤
1.设备 带有控温附件的微波制样设备，微波萃取用
3. 萃取时间
微波萃取时间与被测物样品量、溶剂体积和 加热功率有关。一般情况下，萃取时间在1015min内。在萃取过程中，一般加热开始1-2min即 可达到所要求的萃取温度。
4. 溶液pH值
溶液的pH值也会对微波萃取的效率产生一定 的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳 的用于萃取的酸碱度。有文献考察了从土壤中萃 取除草剂三嗪时分别用NaOH、NH3-NH4Cl、HAc、 NaAc和HCl调节溶剂pH值对回收率的影响。研究 结果表明：当溶剂的pH值介于4.7～9.8时，除草剂 三嗪的回收率最高。
2. 微波的特性
1） 金属材料不吸收微波，只能反射微波。 2） 绝缘体可以透过微波，它几乎不吸收微波的能量。如
玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、 石英、纸张等，它们对微波是透明的，微波可以穿透它 们向前传播。 3）极性分子的物质会吸收微波（属损耗因子大的物质）， 如：水烯材料）。
微波辅助萃取
2、选择性加热：微波加热具有选择性，可通过选择 适当的溶剂来提高萃取效率，以达最佳萃取效果。
3、体积加热：微波加热是一个内部整体加热过程， 他将热量直接作用于介质分子使整个物料同时被加热 。
4、高效节能：由于微波独特的加热机理，除少量传 输损失外，无其它损耗，故热效率高。
3、微波萃取茶叶有效成分的研究
➢ 综合考虑料液比、时间、次数对各指标的影 响，以及经济效益，最终的优化组合为：料 液 比 1：20，时间 3min，次数 2次。微波萃 取茶叶有效成分具有萃取时间短，溶剂用量 少 ，产品提取率高的优点，为一种值得大力 推广的有效方法。
4、微波萃取土壤中有机氯农药条件优化研究[7]
微波辅助萃取-MAE
➢
一 • 原理简介 二 • 实验基本步骤 三 • 微波辅助萃取应用实例 四 • 结论与展望 五 • 参考文献
一、原理简介
微波：
是指波长在1mm至1m之间 、 频率在300MHz至300000MHz之间 的电磁波, 它介于红外线和无线 电波之间。
一、原理简介
原理：
➢ 根据不同物质吸收微波能力的差异使
➢ 样品前处理步骤： ➢ 土样制备：（干燥） ➢ 微波萃取 ：
称取 5 g土样置于微波仪专用的制 样杯内， 根据萃取物情况加入 30 mL的萃取溶剂正 己 烷 ：丙酮(1：1)。按微波制样要求 ，把装有样品的 制样杯放到密封罐 中，然后把密封罐放到微波仪 中，设置 5min内萃取温度达到 110℃，萃取时间 10 min，萃取结束 ，把制样罐冷却至室温。 ➢ 净化和浓缩
4.溶剂PH
➢溶液的PH 值也会对微波萃取的效率产生一 定的影响 ，针对不同的萃取样品 ，溶液有 一个最佳的用于萃取的酸碱度。
微波辅助萃取
微波辅助萃取
微波萃取技术
微波萃取，即微波辅助萃取(MAE)，是根据不同物质吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中，达到提取的目的。
1. 微波萃取的机理
微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。
常用的微波频率为2450MHZ。
微波加热是利用被加热物质的极性分子(如H2O、CH2Cl2等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。
传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。
微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。
空气及容器对微波基本上不吸收和反射，这从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。
2. 微波萃取的特点
2.1体现在微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。
2.2MAE大大降低了萃取时间，提高了萃取速度，传统方法需要几小时至十几小时，超声提取法也需半小时到一小时，微波提取只需几秒到几分钟，提取速率提高了几十至几百倍，甚至几千倍。
2.3微波萃取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量。
另外，微波提取如果用于大生产，则安全可靠，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，并可节省投资。
3.注意事项
微波萃取一般适用于热稳定性的物质，对热敏性物质，微波加热易导致它们变性或失活；要求物料有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能将自身击破，产物也就难以释放出来；微波提取对组分的选择性差。
微波辅助萃取y4
微波提取在应用中应注意的几个 问题
① 微波对不同的植物细胞或组织有不同的作用， 对细胞内产物的释放也有一定的选择性。因此 应根据产物的特性及其在细胞内所处的位置的 不同，选择不同的处理方式。 ②微波提取仅适用于对热稳定的产物，如生物 碱、黄酮、苷类等，而对于热敏感的物质如蛋 白质、多肽等，微波加热能导致这些成分的变 性、甚至失活。 ．
微波提取在应用中应注意的几 个问题
③ 由微波加热原理可知，微波提取要求被处 理的物料具有良好的吸水性，否则细胞难以吸 收足够的微波能将自身击破，使其内容物难以 释放出来。 ④ 微波提取对有效成分含量提高的报道较多， 但对有效成分的药理作用和药物疗效有无影响， 尚需作进一步研究。 ⑤ 微波萃取技术在中药中的应用，大多在实 验室中进行，工业化生产还不太普及，但微波 萃取技术的工程放大问题已受到重视，这将推 动微波萃取技术在工业化的应用。
MAE的特点及影响因素
5. 高效 与其他萃取方法相比，微波萃取能减少萃 取试剂的消耗，易于后处理。例如微波萃 取用于样品分析时，一般萃取试剂用量约 为30~40ml。微波萃取可以多种样品在相 同条件下同时萃取，目前一次最多可同时 萃取12 个样。
MAE的特点及影响因素
此外 .微波萃取可实行时间、温度、压力控制， 可保证在萃取过程中有机物不发生分解。 微波萃取没有热惯性，易控制，所有参数均可数 据化。 生产线组成简单，节省投资。 品质高，可有效地保护食品、药品以及其他化工 物料中的功能成分； 废物少，符合环境保护要求。 产量大
MAE的萃取机理
微波产生的场加速萃取溶剂界面的扩散速率， 使溶剂和被萃取物质充分的接触 。 极性溶剂能更好的吸收微波，提高溶剂的活性，所 以在微波辅助萃取中一般选用极性溶剂更有利。
锰镁分离萃取的原理和方法
锰镁分离萃取的原理和方法锰镁分离萃取的原理和方法在矿物资源开发和冶金工艺中具有重要意义。
下面我将详细介绍锰镁分离萃取的原理和方法。
一、锰镁分离萃取的原理：锰和镁在自然界广泛存在于无机矿物中，如菱锰矿（MnCO3）、芙蓉石（Mg3Si2O5(OH)4）、辉石（MgSiO3）等。
由于锰和镁具有相似的化学性质和矿石中常常以锰镁合矿的形式存在，所以在矿石开采和冶炼过程中，锰和镁的分离是一项困难的工作。
锰和镁常见的分离方法有浸出、沉淀、萃取、离子交换等多种。
其中，萃取法是一种常用的分离方法。
萃取法利用有机溶剂选择性地将锰或镁从矿石中提取出来，然后通过改变萃取条件实现锰和镁的分离。
二、锰镁分离萃取的方法：1. 溶剂提取法：溶剂提取法是锰镁分离萃取的一种常用方法。
在该方法中，可以选择一种有机酸溶剂，如醋酸、草酸等作为提取剂。
萃取剂与矿石中的锰或镁反应生成可溶于有机溶剂中的络合物，然后通过萃取剂与矿石的接触，将其中的锰或镁从矿石中提取出来。
具体操作时，将矿石与萃取剂充分混合搅拌，然后用溶剂萃取器进行提取，最后通过蒸馏分离溶剂和提取物，得到单独的锰和镁。
2. 氯化法：氯化法是锰镁分离萃取的另一种常用方法。
该方法利用氯化锰和氯化镁在溶液中溶解度的差异进行分离。
在该方法中，将矿石在高温下与氯气反应，生成氯化锰和氯化镁。
然后将氯化锰和氯化镁溶解于水中形成溶液，通过控制溶液中的温度和浓度，使氯化锰和氯化镁的溶解度发生差异，然后通过过滤或沉淀的方式将锰和镁分离出来。
3. 离子交换法：离子交换法是锰镁分离萃取的一种常用方法。
该方法利用离子交换树脂的选择性吸附作用，将锰或镁离子从溶液中吸附，实现锰和镁的分离。
在该方法中，将含有锰和镁的溶液通过离子交换柱，锰或镁离子与离子交换树脂发生反应，被树脂吸附，然后通过改变溶液的pH值、温度等条件，实现锰和镁的分离，最后通过洗脱剂将锰或镁从离子交换树脂上洗脱下来。
总结起来，锰镁分离萃取的原理是利用有机溶剂或化学反应将锰或镁从矿石中提取出来，然后通过改变条件实现锰和镁的分离。
微波辅助萃取
微波辅佑襄助萃取微波特点MAE特点MAE是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物（重要是有机化合物）的萃取过程。
微波具有波动性、高频特性以及热特性或非热特性（生物效应）等特点。
快速高效样品及溶剂中的偶极分子在高频微波能的作用下，高速速度变换其正、负极，产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦，从而在短时间内产生大量的热量。
偶极分子旋转导致的弱氢键分裂、离子迁移等加速了溶剂分子对样品基体的渗透，待分析成分很快溶剂化，使微波萃取时间显著缩短。
加热均匀微波加热是透入物料内部的能量被物料汲取转换成热能对物料加热，形成的物料受热方式，整个物料被加热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性的优点。
微波加热具有选择性微波对介电性质不同的物料呈现出选择性的加热特点，介电常数及介质损耗小的物料，对微波的入射可以说是"透亮"的。
溶质和溶剂的极性越大，对微波能的汲取越大，升温越快，促进了萃取速度。
而对于不汲取微波的非极性溶剂，微波几乎不起加热作用。
所以，在选择萃取剂时肯定要考虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。
生物效应（非热效应）由于大多数生物体内含有极性水分子，在微波场的作用下引起猛烈的极性震荡，从而导致细胞分子间氢键松弛，细胞膜结构电击穿分裂，加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。
因此，利用MAE从生物基体萃取待分析的成分时，能提高萃取效率。
MAE技术与其它技术的比较任何一种萃取技术都是为了从基体中快速、高效地分别出待分析成分，但是由于基体的多而杂性及萃取技术的不同特点，常常在选取萃取方法的时候必需考虑到分析的目的和分析方法的费用、操作的繁简、时间的多寡等因素。
与传统的萃取技术相比，MAE技术突出的优点在于溶剂用量少，快速，可同时测定多个样品；有利于萃取热不稳定的物质，萃取效率高，设备简单，操作简单。
机理特点微波萃取的机理微波是指波长在1mm至1m之间、频率在300MHz至30000MHz之间的电磁波，它介于红外线和无线电波之间。
微波萃取的概念
微波萃取的概念微波萃取（Microwave-assisted extraction，MAE）是一种利用微波辐射来加速和提高植物有效成分的提取效果的技术。
它是一种绿色、高效、快速的提取方法，已经被广泛应用于天然产物、药物、食品和环境样品的提取。
微波萃取原理是利用微波辐射作用于样品中的水分子，通过水分子的旋转和摩擦产生的热能，使样品中的活性成分迅速溶解到溶剂中。
与传统的提取方法相比，微波萃取具有以下优点：1. 提取效果显著提高：微波辐射可以快速加热和溶解样品中的活性成分，提高提取效率。
相比传统方法，微波萃取可以获得更高的提取率和更短的提取时间。
2. 快速和节能：微波辐射具有快速加热的特点，相对传统方法可以大大缩短提取时间。
同时，由于微波萃取过程中样品和溶剂可以同时加热，节省了能源消耗。
3. 简单和方便：微波萃取操作简单，只需将样品和溶剂放入微波加热器中，设定合适的温度和时间，微波加热器会自动完成加热过程，无需频繁搅拌和操作。
4. 优化和可控性好：微波萃取可调控加热温度、压力、时间等参数，可以根据不同样品的特点和需要进行优化和设计。
同时，微波辐射对样品中的化学成分影响较小，有效保留了植物的有效成分。
5. 绿色环保：微波萃取无需大量的有机溶剂，减少了溶剂的消耗和环境的污染。
同时，微波加热器的使用寿命较长，降低了仪器更新频率和废物处理的成本。
微波萃取方法的应用范围非常广泛。
在天然产物领域，微波萃取已成功应用于中药提取、植物次生代谢产物的提取、花草香精的制备等。
在药物研发领域，微波萃取可以提取药物中的有效成分，如植物药物的主要活性成分、生物碱和黄酮类化合物等。
在食品领域，微波萃取可以提取食品中的香气成分、色素和抗氧化剂等，同时保留食品的营养成分。
在环境样品领域，微波萃取可以快速提取环境样品中的污染物，如土壤、水样和空气样品中的有机污染物和重金属。
虽然微波萃取具有很多优点，但也存在一些技术难题和挑战。
首先，微波萃取方法对样品的处理和预处理较为敏感，需要对样品的颗粒大小、湿度、溶剂选择等进行优化。
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微波技术在固体废弃物处理中的应用陈芳艳 付薛红 唐玉斌(江苏科技大学环境工程系 江苏镇江212003) 摘 要 介绍了微波加热的基本原理,综述了微波技术在工业污泥、医疗垃圾、废旧轮胎、电子垃圾以及建筑垃圾等固体废弃物处理中的应用现状,展望了微波技术在污染控制领域的应用前景。
关键词 微波 固体废物 垃圾 污泥The Application of Microw ave T echnology in the Solid W aste T reatmentCHE N Fang yan FU Xuehong T ANG Y u bin(Dept.o f Environmental Engineering ,Jiangsu University o f Science and Technology Zhenjiang ,Jiangsu 212003)Abstract The basic principle of microwave irradiation is introduced ,the application status of this technology is summarized in these aspects ,such as industrial sludge ,medical waste ,scrap tyres ,electronic waste and construction waste and the application perspective of microwave ir 2radiation in pollution control is als o prospected.K eyw ords microwave s olid waste trash sludge 微波是指波长在1mm 到1m 的电磁波,它具有电磁波的诸如反射、透射、干涉、衍射、偏振以及能量传输等波动特性。
近几年来,微波的高效发热特性的进一步开发,使得它的应用从传统的通讯领域转向催化化学、材料加工、污染控制等领域。
其中,在污染控制领域,特别是在工业污泥、医疗垃圾、废旧轮胎、电子垃圾以及建筑垃圾等固体废弃物的处理方面取得了较大的进展。
1 微波加热的原理1.1 微波加热的机理在微波加热的过程中,微波能转化为热能的机理有2种,即偶极子转动机理和离子传导机理[1]。
偶极子转动机理是由微波辐射引起物体内部的分子相互摩擦而产生热能。
自然界的介质都是由一端带正电荷、另一端带负电荷的分子(或偶极子)组成[2]。
在自然状态下,介质内的偶极子作杂乱无章的运动和排列,当介质处于电场中时,其内部重新进行排列,变成了有一定取向、有规则排列的极化分子。
当电场方向以一定频率交替变化时,介质中的偶极子的极化取向也以同样频率转变,在转变过程中,因分子间相互摩擦、碰撞而产生热能。
电场变化频率越快,偶极子转动的频率也就越快,产生的热效应越强,而微波波段电磁场频率高达108数量级,所以在微波辐射下,偶极子转动产生的热量相当可观,从而使体系在很短的时间内达到很高的温度。
偶极子转动产生的加热效率取决于介质的驰豫时间、温度和黏度。
离子传导机理是指可离解离子在电场中产生导电移动,由于介质对离子的阻碍而产生热效应[3,4]。
离子传导产生的加热效率取决于离子的大小、浓度、电荷量和导电性。
1.2 微波加热的特点传统加热是利用传导和对流方式进行的,首先加热容器,容器将热量传导到物体表面,然后热量由表面传递到物体内部,从而获得热平衡条件,因此加热需要较长时间。
而加热环境一般不可能严格地绝热封闭,长时间加热,就可能向环境散发大量热量。
而微波加热通常在全封闭状态下进行,微波功率以光速渗入物体内部,及时转变为热能,避免4 国家环境保护总局.中国环境状况公报.中国环境报,2001.06.16(2)5 胡伟,等.中国四城市空气颗粒物中铅污染水平.中国环境监测,1999(3):31～326 李俊琳.浅谈空气中机动车尾气对人体的危害.煤矿现代化,2004(4):367 郝吉明,等.城市机动车排放污染控制.北京.中国环境科学出版社,2005.3～58 曾德芳,等.我国城市道路交通噪音污染及其对策.噪音与振动控制,1998(2):32～339 程继夏,等.汽车发展对城市环境的影响及环境保护对策.长安大学学报,2002,22(4):103～10510 杨毅,等.沈阳市机动车排放污染控制.环境科学学报,2004,30(122):23～2511 高延龄.汽车运用工程.北京.人民交通出版社,1997.155～15612 张书海,等.交通干线铅污染对两侧土壤和蔬菜的影响.环境监测管理与技术.2000(3):28～30作者简介 易志刚,1979年生,男,汉族,四川乐山人,西南交通大学环境科学与工程学院2004级硕士研究生,西南交通大学药学院助教。
(收稿日期:20051130)・83・ 工业安全与环保 Industrial Safety and Environmental Protection 2006年第32卷第7期July 2006了长时间加热过程中的热散失,并且可对物体内外部进行“整体”加热,因此,与传统的加热方式相比,微波加热具有效率高、速度快、能耗低等特点。
2 微波技术在固体废弃物处理中的应用2.1 工业污泥的处理工业污泥是油和含固体碎屑的水的乳化物,全球每年产生的含油污泥多达几十亿吨,常规的处理工艺是:加热破乳—离心分离—填埋。
由于加热破乳时常常使用破乳添加剂,因此产生的残留物很难处理,脱油后需要填埋处理的残渣量大,填埋费用高。
美国D.A.Purta等人[5]开发了钢厂含油淤泥的微波脱油技术,该技术是将含油和金属的污泥与添加剂混合,然后在一个流动系统中接受微波辐照10min,最后通过离心分离,分离出固体物质(主要是Fe、FeO x)、油和水。
分离出的固体可重新用作炼钢原料,油可作燃料出售。
研究表明,该微波破乳脱油系统的处理速度比常规的脱油系统快30倍,处理系统的体积可节省90%,大幅度降低了需要填埋处理的固体废渣,降低了填埋费用,采用微波脱油处理该钢厂污泥,处理费用比常规处理方法降低10倍。
王俊、刘康怀等[6]采用微波加热法对南宁味精厂剩余污泥进行脱水试验,结果表明,经微波加热50s后,污泥的滤速可达到35m L/h,而采用水浴加热时,温度升高到60℃时滤速才能达到35m L/h;而且采用微波加热时污泥的温度只要达到70℃就与水浴加热到80℃的过滤效果相接近。
此外,以污水处理厂产生的污泥为原料,采用微波辐照可制备污泥活性炭。
杨丽君、蒋文举等人[7]将污水处理厂初沉池和二沉池的混合污泥烘干,用磷酸溶液活化后,再采用400W的微波辐照260s,成功制得污泥活性炭,该活性炭的碘值为517.4mg/g。
用制得的污泥活性炭处理T NT废水,处理效率略高于粉状商品活性炭。
2.2 医疗垃圾的灭菌消毒微波灭菌的机理是微波能在微生物体内转化为热能,使生物体本身温度升高,从而使体内蛋白质发生变性凝固致死。
其特点是作用温度低,时间短,无二次污染。
一般情况下,霉菌、酵母等常见微生物采用微波辐射1min,加热到70～80℃就能被杀死,达到杀菌目的;在65～66℃左右,采用微波辐照2min便可杀死青霉素的孢子。
微波灭菌消毒是一个以蒸汽为基础,通过微波产生湿热和蒸汽进行消毒的过程。
在利用微波对固体废物灭菌消毒时,首先将废物粉碎,然后送入微波加热炉并通入蒸汽旋转加热,在灭菌消毒的同时废物体积也会被压缩。
有关研究表明[8],将医疗废物浸湿粉碎后,再采用微波对废物进行消毒,毒素会被迅速消灭,废物体积也可减少80%。
全球许多国家每年产生大量的医疗垃圾,造成严重的环境污染,仅在意大利,每年就有25万t医疗垃圾产生。
如果采用微波技术灭菌消毒后,60%以上的医疗垃圾可作填埋处理[9]。
采用这种方法处理医疗垃圾与传统的焚烧法相比,不会生成毒性强的二恶英等二次污染物,而且处理时间短,效果好,能耗低[10]。
2.3 废旧轮胎的回收轮胎是含有橡胶、炭黑、钢以及硫磺等多种物质的混合材料[11]。
废旧轮胎的处理通常采用热分解法,相对于焚烧而言,在缺氧条件下进行的热分解可以减少NO x和S O x的排放,并避免煤烟的产生。
然而,常规的热分解常常因为加热温度不够而无法完全分解,若采用微波加热,温度会稳定上升,很快达到2000℃。
而且采用微波加热处理废旧轮胎还能实现橡胶材料的再利用并回收能源[12,13]。
英国的一些工厂利用微波加热技术,将废旧轮胎橡胶进行软化处理,使橡胶分子结构中的C C键和C S键断裂,从而回收了36%的C(包括高质量的活性炭和石油烃等其他碳化产品),残余的甲烷、氢气等还可用于系统的加热[14,15]。
该加热处理过程,必须在严格封闭的条件下进行,避免产生二恶英、油烟和飞灰[16]。
2.4 电子垃圾的处理近年来,从计算机、汽车、电话、电视和其他产品上丢弃的电子部件和印刷线路板每年有数百万件。
对这些电子垃圾常规的处理是填埋,结果渗析出有害金属,污染地下水。
为此Florida大学D.E.Clark教授[17]研究开发了微波销毁印刷线路板回收贵金属的技术。
该技术是将压碎的废电路板放入一个熔融石英坩埚中,在一个内壁衬有耐火材料的微波炉中加热30～60min,其中的有机物,如苯和苯乙烯等挥发出来,被载气(压缩空气)带出第1个微波炉,进入第2个微波炉被分解。
剩下的物质在1000℃以下焦化,然后将微波炉功率升高,剩余物(绝大多数为玻璃和金属)在1400℃的高温下熔化,形成一种玻璃化物质。
将这种物质冷却后,金、银和其他金属就以珠状分离出来,可回收用作金属冶炼的原料。
余下的玻璃化产物则可回收作建筑材料。
微波技术处理电子垃圾,可将废弃物体积减少50%,处理过程中无需使用任何添加剂,不会造成二次污染,最终的玻璃化产物,可将有害成分牢牢地包固在其中,不会造成渗漏,可回收利用其中的贵金属,因而处理成本低。
2.5 建筑垃圾的回收建筑垃圾是在施工建设过程中或旧建筑物维修、拆除过程中产生的,主要含有砂浆、混凝土、砖石、土桩头、金属以及装饰装修产生的废料和包装材料等废弃物。
据估计[18],我国每年仅施工建设所产生的建筑废渣就有4000万t。
因此,综合利用建筑垃圾是节约资源、保护生态的有效途径。
据报道,微波技术是回收再利用建筑垃圾的有效方法[19,20]。
美国CY C LE AN公司采用微波技术可100%地回收利用建筑垃圾,使旧沥青路面料再生,再生后的沥青路面料的质量与新拌沥青路面料相同,而成本降低了1/3,同时节约了垃圾清运和处理等费用。
利用微波技术回收建筑垃圾,不仅解决了常规处理方法如堆肥、焚烧、填埋等易造成的二次污染、投资大、占地面积大等问题,而且可使废物资源化。