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1、30再生资源研究2005年第4期微波技术在废物处理中的应用XXX邓杰,张德华(昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650093)摘要:综述了微波在废物处理中的应用,主要介绍了微波加热的机理及特点,微波在处理放射性废物、废旧电路板、污泥、医疗垃圾、废轮胎中的应用,展望了微波技术在废物处理中的应用前景。关键词:微波;废物处理;放射性废物;废旧电路板;污泥;医疗垃圾;废轮胎微波技术起源于20世纪30年代,最初应用而是从各方向均衡地穿透材料后均匀加热,但微于通讯领域。微波技术在通讯以外的使用可追波穿透
2、介质仅及有限深度。溯到20世纪70年代,主要应用于食品加工、木目前已经对微波加热技术在许多领域的应材干燥、塑料、橡胶处理、陶瓷的固化和预处理,用进行了研究,这使微波具有的节约能源和处理而它在环境保护领域,特别是在废物处理中的应时间等优点得到充分发挥。与传统的加热技术用则鲜有探讨。直到最近十几年,许多研究表相比,微波加热具有如下优点[2]:(1)高效快速;明:用微波处理废物比传统的处理方法具有更多(2)节能省电;(3)热源与加热材料不直接接触;的优点,如污染物明显减容、快速加热、可达到高(4)能进行
3、选择性加热;(5)便于控制;(6)设备体温、选择性加热、处理过程迅速、易于控制等,其积小且无废物生成。在废物的处理中的应用具有非常广阔的前景。2微波处理废物1微波加热原理废物处理处置已经成为当今世界的重大环微波是一种频率范围介于无线电波与红外境问题。我们的生产生活每时每刻都在产生着波之间的电磁波,频率为300MHz~300GHz,其废物,这些物质不仅种类繁多、数量巨大,而且增中2.45GHz是家用微波炉最常用频率。微波加长速度飞快。为了适应环境保护的要求,减小危[1]热物料主要有三种机制:第一种机
4、制,极性分害,需要采取适宜的技术来安全处理、运输、储子在外加微波电磁场的作用下,原来杂乱无章的存、处置废物。微波处理废物就是一种适宜的方分子随之快速改变方向,分子或原子的电子云发[3]法,与其它的处理方法相比它具有以下优点:生偏移导致偶极子发生运动,呈现正负极性,由污染物明显减容;快速加热;可达到高温;选择性于电磁场的变化速度高达24.5亿次,如此高速加热;促进化学反应;适于污染物原位处理;对危的轮摆运动,使分子间摩擦产生热能;第二种机险物质处理和固定使其达到法律规定的贮存、运制,磁性物质在微波场
5、作用下,磁性组分会发生输和处置标准;处理过程迅速,适应性好,并可采变化,这种变化的迟滞作用产生热能;第三种机制,具有导电性的材料在微波场作用下会产生电用远程控制,易于控制;处理设备可得,兼容性流,电流的流动产生热能。微波辐射引起物质温好,成本低,易于维护;设备便于携带,机动性好;度上升的速率主要与微波频率及其相应波长、材安全性高,减少了人暴露于处理废物的时间;节料(介质)内电场的尺度、被加热材料的特性(介约能源;使用清洁能源;总体成本低。质常数、介质损失或介质耗散能量的能力)等因211微波处理放射
6、性废物子有关。微波并非从物质材料的表面开始加热,随着核技术和辐射技术在我们生产生活中X基金项目:云南省自然科学基金项目(项目编号:2003E0028M)XX作者简介:邓杰(1979-),男,2003级硕士研究生,主要研究方向:污染控制。2005年第4期邓杰等.微波技术在废物处理中的应用31的应用不断增多,放射性废物已成为不可避免的(加热到所需温度后需保持一定的时间以保证充副产物,它需要进行稳定化处理以长期储存处分的加热和反应的完全);物料冷却最后处置。置,减小对人类的危害。玻璃化是处理放射性物目前
7、许多学者已经对微波在处理放射性废[5]质的一种很好的方法,它通过将废物与二氧化硅物方面的应用进行了深入的研究。Petersen用或其它添加剂混合,然后加热至熔化态,熔化态微波实验室处理超铀污泥,结果表明污泥体积减物质冷却后就形成了玻璃态的物质。玻璃化所小70%,废物负荷为60%;Komatso等人在焚烧1376054形成的玻璃态物质将放射性物质密封起来,从而炉灰中加入Cs、Co及Mn并用6kW2.45GHz6054减小其分散能力。这些形成的玻璃态的物质较的微波处理,实验结果表明所有的Co、Mn及[
8、4]137其它的废物形态相比有以下优点:部分Cs完全包裹在最终的玻璃态产物中,另137(1)形成的玻璃态物质有极好的机械性和热一部分Cs挥发了,可以通过加入B2O3减稳定性;137少Cs的挥发量;Morrell等人用微波处理含放射(2)玻璃化能处理各种范围的污染物,而不137性物质的废水,并将Cs密封于玻璃砖中,检测137影响最终形成玻璃态物质的品质;表明99.99%的Cs稳定的包裹于玻璃砖中。(3)玻璃化能处理大量的有机和无机污染物;212微波处理废旧电路板(4)在多数情况下,玻
