摘 要：微波技術(shù)具有成本低、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢，因此國內(nèi)外都對其展開了深入的研究。目前微波輻照技術(shù)已逐漸應(yīng)用到了土壤污染處理、聚合物合成、污水處理等多個領(lǐng)域。文中將對微波輻照這一技術(shù)的工藝特性進(jìn)行分析，然后重點探究它在污水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微波輻照技術(shù)；工藝特性；水處理

隨著社會的發(fā)展，人們對水污染問題的關(guān)注度越來越高，隨著水處理工藝開發(fā)的深入，微波輻照技術(shù)得以在污水處理中應(yīng)用。實踐證明微波處理具迅速、高效、小型化、分散化、無二次污染等優(yōu)勢，對這一技術(shù)的深入研究有重要的現(xiàn)實意義。

1 微波輻照技術(shù)的工藝特性

微波輻照可以使分子儲存大量的能量，通過熵或焓效應(yīng)使分子的排列得到改變，進(jìn)而使活化自由能得到降低，微波的作用主要體現(xiàn)在非熱效應(yīng)與熱效應(yīng)兩個方面。與傳統(tǒng)的加熱方法相比，微波輻照具有較大的優(yōu)勢，這是因為在輻照過程中電磁能量能夠被輻射到物體的內(nèi)部，這種情況下物體的內(nèi)外可以在同一時間加熱，從而保證物體受熱的均勻性，提高熱利用率。在水處理中，微波輻照會引發(fā)生物、化學(xué)與物理三方面的效應(yīng)，使流體的壓力與溫度能夠有所提升，以促進(jìn)穿透作用、吸收作用、凝聚作用、反射作用與穿透作用等理化反應(yīng)的發(fā)生。其優(yōu)點在于省時高效、高礦化度、高去除率、氧化快、操作簡便、無二次污染等。

2 微波輻照技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

2.1 直接輻照法

直接輻照法可以用于對含油廢水、氨氮廢水等污水的處理。有研究對500毫升60%含水量的乳液進(jìn)行輻照處理，九分鐘后破乳率為90%，油層物質(zhì)中的含水量降低到12.1%，可以說破乳效果較為顯著。這是因為在輻照下，乳液的溫度逐漸上升，而粘度卻呈現(xiàn)下降的趨勢，因此分散介質(zhì)可以快速從分散相中分離，同時在微波場中成高頻率旋轉(zhuǎn)的中極性分析會引發(fā)電中和，從而對乳液界面中的雙電層造成破壞。在對氨氮廢水進(jìn)行處理時需要考慮兩個關(guān)鍵性的問題，一是酸堿度，二是微波作用的時間，這兩個因素對去除率的大小有著重要的影響。在微波輻照的熱效應(yīng)下，氨氮物質(zhì)能夠迅速蒸發(fā)，且不會在蒸發(fā)去除的過程中產(chǎn)生二氧化氮等具有污染性的物質(zhì)。

2.2 輔助氧化技術(shù)

微波輔助氧化可用于對含有較多化學(xué)物質(zhì)的污水的處理，微波可以對Fenton法、CIO2催化反應(yīng)等氧化方法進(jìn)行強化，從而提高污水中COD去除率。例如，有研究中使用微波輻照技術(shù)輔助Fenton法對只要污水進(jìn)行處理，廢水中原COD水平達(dá)到49912.5ml/L，BOD5/COD的值為0.16，處理后結(jié)果顯示，COD的去除率超過55%，而BOD5/COD的值上升到了0.47。研究認(rèn)為酸堿度值的變化會對COD去除率產(chǎn)生一定的影響，對20ml含有硫酸鐵的污水進(jìn)行實驗，結(jié)果如圖1所示，當(dāng)酸堿度為3時，COD去除率達(dá)到最高值，當(dāng)酸堿度較低時，水中會有較多氫離子存在，此時三價的鐵離子無法轉(zhuǎn)化為二價的鐵離子，進(jìn)而阻礙了催化反應(yīng)的發(fā)生；而當(dāng)酸堿值過高時，羥基自由基的形成會受到抑制，溶液中會形成氫氧化鐵固體，因而也無法完成催化。除此之外，影響COD去除率的因素還包括過氧化氫的濃度、微波功率大小、輻照時間、污水中離子的類型與濃度等。

2.3 誘導(dǎo)催化技術(shù)

有時催化劑或者微波都難以對含有有機污染物的污水進(jìn)行徹底的處理，很多有機污染物難以得到降解或者無法完全降解。單靠催化劑無法使污染物完全礦化，而單純使用微波也無法是其被水吸收，有研究提出在污水中加入敏化劑后，再使用微波進(jìn)行誘導(dǎo)與催化，能夠有效的提高污水處理的效率?；钚蕴?、鉻渣、碳化硅等敏化劑在水中能夠起到轉(zhuǎn)化的作用，即促使微波能將熱能轉(zhuǎn)化，這種情況下對污水進(jìn)行加熱是具有選擇性的，當(dāng)表面點位達(dá)到一定的溫度時，有機污染物就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而得到降解。有研究在對水中的活性嫩黃進(jìn)行處理時，選擇以沸石與Fe2O3兩種物質(zhì)為催化劑，將6g催化劑放于含有100mg活性嫩黃的2L廢水中，然后對其予以四分鐘的輻照，功率設(shè)為900W，最終達(dá)到了97%的處理率。

2.4 對水吸附劑的處理

在鍋爐或者其它場所的生產(chǎn)活動中對廢水進(jìn)行清洗處理時通常會選擇使用活性炭等吸附劑，但是有時吸附劑的作用并不明顯，為了提高對廢水清洗的效率，可以使用微波輻照技術(shù)對吸附劑進(jìn)行再生、改性或者合成處理，且這種處理不會對吸附劑本身的功能造成較大的影響。有研究使用微波輻照對活性炭的能力予以再生，并將其應(yīng)用于廢水處理，在廢水中加入0.8g的無吸附效用的活性炭，對其予以三分鐘的微波輻照，功率設(shè)置為464W，輻照結(jié)束后，活性炭的再生恢復(fù)率達(dá)到96.81%，水中COD物質(zhì)的去除率為78.05%，COD水平每升不超過100mg，這些數(shù)據(jù)符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。

另有研究使用微波輻照技術(shù)對Fe2（SO4）3混凝劑進(jìn)行改性處理，然后將其用于偶氮染料廢水的處理，當(dāng)酸堿度為7時，對加入600mg/L混凝劑的污水進(jìn)行五分鐘的輻照處理，功率設(shè)置為539W，結(jié)果顯示甲基橙物質(zhì)的脫色率能夠達(dá)到95.5%。這種脫色處理發(fā)生的原因是在微波的作用下，電磁場的頻率會有較大幅度的升高，在這種情況下，極性分子會發(fā)生高速的轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動會對在絮凝劑作用下產(chǎn)生的雙電離層產(chǎn)生破壞，較小的絮凝體會迅速進(jìn)行結(jié)合，最終使絮體在短時間內(nèi)發(fā)生沉降。

3 結(jié)束語

輻照技術(shù)在水處理中的應(yīng)用極為廣泛，它既可以直接用于對污水的處理，也可以作輔助或者誘導(dǎo)，幫助提高水處理的效率，與普通的處理技術(shù)相比，輻照技術(shù)具有較多的優(yōu)勢，它更便于控制與調(diào)整，能夠適用于多種類型污水的處理，因此該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李亞峰，王景新，李志成，等.微波輻照技術(shù)的工藝特性及其在水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2012（12）.

[2]劉愛寶，孫文全，王世強，等.微波輻照技術(shù)修復(fù)氯丹污染土壤[J].化工環(huán)保，2013（04）.

[3]王子波，王君，林業(yè)星，等.微電解-微波輻照聯(lián)用技術(shù)處理敵百蟲農(nóng)藥廢水[J].水處理技術(shù)，2010（12）.

[4]馬雙忱，高莉，金鑫，等.微波輻照活性炭脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011（8）.

作者簡介：方超（1985-），南通大學(xué)，助理工程師，研究方向：環(huán)境工程（水處理）。