微波有物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，可用于各種目的。

        1、微波的原理

        微波對(duì)污水的作用具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。微波加熱原理是什么呢？我們從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)來認(rèn)識(shí)。

        自然界中的物質(zhì)是由大量一端帶正電，另一端帶負(fù)電的分子（或偶極子）組成，我們稱為介質(zhì)。在自然狀態(tài)下，介質(zhì)內(nèi)的偶極子作雜亂無章的運(yùn)動(dòng)和排列。

        當(dāng)介質(zhì)處于電場(chǎng)之中時(shí)，其內(nèi)部的偶極子就重新進(jìn)行排列，即帶正電的一端趨向負(fù)極，帶負(fù)電的一端趨向正極，這樣一來，就使雜亂無章運(yùn)動(dòng)著的和毫無規(guī)則排列的偶極子，變成了有一定取向的、有規(guī)則排列的極化分子，同時(shí)，外加電場(chǎng)給予偶極子“位能”。介質(zhì)的極化現(xiàn)象越明顯，材料中儲(chǔ)存的能量也就越多。如果將電源和正負(fù)極調(diào)換一下，則平板間電場(chǎng)的方向相應(yīng)地反向，介質(zhì)中偶極子的取向也隨之旋轉(zhuǎn)180°。如果把直流電源換成50Hz的交流電，則加到兩金屬平板上的電場(chǎng)就會(huì)每秒50次地交替變化著方向，介質(zhì)中偶極子的極化取向也同樣每秒50次地進(jìn)行著轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變過程中，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，相鄰分子間的相互作用和極性分子的“變極”效應(yīng)，產(chǎn)生了類似摩擦的作用，使極性的分子獲得能量，并以熱量形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的溫度也隨之升高。當(dāng)然，處于50Hz的交流電路中時(shí)，介質(zhì)吸收的功率極小。低頻電磁場(chǎng)的加熱能力也較小。

        隨著電磁場(chǎng)變化頻率的增加，電磁場(chǎng)中介質(zhì)的極化取向和電磁場(chǎng)變化之間在時(shí)間上存在的差異就會(huì)越大，微波波段電磁場(chǎng)頻率高達(dá)10³數(shù)量級(jí)，所以極化過程中類似于“摩擦”的效果，表現(xiàn)得極為激烈，因而產(chǎn)生的熱量也很可觀。

        微波使污水同時(shí)受到輻射，液體很快達(dá)到沸點(diǎn)，固體很快升溫，由于“熱點(diǎn)”效應(yīng)，在加熱介質(zhì)中出現(xiàn)多個(gè)“熱源”，由此產(chǎn)生的快速反應(yīng)效果是常規(guī)的方式所達(dá)不到的。

        2、微波場(chǎng)的特性對(duì)污水處理的影響

        在同一介質(zhì)及耗散功率一定的情況下，使用的微波頻率越高，則所需的電場(chǎng)強(qiáng)度就越低。也就是說，在取得相同的耗散功率時(shí)，選用2450Hz頻率將比選用915MHz工作頻率所需的電場(chǎng)強(qiáng)度低得多。但為了提高吸收功率，能不能利用比微波頻率更高的波段來處理污水呢？讓我們來分析以下：電磁場(chǎng)透入到介質(zhì)中去，部分能量被消耗并轉(zhuǎn)換為熱能，其場(chǎng)強(qiáng)也將按一定規(guī)律衰減，綜前所述，微波場(chǎng)強(qiáng)減少到原來最大值的1/e時(shí)離表面的距離為場(chǎng)強(qiáng)穿透深度，用公式表示如下：

                                                                Dr=λο/ π§

        對(duì)于一般的原料，上式的分母數(shù)值約等于1，介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)穿透深度DE與波長(zhǎng)在同一個(gè)數(shù)量級(jí)即從毫米到分米之間，所以除了較大的物體之外，一般用微波都能做到均勻穿透。如果用微波更高頻率的波段，雖然可以提高介質(zhì)的吸收功率，但由于其波長(zhǎng)很短，電磁場(chǎng)穿透深度很�。ㄐ∮�1 ㎜），使介質(zhì)內(nèi)“夾生”從而失去實(shí)際意義。

        微波頻率也會(huì)影響物料的介電特性，室溫下純水在2450Hz時(shí)的介電損耗因素是915Hz時(shí)的近3倍，0.1摩爾/升的2倍氯化鈉溶液在2450MHz時(shí)的介電損耗因素是915MHz時(shí)的2倍多。

        介質(zhì)的特性對(duì)污水處理的影響

        物質(zhì)吸收微波的能力，主要由介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切來決定。介電常數(shù)是介質(zhì)“阻止”微波能通過的能力的量度，介質(zhì)損耗角正切是介質(zhì)耗散微波能量的“效率”。介質(zhì)吸收的功率與電源的頻率和電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。為了提高介質(zhì)吸收功率的能力，可以提高電場(chǎng)強(qiáng)度或提高工作頻率。但是電場(chǎng)強(qiáng)度的提高有一定的限度，否則，電極間將會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。將工作頻率提高到微波波段，則可以很好地解決這個(gè)問題。

        如果微波的能量在通過物料時(shí)被吸收，并轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぷ兡埽湮展β实拇笮】梢愿鶕?jù)下計(jì)算：

 P=ωεE²Vδ
式中  E-------------電場(chǎng)強(qiáng)度的有效值；

      V-------------物料吸收微波的有效體積；

      ω=2πf，    f為微波工作頻率。

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