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微波反應的基本原理范文1
關鍵詞：有機合成 理論 概念 方法
概述
有機合成與21世紀的三大發展學科：材料科學、生命科學和信息科學有著密切的聯系，為三大學科的發展提供理論、技術和材料的支持。新世紀有機合成將進一步在這三大學科領域中發揮作用，并在新的合成理論和方法的深化中開拓新的領域。
1、有機合成新理論和新概念[1]
1.1 組合合成
組合化學的概念最初起源于20世紀60年代，問世的固態多肽合成法，在固態多肽合成中，由于采用高分子聚合物固相作載體，產物的分離與純化十分方便；又由于多肽合成中許多反應條件都是相同的，從而使各種肽分子能夠在同一反應器內按照預設程序合成出來。上世紀80年代中期，Geysen用96孔板在高分子鏈上首次合成多肽成功，標志著組合合成的開始；此后，Houghten于1985年提出了茶葉袋合成法，是不同序列的肽在同一反應器內進行多肽歐聯反應，至此組合化學的雛形初步呈現出來[2]。
1.2不對稱合成
不對稱合成是研究對映體純和光學純化合物的高選擇性合成，已成為現代有機合成中最受重視的領域之一。不對稱合成尤其是過渡金屬催化的不對稱合成是合成手性藥物的有效手段，因為不對稱合成必須有手性源才能完成，在當量的不對稱反應中必須有當量的手性源，而用于手性源的化合物非常昂貴，故在生產中用當量的手性源化合物是不合算的。
經過近十年的飛速發展，催化的不對稱合成取得了很大進展。一個進展就是已解決了C―C雙鍵和C一0雙鍵的選擇性氫化問題：Noyori在乙二胺和氫氧化鉀共存下，用RuCl2(PhP)3 為催化劑可以在C―C雙鍵存在下選擇性的氫化C一0雙鍵，這一高選擇性的氫化反應已實現。對碳一雜原子連接的不對稱反應的研究還處在初級階段，但對難于氫化的C―N雙鍵的不對稱氫化已取得了成功。Buchwald等用C―N雙鍵插入Ti―H鍵而形成Ti―N鍵時的立體環境，從而實現了對C―N雙鍵的不對稱氫化。另一方面，手性中毒(不對稱活
1.3 綠色化學[3]
“綠色化學”的概念在20世紀90年代初由由美國化學會（ACS）提出，十幾年來，綠色化學的概念、目標、基本原理和研究領域等已經逐步明確，初步形成一個多學科交叉的新的研究領域。當前，實現有機合成的綠色化，一般從以下方面進行考慮：開發、選用對環境無污染的原料、溶劑、催化劑；采用電化學合成技術；盡量利用高效的催化合成，提高選擇性和原子經濟性，減少副產物的生成；設計新型合成方法和新的合成路線，簡化合成步驟；開發環保型的綠色產品；發展應用無危險性的化學藥品。
2、有機合成新方法和手段[4]
新型物理手段在有機合成中的應用受到化學家的關注，這方面的發展也很快，主要是對光催化、電催化、微波催化等方面的研究。
光催化反應，具有潔凈無污染，反應速度快等特點。光學活性的有機催化劑(不含金屬)的設計是當今研究的一個新領域。
電化學過程是潔凈技術的重要組成部分，是到達綠色合成的有效手段，在潔凈合成中有獨特的魅力
微波輻射技術在有機合成有很好的應用，微波催化不僅有效地提高反應速率、反應轉化率和選擇性，而且體現出節能、環保等諸多優點，微波在有機合成中的應用已引起人們的興趣。
2.2金屬參與的有機合成[5]
大致上從上世紀80年代以來,金屬參與的有機合成反應就一直是有機合成新反應發現的一個主要源泉。過渡金屬，尤其鈀催化的碳-碳鍵形成新反應是這方面突出的例子。
又如金參與的有機合成反應：金(黃金)和其化合物用于有機合成反應是近年的事。2005年Hashmi對2004年前后的報道也作了簡單的回顧,而麻生明等則在2006年對金催化烯炔底物的環化作了專門介紹。但這兩年又有不少很有意義的工作,顯示出它們在一些反應中有著很高的效率和獨特的選擇性。
2.4 多組分反應
多組分反應也是一類高效的有機合成方法，具有綠色、環保、節約資源的特點。這類反應涉及至少3 種不同的原料，每步反應都是下一步反應所必需的，而且原料分子的主體部分都融進最終產物中。多組分反應目前已成功用于含氮、氧的雜環化合物及鏈狀化合物的合成以及不對稱合成。
2.5 固相有機合成[6]
固相有機合成涉及的主要反應有1 將反應物鍵合于高分子載體上2 應用所需的反應試劑與鍵合于高分子載體上的反應物進行反應3 最后選擇適當的試劑將目標產物從樹脂上斷裂下來。如下圖示。
固相有機合成采用的載體除固相多肽合成中使用的聚苯乙烯及二乙炔基苯和苯乙烯共聚物等高聚物的衍生物如氯甲基樹脂Pam 樹脂和氨基樹脂外還有各種專門應用于某一特定類型反應的新型樹脂如專門應用于合成dendrimers 及Michael 加成的Bradley 高載樹脂與馬來酰亞胺樹脂，具有高度交聯和低溶脹特性的ArgoPore 樹脂適用于親核取代反應的Sasrin和Rink 樹脂等以上樹脂大部分已經商品化近年還發展了官能團化纖維素載體如紙片和棉花等。下面以一個實例證明固相有機合成的優越表現。
3、結束語
截至目前，有機合成已在反應和設備技術方面積累了寶貴的經驗，取得了很大的成果。已經研究清楚的有機反應多達3000個以上，其中有普遍應用價值的反應也達200個之多；國內外已商品化的試劑有5萬余種；產率高、條件溫和、選擇性和立體定向性好的新反應大量出現；元素有機合成蓬勃發展；新試劑、新催化劑特別是固相酶新技術的應用能長期穩定并使生產連續化???種種跡象表明，有機合成一直是近年來化學領域最活躍的學科之一，不斷的取得新的成就，縱觀其發展軌跡，我們完全有理由相信，它的發展沒有終點，化學學科是頑強的存在并將持續地為人類社會做貢獻。有機合成以創造物質的方式改造世界，它已經創造了無數的奇跡，并必將一如既往的服務于人類文明的進步和致力于創造人類生活更加美好的明天。
參考文獻：
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微波反應的基本原理范文2
關鍵詞：微波；烘燥；紡織工業；應用
1 概述
微波是一種頻率為300MHz-300GHz的電磁波，照射極性物質時，極性物質分子的不規則運動速度加快，物質內能增加進而轉化為熱能。隨著科學技術的不斷發展，人們對紡織品的加工處理提出了更高的要求，微波技術由于其均勻、高效、快速、無污染等優點得到了人們的廣泛關注，本文將對微波烘燥技術的應用進行簡要分析。
2 微波烘燥在紡織品工業中的應用
2.1 紡織品處理階段
微波照射紡織品時，能加快物質內部分子的運動速度，加快膠質的溶解，改善脫膠效果。國外相關學者曾報道韌皮纖維，如大麻，在紡織加工前必須進行脫膠處理，一般常用的方法有機械、酶和化學脫膠方法，其脫除效果并不理想。用微波技術處理膠質時，微波能在維持纖維細度和亮度的基礎上，實現脫膠，且試驗證明，微波處理時間越長，纖維細度和亮度都會增加。
除大麻脫膠外，絲織品的精練脫膠也是較為常見的一道工藝，該工藝的主要目的是保持絲織品特有的風格和優美光澤。傳統脫膠方法是以堿性鹽溶液為精練液，在高溫條件下進行脫膠處理，堿性鹽類溶液一般可選取硅酸鈉、純堿、磷酸鈉、硼酸鈉等。絲膠溶解性較差，這就需要延長處理時間和提高處理溫度才能有效脫膠；若用微波進行處理，絲制品在微波照射下會產生熱，有效溶解絲膠及其他不純物，再用熱清水沖洗，就能獲得理想的精練效果。
2.2 紡織品加工階段
2.2.1 染色中的應用 微波染色基本原理：按照常規方法將待染織品浸扎染液，然后將待染織品導入密閉微波加熱室內，浸扎在染料液中的織品在微波照射作用下，則織品中的極性分子在電場作用下會發生極化，改變排列方向，分子間摩擦增大，進而轉化為熱能；而染料分子在微波的作用下會升溫，從而提高上染和固色的速度。微波染色可采用織物或絲束加工方式，能用于親水性纖維染色和疏水性纖維染色；染料主要包括活性染料、分散染料、直接染料和陽離子染料幾類；染色后處理方式仍保持不變。用分散染料染滌綸、用油溶性染料和分散染料染醋酸纖維時，微波可在固色方面具有很大優勢，而且還能降低能源消耗。值得注意的是，水分子是實現微波加熱的關鍵，因此織品或者色漿應保持一定的含水量，確保印花織物在未干時進行固色。
2.2.2 染整加工方面的應用 微波輻射在紡織染整加工方面也有很好的促進作用，對分子具有一定的活化作用。微波輻射能激發分子的運動，這對于化學鍵的斷裂是十分有利的。分子由基態達到亞穩態，需要吸收一定的能量，以使電子產生躍遷；躍遷后分子狀態活躍性提高，分子間的碰撞幾率和有效碰撞幾率大大增加，從而加快反應速度。環氧樹脂整理織物時，微波輻射可在短時間內改善褶皺回復性，提高染色的耐酸堿性和耐光性。
2.3 檢測中的應用
2.3.1 微波烘干 紡織品常用的干燥方法主要以傳導或對流的方式傳遞能量，如熱風、電熱、蒸汽等均屬于該類傳熱方式；微波烘燥原理與上述原理不同，主要是靠電磁波輻射的方式將能量傳遞到紡織品內部的，能量傳遞效果受物質介電常數的影響，介電常數越大的物質對電磁波的吸收力越強，其烘燥效果越好。采用微波烘燥，主要特點表現在以下三個方面：①高效，微波加熱直接作用于紡織品本身，熱損失較少，因此加熱效率較高，這就有效避免了長期高溫作業，極大的改善了工作環境。②均勻。微波加熱不同于其他加熱方式，是屬于內部加熱，整個加熱過程更容易保障織品受熱的均勻性。而對于回潮率分布不均的織品，水的介電常數相對較大，因此水量較少的部分比其他部分吸收的熱量少，水分含量多的部位則吸收的熱量多，而水分的蒸發相當于調節作用，確保了紡織品受熱的均勻性。③快速。紡織品材料本身的熱傳導率較低，通過熱傳導的方式進行加熱，需要的時間較長；而微波利用被加熱物體本身發熱而實現的內部加熱，無需傳導過程，縮短了傳熱時間。
2.3.2 微波測濕 紡織品回潮率常用的測定方法有直接法和間接法，直接法是直接測量干重和濕重，然后按照吸濕指標的公式計算而得；間接法是利用電阻、介電常數、外來輻射的吸收等物理量與紡織品回潮率之間的關系而間接計算得到。間接測量速度較快，一般不用去除紡織品中的水分。微波測量屬于間接測量，測量原理如下：水分子能吸收微波能力，且吸收能力是普通紡織材料的數百倍。測量時，探針向紡織品中發射一定的微波能量，微波能量通過紡織品時，被其中的水分子吸收一部分，傳感器能探測到微波通過紡織品前后的差值，經過計算后可得紡織品的回潮率。
2.4 紗線定形系統中應用
隨著科學技術的不斷發展，我國棉紡工業也得到了快速發展。原有的蒸紗機處理工藝逐漸被取代，多數采用車間存放、自然回潮的方式實現對強捻紗的捻度定形，這是由于傳統蒸紗工藝是利用飽和蒸汽攜帶熱量對紡織品材料進行作用，熱量傳遞是由外而內進行的，作用速度慢，加熱時間過長。微波技術的實用可改善這一不足，微波作為一種穿透性極強的短波，可穿透數十厘米以上的物品，這就能使紗線內外層的水和纖維同時吸收能量，提高了加熱速度；微波定形的另一優勢是無需對紗線進行調濕處理，簡化了工藝。
利用微波對紗線進行定形時，纖維分子在濕熱條件下的運動能力增強，而熱能的增加又使分子間的氫鍵變得活潑，大分子重排，應力松弛，溫度降低后形態穩定從而達到定形的效果。傳統定形時間為幾十分鐘至幾個小時，而利用微波定形僅需要2min即可完成，這與傳統的定形工藝形成了極大的反差，縮短工藝時間，操作方便，且消除了傳統定形工藝中的水漬問題?？傊⒉夹g以其特有的效果，使得內外層紗線定形均勻性、時效性、能源利用率等得到了提升。
3 結語
微波技術與傳統技術相比，具有快速、高效、資源利用率高、無二次污染、成本低等優點，因此在環保領域得到了十分廣泛的應用，已經成為高效、節能、無污染加工工藝實現的重要技術保障之一，微波技術作為一種綠色節能加工處理技術，其在紡織工業生產中的多個領域都有良好的發展前景，能創造重要的經濟價值和社會效益。
參考文獻：
[1]牟群英，李賢軍.微波加熱技術的應用與研究進展[J].物理學與高新技術，2004，33（6）：338-442.
微波反應的基本原理范文3
【摘要】目的：比較宮頸環形電切術與微波治療宮頸糜爛的臨床效果。方法：將150例患者隨機分為宮頸環形電切術組和微波組，比較兩組的臨床療效及術后陰道排液情況。結果：宮頸環形電切術組的療效優于微波組。結論：宮頸環形電切術是目前治療宮頸糜爛的先進方法。
【關鍵詞】宮頸環形電切術；微波；宮頸糜爛
宮頸糜爛是慢性宮頸炎的一個病理類型，是由于病原體侵入而引起感染所致［1］。宮頸環形電切術（LEEP)在臨床上廣泛用于治療各種宮頸病變，筆者對75例宮頸糜爛患者行宮頸環形電切術治療并和微波治療宮頸糜爛進行比較研究，現報告如下：
1 對象與方法
1.1 一般資料:選擇2009年2月－2011年2月在我院婦科門診診治的宮頸糜爛患者150例，年齡23～48歲，平均年齡35.5歲。所有患者均已婚已育，妊娠次數0～5次，平均妊娠次數2．5次。病程2個月～6年。所有患者均符合《婦產科學》關于宮頸糜爛的相關診斷標準［2］。宮頸糜爛分度：所有患者均為中度宮頸糜爛和重度宮頸糜爛，其中中度宮頸糜爛98例(65．3％)，重度宮頸糜爛52例(34．7％)。病例納入標準：①所有患者術前均常規行宮頸液基細胞學檢查排除宮頸惡性病變；②術前常規行陰道分泌物檢查，排除急性生殖器炎癥者；排除白帶常規清潔度0.05)。
1.2 治療方法: 治療時間：全部患者均在月經干凈后3～7 天開始治療。所有患者術前均排空膀胱并測量體溫，取膀胱截石位，常規擦洗消毒外陰、陰道，鋪蓋無菌洞巾，窺陰器充分暴露宮頸，使用無菌棉球擦拭宮頸表面分泌物并消毒宮頸。對照組：采用微波治療，宮頸微波治療探頭與宮頸表面緊貼，從宮頸管下唇內口處0．5 cm處開始，以同心圓的方式由內向外均勻移動燒灼宮頸糜爛面。燒灼面積超過宮頸糜爛面邊緣1.5―2 mm。根據宮頸糜爛的深度控制微波燒灼的時間和深度，一般燒灼病變組織至平坦、無出血、凝固發白為止。觀察組：采用宮頸環形電切術治療，根據宮頸病變范圍選擇型號合適的環形電切刀頭，從宮頸12點處順時針方向360度均勻緩慢地移動電刀并環形切除宮頸面的糜爛組織。宮頸切割范圍超過病變范圍外緣3～5 mm，切割深度因人而異，約為5-10 mm左右。根據糜爛深淺度行錐形切除，理想情況為切除深度達到宮頸內口，形成鈕扣狀標本［3］。待局部宮頸組織變白后緩慢移動環形電切刀頭至宮頸糜爛面全部凝固成乳白色為止。對糜爛較深的患者可適當延長停留時間從而加深治療程度，有宮頸贅生物的患者可行根部完整切除，術畢創面用球狀電極電凝止血，陰道填塞無菌紗布，24小時后取出。盡量保持切除標本的完整性，術后及時送病理診斷。術后囑患者常規使用抗生素預防感染，保持外陰和陰道清潔，禁盆浴及夫妻生活3個月，觀察并記錄陰道出血和分泌物情況，定期隨訪復查。
1.3 療效評價標準:兩組患者均在治療3個月后進行療效評價。療效評定標準［4］：痊愈：宮頸表面光滑，糜爛面消失，修復好，局部上皮化，宮頸大小恢復正常，自覺癥狀消失；好轉：宮頸糜爛面積縮小1／3以上，糜爛深度變淺，自覺癥狀明顯減輕；無效：治療前后病變無明顯變化或加重，自覺癥狀無緩解或加重。
1.4 統計處理方法: 采用SPSS13.0統計軟件進行分析，采用成組設計秩和檢驗對兩組療效進行比較。
2 結果
微波組術后平均流液天數15.5天，宮頸環形電切術術后平均流液天數6.5天。兩組療效差異有統計學意義，宮頸環形電切術組的療效優于微波組（Z=-3.40, P=0.00），詳見表1。
3 討論
宮頸糜爛是孕齡婦女常見的多發病之一，相關資料顯示，約50％ 的已婚女性經歷過此?。?］。宮頸糜爛除使宮頸鱗柱狀上皮區黏膜組織出現出血、糜爛等病理改變外，還容易發生癌變。因此，積極治療宮頸糜爛是有效預防宮頸癌的關鍵環節。物理治療的基本原理是將宮頸糜爛面的單層柱狀上皮破壞，使其脫落壞死后新生復層鱗狀上皮。常用治療宮頸糜爛的物理方法有微波治療、紅外線治療、激光治療等。但以上治療方法都存在一定的臨床局限性，療效欠滿意［6］。
微波治療宮頸糜爛的原理是利用微波的高頻聚焦輻射在短時間內產生極小范圍的高熱量引起糜爛組織的變性、壞死，同時對微小血管出血能起到較好的凝固性止血作用。微波治療宮頸糜爛的優點在于術中無出血無燒灼氣味、患者痛苦輕、不良反應少、對治療輕度和中度的宮頸糜爛效果較好。但微波治療宮頸糜爛穿透力較低，無法深入宮頸管內切除病變糜爛組織，對重度的宮頸糜爛療效較差，無法保留治療后標本，且術后陰道排液時間較長，容易誘發陰道炎。宮頸環形電切術治療宮頸糜爛的原理是通過接觸組織的瞬間由組織本身產生阻抗，達到各種切割和止血的目的。宮頸環形電切術對組織的切緣損傷輕，對中、重度宮頸糜爛患者療效亦好，具有無炭化、瘢痕小、無灼傷、并發癥少等優點，同時能較完好的保留治療后的切除標本。郝鳳英等人的研究顯示宮頸環形電切術與微波相比優勢顯著，臨床療效明顯好于微波，對治療中、重度宮頸糜爛的一次性治愈率高達95％～100％［7］。本研究中宮頸環形電切術組的臨床療效明顯優于微波組，且術后陰道排液時間亦明顯短于微波組。這說明宮頸環形電切術療效肯定，陰道排液時間短，是目前治療宮頸糜爛的先進方法。
參考文獻
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微波反應的基本原理范文4
關鍵詞：微波 膨脹石墨 膨化機理 性能
中圖分類號：TQ127 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0109-02
膨脹石墨是可膨脹石墨膨化后得到的產物，具有優良的物理化學性質，廣泛應用于密封、阻燃、、環保、軍事和催化等領域[1]。傳統的膨化方法是將其置于馬弗爐中在800 ℃～1000 ℃下進行膨化，但是這種膨化方式加熱時間長，膨化過程中電能消耗大。為了克服傳統高溫膨化法的缺陷，一些新型的膨化方法，如激光，紅外線，微波，電流[2]等先后在可膨脹石墨的膨化中得到應用。其中微波法具有操作簡單、加熱速度快、可控性強、膨化均勻、安全高效等優點[3]，是一種非常具有發展前景的膨化方法，應用范圍非常廣。目前微波膨化研究側重于最佳工藝條件的探討，對微波膨化機理研究較少，在微波對膨脹石墨性能影響分析方面不夠深入。本文介紹了微波膨化的機理，并利用微波加熱原理分析了微波膨化對膨脹石墨性能的影響。
1 微波膨化機理
微波法和傳統高溫膨化法的本質一致，都是通過加熱使插入石墨層間的化合物在高溫下迅速分解或汽化，產生大量氣體，從而使石墨沿C軸方向發生剝離形成膨脹石墨。二者的區別在于加熱機制：傳統的高溫膨化法是通過表面熱傳導的方式對石墨進行加熱，即熱源的熱量經由石墨表面傳入石墨內部使之溫度升高，而微波膨化則是通過透入到石墨內的微波與石墨層間的極性分子相互作用轉化為熱能，從而使石墨內各部分在同一瞬間獲得熱量而升溫[4]。
微波加熱的基本原理：電介質置于微波電磁場中時，介質材料中會形成偶極子或已有的偶極子重新排列，并隨著高頻交變電磁場以每秒高達數億次的速度擺動，造成分子的劇烈運動和碰撞摩擦，從而產生大量的熱，使得介質溫度不斷升高[5]，可見加熱是由在電磁場中材料的介電損耗引起的。這種加熱方式將微波電磁能轉變為熱能，其能量是通過空間或媒質以電磁波的形式來傳遞。微波對物質的加熱過程與物質內部分子的極化有著密切關系。介質在微波場中的極化表現為對電場電流密度的消耗，介質在微波場中的有效損耗為[6]：
（1）
為偶極損耗；為界面損耗；為電導損耗；為真空介電常數；ω為角頻率；為電導率。
微波在加熱過程中介質對微波功率的吸收可以表示為：
（2）
因而介質在吸收微波電磁能后其升溫速率為：
（3）
因此，根據公式（1～3）可知，采用微波膨化法，腔體內的微波透入石墨內部與石墨層間的極性分子相互作用，使得可膨脹石墨的溫度迅速升高，進而發生分解，插入石墨層間的化合物迅速分解、汽化，形成膨脹石墨。
2 微波膨化對膨脹性能的影響
2.1 微波對膨脹體積的影響
2.1.1 微波功率
膨脹石墨是可膨脹石墨在高溫下迅速分解或者汽化從而使石墨沿C軸發生剝離產生的，因此可膨脹石墨的膨化必須要有足夠的溫度。但是對于可膨脹石墨的膨化，僅僅加熱到高溫并不足以保證能夠得到較高的膨脹體積，還必須要有較高的加熱速率。如果加熱速率過低，層間的插入物質分解和汽化的速度慢，其分解和汽化產物產生的推力較小，使得石墨首先發生程度很低的初始剝離；當溫度緩慢升高，層間的插入物質繼續分解和汽化，但此時由于石墨已經發生剝離，層間距增大，石墨分解和汽化的產物一部分直接從片層邊緣擴散出去，導致沿C軸方向產生的推力降低；當加熱到高溫時，石墨層間的插入物基本上已經完全分解或汽化，因此較低的加熱速率下很難得到較高的膨脹體積。而當加熱速率較高時，石墨層間的插入物在很短的時間內迅速分解或者汽化，從而沿C軸方向產生的巨大的推力，使得石墨發生很大程度的剝離?？梢娂訜崴俾蕦τ诳膳蛎浭呐蚧陵P重要。因此，隨著加熱速率的提高，膨脹體積逐漸增大。由電磁場理論可知，作為微波加熱區的箱體是一個多模諧振腔，該加熱區內微波總的耗散功率包含腔體內貯能、充填介質功率損耗和腔壁損耗三部分，由于腔體為金屬材質，而對于導電的金屬材料，電磁波不能透入其內部而直接被反射，故腔壁對微波的吸收所造成的損耗很小，進入腔體的絕大部分微波能被充填介質吸收耗散[4]，根據文獻[7]可知，微波功率和腔體內的電場強度之間的關系為：
（4）
其中：Emax為電場在腔內空間分布上的最大值；Q為品質因數；P為腔體中的耗散功率；Vc為腔體的體積；ε0為真空介電常數；ω為角頻率。當微波設備、實驗條件一定時，Q、ω、ε0、Vc為定值，根據由公式（4）分析可知：
（5）
而微波場中介質的吸收功率正比于E2，所以微波場中介質的吸收功率正比于微波功率，因此微波功率越大，腔體中的電場強度越大，加熱過程中可膨脹石墨對微波功率的吸收也越大，加熱速率就越高，使得可膨脹石墨在很短的時間達到高溫，從而得到膨脹體積較大的膨脹石墨。
2.1.2 膨化時間
隨著膨脹時間的延長，微波場中的可膨脹石墨溫度迅速升高，層間化合物不斷分解汽化使得膨脹體積隨著時間的增加逐漸增大。但研究發現，在采用微波膨化可膨脹石墨的過程中，膨化時間增加到一定程度后，繼續延長膨脹時間，膨脹石墨的膨脹體積會逐漸下降[4，7，8]，文獻[7]稱這種現象為膨脹石墨的燒蝕，作者認為石墨蠕蟲是具有高介電常數的顆粒型材料，由于顆粒間接觸點上場強集中，特別容易造成氣體擊穿，將導致石墨燒蝕的原因歸結為微波誘導等離子放電。但隨著膨化時間的延長，已經形成的膨脹石墨蠕蟲會發生斷裂，導致膨脹石墨體積的下降，并且高溫導致膨脹石墨的氧化，從而破壞其結構導致膨脹體積的下降，微波可能起著一定的催化作用，因此，微波法中隨著膨化時間的延長所導致的膨脹體積下降是綜合作用的結果。
2.1.3 微波頻率
微波的頻率范圍為300 MHz～300 GHz，目前國內工業用的微波加熱頻率為915 MHz和2450 MHz，因而在采用微波法膨化時，鮮有探討微波頻率對膨脹體積的影響報道。但微波作為一種電磁波，頻率是其一個非常重要的參數，根據文獻[7]可知，任何一種電介質在微波場電場作用下，其單位體積內的功率耗散轉變為熱能，單位體積內的吸收功率為：
（6）
式中P為材料中的功率耗散，f為微波的工作功率，εr′為物料的相對介電常數。由公式（2），（4）和（5）可知，在確定的工況條件下，電場強度和微波功率呈正比，因此在微波功率確定后，介質對微波的吸收功率和微波頻率呈線性關系，即微波頻率越高，介質對微波的吸收功率也越大，從而使得介質的升溫速率越快。因此，對于可膨脹石墨的微波膨化，必須要有足夠高的頻率。
2.2 微波對含硫量的影響
微波法另外一個巨大優勢是其可以降低膨脹石墨中的硫含量[4，9，10]，但是對于微波法降低膨脹石墨中硫含量的機理至今尚不清楚?；谖⒉訜岬臋C理和特點，本文認為可能導致微波法降低膨脹石墨中硫含量的原因有2個。
2.2.1 微波的熱效應
一方面微波加熱是一種整體式加熱，加熱時電磁波透入到石墨內部與石墨中的極性分子相互作用轉化為熱能，物質的受熱更為均勻，并且其內部在微波作用下產生很強的渦電流，具有比高溫膨化法更強的加熱效應[11]，因此石墨層間的插入物質分解的更為徹底，從而降低了產物中硫的含量。另一方面，微波加熱具有選擇性加熱的特點，對于石墨晶體中的含硫化合物，其微波吸收效果較好，因而更易分解。
2.2.2 微波的非熱效應
微波的非熱效應是指難以用溫度變化和特殊溫度分布來解釋的現象，是一種無法用溫度變化來解釋的特殊效應[12]，盡管根據目前的技術手段，對于微波非熱效應是否存在尚無定論，但微波膨化得到的膨脹石墨相對于傳統高溫膨化法含硫量更低，雖然二者加熱機制不同，但本質都是通過加熱使石墨層間的含硫化合物受熱迅速分解和汽化，因此可能存在非熱效應的影響。
2.3 微波對其他性能的影響
根據文獻[4]的研究結果可以發現，采用微波法對膨脹石墨其他性能的影響和和石墨的粒度有一定的關系，作者將其歸結為微波輻射面積較小，導致微波輻射不充分。但我們知道，微波加熱是透入到石墨粒子內部的微波與石墨內部的極性分子相互作用引起的體加熱而非熱傳導，對于微波加熱，輻射面積的影響不是主要因素。在實際加熱過程中，存在一個穿透能力的問題，即電磁波深入到介質內部的能力。對于細粒度石墨，其密實度更大，可能導致微波穿透深度較大粒度石墨低，微波輻射不充分，引起膨脹石墨其他性能與高溫膨化法相比存在一定的差異。
3 結論
本文介紹了微波膨化的機理，并根據微波加熱的機理和特點分析了微波法對膨脹石墨性能的影響，結果表明。
（1）隨著微波功率增大，加熱速率增加，膨脹體積增加；隨著膨化時間的增加，膨脹體積的下降是膨脹石墨蠕蟲的燒蝕、斷裂和氧化綜合作用的結果；頻率越高，加熱速率越快，膨脹體積越大。
（2）含硫量的降低和微波的加熱機制有關。
（3）不同粒度下，微波穿透深度的不同是導致膨脹石墨其他性能和高溫膨化法產生差異的主要原因。
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微波反應的基本原理范文5
一、綠色分析化學的特征
1）涉及范圍比較大
綠色分析化學在我們生活的環境中，作用范圍非常廣，無論是我們生活中不可缺少的的大氣、水體、土壤，還是給我們提供能量的各種食物以及大自然中的植物、動物等。
2）研究對象復雜
目前為止，全世界的化學品多達1000多萬種，在使用這樣化學品的同時，它們會通過各種形式和途徑進入到環境中，從而使我們生活的各個方面面臨著污染的危害。這些污染物在環境中存在含量極小，但是卻給分離和測定帶來了極大的困難。
3）技術手段多
在研究綠色化學中，所需要的分析方法和測量手段極其多，幾乎涵蓋了現有的所有分析化學的方法。
4）前沿性
目前對綠色分析化學的要求已經由傳統的總量分析，逐漸發展到形態分析、結構分析以及原位分析，檢測到的含量也越來越低。此外隨著科學技術的發展，大量新的化學物質和材料不斷被用于工農業的生產并排放的環境中，而對于許多新型污染物往往沒有成熟的分析方法。因此綠色分析化學技術必須有一定的前沿性與超前性。
5）交叉性
綠色分析化學的發展離不開與其他各科學科的交叉，不但要應用現代科技分析化學的各項最新成就，還要引用其他各學科的知識，這樣才能使這門學科更加有效地應用于社會生活中。
二、采集以及前處理綠色分析化學樣品的方法
綠色分析化學樣品采集和前處理方法漸漸成為分析效率高低的主要因素，采集與前處理方法的正確與否便顯得尤為重要?，F如今，對于樣品的采樣可分為主動采樣和被動采樣，主動采樣仍然占據著主導地位，但被動采樣的應用也越來越廣泛。被動采樣研究和應用的范圍還將進一步擴大，會更加關注一些中等極性、極性和離子性污染物的研究，著重是對一些新型污染物的研究。被動采樣更加關注采樣過程中是否能夠保證質量及控制質量，使采樣方法更加趨于標準化，爭取在采樣設備微型化、環境友好化、自動化等方面更上一層樓，使方法的靈敏度、準確度和穩定性有大的改善。
在樣品前處理方面，固相萃取、加壓溶劑萃取和微波輔助萃取等萃取技術將會越來越成熟，趨于完善，并成為標準的方法被采用。固相微萃取技術將更加成熟，纖維種類、萃取對象更加多樣，分析成本大大降低，最終在環境監測實踐中發揮作用；環境友好型的微型無溶劑萃取技術將會繼續有所提高；還有納米材料、免疫吸附、分子印跡和核酸適體等新技術的采用，將會極大地提高樣品前處理的選擇性和回收率；微型化、原位化和在線化趨勢將得到更進一步的體現。
1）微波萃取
微波輔助萃取法也稱微波萃取法，是一種新型的萃取技術，它主要是通過微波能量來提高溶劑萃取效率。該項技術主要是根據物質吸收微波能力的不同，使物質的不同區域受熱不均勻，最終導致要萃取的物質從整個體系中分離出來，被介電常數較小的萃取溶液所吸收。與我們常用的萃取方法相比，該項技術具有以下優點：A.極性分子選擇的多樣性。極性較高的分子在萃取過程中可以獲得較多的微波能，可以使其運動速度加快。B.萃取速度快。微波萃取中，盛放試樣的器皿不吸收微波且大都是熱的不良導體，因此微波直接作用在試樣上。試樣中的極性分子在微波場中由于高頻極化引起介質熱損耗而產生強烈的熱效應，克服了傳統的傳導式加熱方法溫度上升慢的缺點。C.加熱均勻。該項技術可以使均勻的微波場受熱也均勻，從而不會造成試管的受熱不均。D.高效?？梢酝瑫r進行多個試樣的萃取，效率高。
2）超臨界流體萃取
超臨界流體萃取法是以超臨界條件下的流體作為萃取劑，從固體或液體中萃取出特定的成分，從而達到分離的目的。溶質在SCF中的溶解度隨著SCF密度的增大而增大，因此在臨界點附近，溫度和壓力的變化會大大的改變SCF中的溶解能力。進行SCF實驗時，先使溶質溶解于SCF中，在通過改變溫度和壓力，降低SCF的密度，使溶質在SCF中的溶解度有所降低，直到析出，最后變成氣（C）、固（溶質）兩相，從而實現分離。在這一過程中，固體可以分離取出，而氣體萃取機則可以實現循環利用。
三、綠色分析分離富集技術
1）采用固相萃取或者固相微萃取技術
固相萃取是一種以柱色譜分離機理為依托，在分離過程中建立起來的試樣預處理技術。與液相色譜柱相比，SPE柱一般開口，柱床較短，固定相粒徑較大，因此柱效較低，僅適宜分離保留值相差較大的化合物，主要用于液態試樣分析前的凈化和富集。
固相微萃取是一項以固相萃取為基礎，同時又擁有萃取富集及解萃優點的新型試樣預處理技術。它就是利用一種特殊的分離裝置，首先要把被測部分從樣本中提取出來，然后結合色譜進行分析，得出結果。
2）膜萃取
膜萃取技術是現在我們常用的一種萃取技術，它擁有很多優點，不僅高效快速，而且還經濟環保，現如今被廣泛應用在液態與液態，氣態與氣態以及液態與氣態分離的過程中。該項技術的原理主要是人工或使用天然的方法合成一種高分子薄膜，膜具有選擇透過性，我們可以利用這一特性來進行溶質與溶劑的分離和提純。膜分離方法的驅動力主要是壓力差（如反滲透法、氣體分離法）、電位差（如電滲析法）、濃度法（如透析法）、溫度差（如膜蒸餾法）及化學反應等。
四、綠色分析測試的方法
綠色分析測試的內容與以往有所不同，主要表現在評價的方式的改變。傳統分析化學的測試僅僅只是來測量元素所占的百分比以及化合物的總含量或總濃度。然而事實研究表明，污染物的毒性與否，跟它存在的方式、環境及生物過程密切相關。所以，要想對物質的化學環境屬性做出正確的分析，首先就是要對其生存的環境和形態進行測定，然后進行分析總結，而相應的測試靈敏度高，速度快、準確性好的原位及形態分析方法是解決這一問題的重要前提，也是綠色分析化學研究的一個重要方向。
1）毛細管電泳法
毛細管電泳在現階段的生物化學發展過程中至關重要，它是一種物質分離和測試的技術。該項技術主要原理是基于離子或帶電粒子在電場的作用下會作定向運動，從而實現分離的目的。高效毛細管電泳技術是指以高壓電場為驅動力、在細內徑的石英毛細管中、離子或帶電粒子基于淌度和分配系數的不同而進行高效快速分離的一種電泳新技術。毛細管電泳高效的一個主要原因是電滲流的產生。電滲流也就是溶液受到外加電場的作用而產生的整體流動的現象。
2）色譜分離法
色譜分析法是利用不同物理化學性質的物質系數、屬性或一些其他特性的不同而進行分離的方法。色譜分離法應用廣泛，所包括的分離類型和具體的分離技術都有多方面的應用，同時該項技術檢測方法也眾多，是較為常用的一種技術。若按固定相的幾何形狀分類，可以分為兩大類：一類是固定相裝在柱管中，流動相流經柱床使被分離物質分離后依次流出色譜柱的柱色譜法；另一類是固定于平面載板上，在流動相流動的過程中，當它經過固定相的時候，被分離后的物質便會留在固定相上的平面色譜法。然而氣相色譜特別適合于揮發性化合物的分離分析，所以在環境化學、石油化工、食品安全和刑偵分析等方面作為常規分析方法發揮著不可替代的作用。尤其是氣相色譜與質譜的聯合技術，能夠在一次進樣中同時實現定性分析與定量分析，已成為強有力的分析技術。
3）中子活化分析法
中子活化分析法是活化分析中最為重要的一種分析方法，該項技術的基本原理就是用一定能量的中子、反應堆或加速器，還有可能是帶電粒子或者高能r光子來作為轟擊粒子去轟擊待測試樣，然后來確定物質元素成分的定性和定量的分析方法。中子活化分析大致可以分為五步，分別是樣品的采集、活化、化學放射分離、核輻射的測量以及最終的數據處理。該項技術應用廣泛，可以適用于多元素的同時分析，同時它的靈敏度非常高，多用于大氣顆粒物、工業粉塵、固體廢棄物等中的金屬元素測量。所以它在綠色分析化學方面，能夠得到很好的應用。可以有效地分離出化合物中的各種元素，同時精確地對它們進行分析，這對于綠色化學領域無疑又是一大突破。
五、總結
綠色化學在當今社會的可持續發展過程中占據著重要地位，綠色化學技術的發展對于人類所居住環境的改善至關重要。綠色分析化學就是基于綠色分析化學的原理，試著在現有的技術上有所突破，研究出一些新型的技術，更好地為人類服務。今后分析化學的發展方向就是對于人類賴以生存的環境盡量少污染或者不污染，現在的企業應該本著對社會負責，讓人們放心的態度來做事，對于環境的保護以及污染的治理，要高度重視，最終給人類營造一個綠色的生存空間。
（作者單位：第五地質礦產勘查開發院）
微波反應的基本原理范文6
關鍵詞 誘變 微生物育種 展望
誘變育種是通過誘變劑的處理提高菌種突變的幾率，從中篩選出具有優良特性的變異菌株，也是通過誘發基因突變為手段的微生物育種技術。1927年發現X射線具有增加突變率的效應；1944年發現氮芥子氣的誘變效應；其后，人們陸續發現了許多物理的和化學誘變因素。誘變育種其操作簡便，突變率高，突變譜也廣，不僅提高產量，改進質量還可以擴大產品的品種和簡化工藝條件，隨著新的誘變因子不斷發現和篩選體系進一步的完善，微生物的誘變育種有了發展。
一、誘變方法
（一）物理誘變
1、紫外照射：是誘發微生物突變的常用的非常有用的物理誘變方法之一，紫外輻射的作用有許多解釋，比較確定的作用是能夠使DNA 分子形成嘧啶二聚體，阻礙堿基也堿基之間正常配對。
2、電離輻射：是電離生物學上有高能量的產生電離作用，應用最廣泛的電離射線之一，可直接或間接的變化DNA 結構。直接效應可以氧化脫氧核糖的堿基，間接效應是使水或有機分子產生自由基。
3、激光：是一種光量子流，能量密度高、靶點小而且單色性與方向性都好的光微粒。這種輻射通過產生光、熱等效應的綜合應用，直接、間接影響有機體，從而引起細胞染色體畸變效應和酶的激活與鈍化。
4、 微波：是一種有較強生物效應的低能電磁輻射，對生物體有熱效應或非熱效應。熱效應指它能引起生物體局部溫度上升，非熱效應是在其作用下，生物體產生非溫度關系的各種反應。所以，微波也被用作多個領域的誘變育種。
（二）化學誘變
1、烷化劑：誘發突變中一類相當有效的化學誘變劑，引起DNA 復制堿基配對的轉換而遺傳變異。常用的烷化劑都有甲基磺酸乙酯、亞硝基胍或硫酸二乙酯等。甲基磺酸乙酯是最為常用的烷化劑，誘變率也很高。其誘導的突變株絕大多數是點突變，具有強烈致癌性和揮發性。王璋等人的研究得到的一株轉谷氨酰胺酶活比得以提高。
2、堿基類似物：是化學結構與核酸的堿基成分類似的一種化合物。它的分子結構和天然堿基相似，可以摻入到DNA 分子中從而導致DNA 復制時產生的錯配，mRNA 轉錄紊亂和功能蛋白重組及表型改變。
3、 其他：亞硝酸能使核酸等中的嘌呤和嘧啶的氨基轉變為羥基，疊氮化鈉是有誘變作用的無機鹽，還有一些無機類化合物及中草藥的影響。
二、誘變劑
對誘變劑的選擇要注意誘變劑的專一性與適當的方式。誘變作用不僅僅決定于誘變劑，還和出發菌株的遺傳背景有一定的關聯。對于遺傳上不穩定的菌株一般采用溫和的誘變劑，相反的對于穩定的就用強烈的、不常用的或誘變譜廣的誘變劑處理。遠紫外是所有誘變劑中最合適的。誘變劑的劑量在用于篩選的存活群體中所得到最高比例所需要的突變體。用高單位突變本身測定最適劑量有時不可能實現，不同菌株不同方法采用誘變劑的劑量都有可能改變。
三、展望未來
誘變育種這種傳統育種方式雖有弊端但具有菌種遺傳穩定性好、簡便且易行又安全等優點，隨著新誘變源的出現，原生質體的誘變技術應用也會有更新的進展。離子束是一種新的誘變源，其特有的作用機理使得離子束誘變有誘變譜廣、變異幅度大等優點，它的應用也取得很多重要成果。
四、結語
誘變育種是微生物育種中一類經典且基礎技術，了解了其基本原理和重要環節對以后開展有關工作十分必要。高產突變株的選育和抗藥性突變株、營養缺陷突變株的選育可領會誘變育種的實質與方法。誘變育種存在一定的盲目性與隨機性，且在實際應用中，研究者也要根據出發菌株和實驗室條件等情況來篩選合適的誘變方法。實驗室將物理和化學因子結合在一起對多種酵母菌株進行誘變，得到了理想菌株。另外，我們正在嘗試反復多次采用幾種誘變因子一起進行誘變，以得更理想的菌株。
（作者簡介：劉倩雯，女，1990.3-，籍貫：遼寧東港，單位：沈陽師范大學化生學院，學位：本科，專業：生物技術）
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