微波與化學(xué)反應(yīng)體系相互作用過程中的特殊效應(yīng)研究.pdf

1、微波作為一種高效的加熱方法已經(jīng)在化工各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，但是微波和化學(xué)反應(yīng)的相互作用機理還沒有真正被認識，這嚴(yán)重制約了微波在化學(xué)工業(yè)上的進一步應(yīng)用，同時，微波與化學(xué)反應(yīng)相互作用過程中產(chǎn)生的特殊效應(yīng)也成為人們關(guān)注的焦點問題。化學(xué)反應(yīng)體系作為一個非平衡態(tài)體系，它不是各種化合物的簡單混合。本文就微波與化學(xué)反應(yīng)體系的相互作用過程中產(chǎn)生的一些特殊效應(yīng)從實驗到理論進行了深入研究與探討，這些工作將對進一步理解微波同化學(xué)反應(yīng)的相互作用機理、研究特殊效應(yīng)

2、和相關(guān)應(yīng)用提供幫助。 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下： （1）在工業(yè)頻率2.45GHz時，對室溫下各類常用有機試劑的介電特性進行了測量，并對結(jié)果進行了分析，這些測試和分析結(jié)果將為微波輔助有機合成提供有益參考。 （2）提出了一個新的經(jīng)驗公式，首次引入了描述不同離子對水的復(fù)介電系數(shù)的影響的復(fù)影響因子的概念，用來計算微波頻率下電解質(zhì)水溶液的復(fù)等效介電系數(shù)。改變了原先電解質(zhì)溶液介電系數(shù)計算模型大部分是針對靜止頻率下進行的不足

3、，同時克服了利用Debye模型計算方法復(fù)雜和使用范圍受限的缺點。 （3）對二苯乙烷生成反應(yīng)中的反應(yīng)溶液的介電特性隨時間的變化規(guī)律進行了測量計算。討論了催化劑對微波加熱的作用，并提出了微波加快該反應(yīng)過程的功率控制方式。這些將對微波輔助有機合成提供一定幫助。 （4）化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)是一個非平衡系統(tǒng)，它不是各種化合物的簡單混合。到目前為止，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)體系等效復(fù)介電系數(shù)隨時間變化的理論除黃卡瑪?shù)忍岢鐾馍僖妶蟮?。本文以液相化學(xué)反應(yīng)體

4、系為對象，基于反應(yīng)溶液中單位體積內(nèi)的分子個數(shù)隨溫度變化的情況對黃卡瑪?shù)忍岢龅幕瘜W(xué)反應(yīng)復(fù)等效介電系數(shù)經(jīng)驗公式進行了改進。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程，利用插值的方法，得到反應(yīng)體系等效復(fù)介電系數(shù)與溫度的經(jīng)驗公式，從而給出任意時間、任意溫度下反應(yīng)體系等效復(fù)介電系數(shù)。 （5）首次提出通過化學(xué)反應(yīng)過程的等效介電系數(shù)變化來獲取化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的方法，解決了一些不能通過測量透光率、電導(dǎo)率、壓力等和濃度相關(guān)的可測物理量的變化的常規(guī)方法來獲取化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)

5、參數(shù)的問題。 （6）總結(jié)了近些年來有關(guān)微波化學(xué)中的特殊效應(yīng)研究的進展，并對其相關(guān)機理和實驗方法等進行了介紹與討論，這些討論將為人們研究微波加快化學(xué)反應(yīng)中的特殊效應(yīng)提供幫助。 （7）通過實驗和測試分析，研究了水浴加熱、水浴加熱附加電場和附加磁場，不同條件對硫酸鈣晶體形貌的影響。 （8）大量實驗表明：從相同的初始溫度加熱到相同的末溫時，微波加熱與傳統(tǒng)加熱生成物產(chǎn)量不同。我們從理論上證明了這一結(jié)果，同時采用硫酸鈣結(jié)晶實

6、驗進行了驗證，理論計算結(jié)果同實驗測量結(jié)果基本吻合。 （9）通過特殊控溫方法，使得微波加熱與傳統(tǒng)水浴加熱從相同初始溫度以相同溫升速率加熱硫酸鈣生成反應(yīng)到相同末溫，對生成的硫酸鈣晶體物相與形貌進行了分析表征。通過對微波加熱過程的電磁場分布仿真與對硫酸鈣晶體生成過程中溫度的仔細測試，解釋了獲得的硫酸鈣晶體物相差異的原因。利用蒙特卡羅（MC）方法，首次通過對微波輻射下晶體生長影響的分析，解釋了獲得的硫酸鈣晶體形貌不同的原因。這將對微波特