微波與化學(xué)反應(yīng)體系相互作用過(guò)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(gè)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(jī)理還沒(méi)有真正被認(rèn)識(shí)，這嚴(yán)重制約了微波在化學(xué)工業(yè)上的進(jìn)一步應(yīng)用，同時(shí)，微波與化學(xué)反應(yīng)相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的特殊效應(yīng)也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題?；瘜W(xué)反應(yīng)體系作為一個(gè)非平衡態(tài)體系，它不是各種化合物的簡(jiǎn)單混合。本文就微波與化學(xué)反應(yīng)體系的相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的一些特殊效應(yīng)從實(shí)驗(yàn)到理論進(jìn)行了深入研究與探討，這些工作將對(duì)進(jìn)一步理解微波同化學(xué)反應(yīng)的相互作用機(jī)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(diǎn)如下： （1）在工業(yè)頻率2.45GHz時(shí)，對(duì)室溫下各類常用有機(jī)試劑的介電特性進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，這些測(cè)試和分析結(jié)果將為微波輔助有機(jī)合成提供有益參考。 （2）提出了一個(gè)新的經(jīng)驗(yàn)公式，首次引入了描述不同離子對(duì)水的復(fù)介電系數(shù)的影響的復(fù)影響因子的概念，用來(lái)計(jì)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(jì)算模型大部分是針對(duì)靜止頻率下進(jìn)行的不足

3、，同時(shí)克服了利用Debye模型計(jì)算方法復(fù)雜和使用范圍受限的缺點(diǎn)。 （3）對(duì)二苯乙烷生成反應(yīng)中的反應(yīng)溶液的介電特性隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行了測(cè)量計(jì)算。討論了催化劑對(duì)微波加熱的作用，并提出了微波加快該反應(yīng)過(guò)程的功率控制方式。這些將對(duì)微波輔助有機(jī)合成提供一定幫助。 （4）化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)是一個(gè)非平衡系統(tǒng)，它不是各種化合物的簡(jiǎn)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(shí)間變化的理論除黃卡瑪?shù)忍岢鐾馍僖?jiàn)報(bào)道。本文以液相化學(xué)反應(yīng)體

4、系為對(duì)象，基于反應(yīng)溶液中單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)隨溫度變化的情況對(duì)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(yàn)公式進(jìn)行了改進(jìn)。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(yàn)公式，從而給出任意時(shí)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(guò)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的等效介電系數(shù)變化來(lái)獲取化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法，解決了一些不能通過(guò)測(cè)量透光率、電導(dǎo)率、壓力等和濃度相關(guān)的可測(cè)物理量的變化的常規(guī)方法來(lái)獲取化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

5、參數(shù)的問(wèn)題。 （6）總結(jié)了近些年來(lái)有關(guān)微波化學(xué)中的特殊效應(yīng)研究的進(jìn)展，并對(duì)其相關(guān)機(jī)理和實(shí)驗(yàn)方法等進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試分析，研究了水浴加熱、水浴加熱附加電場(chǎng)和附加磁場(chǎng)，不同條件對(duì)硫酸鈣晶體形貌的影響。 （8）大量實(shí)驗(yàn)表明：從相同的初始溫度加熱到相同的末溫時(shí)，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(shí)采用硫酸鈣結(jié)晶實(shí)

6、驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，理論計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果基本吻合。 （9）通過(guò)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(duì)生成的硫酸鈣晶體物相與形貌進(jìn)行了分析表征。通過(guò)對(duì)微波加熱過(guò)程的電磁場(chǎng)分布仿真與對(duì)硫酸鈣晶體生成過(guò)程中溫度的仔細(xì)測(cè)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(guò)對(duì)微波輻射下晶體生長(zhǎng)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(duì)微波特