楊皓景

（成都嘉祥外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,四川成都，610023）

基于分子共振技術(shù)在廢水處理中的機(jī)理分析及工藝改進(jìn)

楊皓景

（成都嘉祥外國(guó)語(yǔ)學(xué)校,四川成都，610023）

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，廢水的排放已嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，廢水的凈化處理是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。針對(duì)分子共振技術(shù)研究現(xiàn)狀，探討了電磁波技術(shù)在廢水處理中的機(jī)理分析，以及電磁波技術(shù)在廢水處理中的技術(shù)特點(diǎn)和研究進(jìn)展，提出了一種二次微波技術(shù)處理生活污水的工藝改進(jìn)。

分子；共振；廢水；電磁波技術(shù)

0 引言

共振是將很小的周期振動(dòng)產(chǎn)生很大的振動(dòng)現(xiàn)象，為整個(gè)系統(tǒng)提供和儲(chǔ)備更多的能量。目前，共振已從宏觀的機(jī)械物體，發(fā)展到現(xiàn)代的微觀分子共振技術(shù)，分子共振是當(dāng)今社會(huì)研究的熱點(diǎn)之一。分子共振是通過電磁波技術(shù)使得分子在物質(zhì)內(nèi)部不斷運(yùn)動(dòng)，但不改變其分子本身的結(jié)構(gòu)，被科學(xué)界應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、食品行業(yè)及環(huán)境保護(hù)中[1]，具有不直接接觸材料，高效快速的加熱功能。其中吳振宇[2]等人分析了污泥脫水技術(shù)的現(xiàn)狀，電磁波污水處理技術(shù)已得到了廣泛的研究?；衄揫3]等人利用了微波技術(shù)分析了廢水的試驗(yàn)研究，取得了比較明顯的效果。但是目前微波技術(shù)僅限于實(shí)驗(yàn)室研究成果較多，而在實(shí)際的污水處理中微波處理的效果還需進(jìn)一步完善，以達(dá)到廢水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)，提高廢水的處理效果，是具有更廣闊的應(yīng)用前景。

1 分子共振

1.1分子共振原理

由共振現(xiàn)象可知，自然界中的物體能夠在某些特定頻率下，比一般頻率以更大的振幅做振動(dòng)。對(duì)于分子本身，同樣具有共振現(xiàn)象，即分子也具有特定的固有頻率，若對(duì)某種分子傳遞一種接近其固有頻率的電磁波，分子的固有振動(dòng)和外界傳遞的振動(dòng)便會(huì)相疊加，分子在這種特定頻率下發(fā)生劇烈的振動(dòng)，振動(dòng)幅度達(dá)到最大。

1.2分子共振技術(shù)的應(yīng)用

分子共振技術(shù)在核磁共振中能夠有效探測(cè)生物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)和功能[4]，現(xiàn)有分子共振技術(shù)主要分為兩種，一種是水分子共振技術(shù)，另一種是非水分子共振技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在磁共振影響技術(shù)中，其中水分子的成像是通過間接性方法表示水分子的中子，這與生物內(nèi)部的分子探針成像方法不同，生物體內(nèi)的成像方法具有雙重作用，主要采用核磁共振的過程改變水分子，并由分子探針改變生物內(nèi)部相關(guān)聯(lián)的分子形成過程。非水分子主要是化學(xué)位移的成像，通過核磁共振在生物體內(nèi)的有關(guān)化合物作為探針，將化學(xué)位移成像的方法測(cè)定體內(nèi)分布。

分子共振技術(shù)還應(yīng)用在金屬鍍件上，通過電磁波促使分子發(fā)生共振現(xiàn)象，在金屬原子的內(nèi)部發(fā)生振動(dòng)，使得金屬產(chǎn)生熱量。在常見的鋁合金分子共振化學(xué)鍍中，引入波長(zhǎng)與鍍液幾乎相近的電磁波，使得化學(xué)鍍鍍液分子發(fā)生共振，引起鍍液溫度升高，從而達(dá)到施鍍溫度，隨著電磁波作用的不斷增加，氧化還原反應(yīng)將會(huì)發(fā)生在鍍件表面上，得到金屬離子。因此，形成鍍層的新型、節(jié)能、高效化學(xué)鍍工藝。

分子共振技術(shù)目前主要應(yīng)用于微波技術(shù)中，使得水分子頻率與微波爐的頻率相當(dāng)，其中水分子的頻率為2.5×109HH zz，微波爐的頻率為2450MHz，從而使得振幅最大，通過分子在變化的磁場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，使得溫度快速上升，達(dá)到加熱的目的。

2 廢水處理的機(jī)理分析

2.1廢水

廢水在物理和化學(xué)指標(biāo)相對(duì)于可利用的水發(fā)生改變而無(wú)法直接被利用，需要經(jīng)過凈化、制純處理等措施才能再次被利用的水。人類生產(chǎn)生活中無(wú)時(shí)無(wú)刻在產(chǎn)生著廢水，如生活廢水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水等。以前，由于廢水處理技術(shù)的限制，大多廢水被直接排入江河湖海和土壤，造成了巨大的污染。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，廢水凈化和制純技術(shù)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的廢水得意進(jìn)入專門的污水處理工廠進(jìn)行處理，以使其再次利用，避免污染環(huán)境。

2.2電磁波分子能量的變化

電磁波分子的能量變化是通過電磁波對(duì)極性分子的熱效應(yīng)，若雙原子分子都是剛性轉(zhuǎn)子，分子動(dòng)能為

從上式中可知，分子的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度不同，則分子的動(dòng)力也不相同。從分子的電性角度來(lái)看，在沒有外電場(chǎng)時(shí)，大量分子的偶極矩的總是為零，不會(huì)產(chǎn)生熱量。當(dāng)有外電場(chǎng)時(shí)，分子的偶極矩不為零，其分子運(yùn)動(dòng)加劇。理論上認(rèn)為分子的動(dòng)能最大時(shí),其熱效應(yīng)最好。電磁波的不同頻率對(duì)不同分子的影響也不相同，從而使得電磁波引起不同分子達(dá)到反應(yīng)的最佳能量狀態(tài)的頻率不應(yīng)相同。因此，分子要達(dá)到共振頻率，則需要一個(gè)合適的電磁波頻率。

2.3水分子共振能量

水分子的相互夾角為104.5o，兩個(gè)O-H鍵組成極性分子?？蓪⒚總€(gè)水分子看作一個(gè)諧振，假如諧振的質(zhì)量為m ，間距為a ，第n 號(hào)振子的位移為Sn。若只考慮兩個(gè)振子間的相互耦合，其相鄰振子的作用力[5]為

因此，可以將水分子作為共振波來(lái)處理研究，水分子中氫和氧之間的電子形成一個(gè)共價(jià)鍵，由于氧一側(cè)的電子分布更近，則更需要電子，從而形成了氧一側(cè)帶“-”電，氫一側(cè)帶“+”電。在正常情況下，水分子處于混亂無(wú)序狀態(tài)。當(dāng)在水分子上加上電場(chǎng)時(shí)，水分子將會(huì)定向排列，若在變化的電場(chǎng)作業(yè)下時(shí)，水分子將會(huì)通過偶極矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生大量能量。如果電磁波的頻率達(dá)到水分子的頻率，即可實(shí)現(xiàn)共振，國(guó)外學(xué)者已經(jīng)得出正常水在25℃的諧振頻率[6]，促使了電磁波技術(shù)的發(fā)展。

2.4廢水物分解過程

采用電磁波技術(shù)將廢水中的廢棄物生成沉淀，使其廢水得到凈化的目的，是目前廢棄物處理的新型領(lǐng)域[8]。廢水的分解過程如下：

在電磁波作用下，有機(jī)物和水分子生成陽(yáng)離子。

廢水在電磁波作用下與水分子發(fā)生離子交換。

水分子在電磁波作用下生成氫氧根離子。

處理劑在電磁波作用下活性變強(qiáng)。

處理劑和廢棄物合生成沉積物，GG為沉淀物。

氫氧根離子和有機(jī)物在電磁波作用下生成有機(jī)物。

生成的有機(jī)物和處理劑生成沉淀。

3 微波技術(shù)處理生活污水工藝改進(jìn)

圖1 微波處理生活污水工藝

廢水中含有大量的有機(jī)污染物，其中生活污水屬于日常影響最為重要的部分。生活污水中含有大量的淀粉、脂肪及尿素等物質(zhì)，生活污水中的洗滌劑不容易被生物分解，磷極易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。生活污水中含有多種病原體，每毫升中有幾百萬(wàn)細(xì)菌，PH值在6-9之間。采用微波處理生活污水是通過微波與添加劑的作用下，使其發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成不可溶解的沉淀，將氣體從水中分離出來(lái)。生活污水中難解的是有機(jī)污染物，通過微波和添加劑的作用下，分解成大塊絮團(tuán)沉淀和小分子，磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽沉淀，氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻５窃谀壳艾F(xiàn)有的微波技術(shù)處理生活污水中存在一次性微波處理效果不明顯，僅限于實(shí)驗(yàn)室的有限量的生活污水的處理，排放的標(biāo)準(zhǔn)未達(dá)到要求，尤其是廢水所含成分不同時(shí)，所需微波處理的時(shí)間不同，電磁波輻射的不均勻，使得廢水達(dá)不到凈化目的。為了進(jìn)一步的提高微波技術(shù)處理的生活污水的能力，對(duì)微波反應(yīng)器的廢水進(jìn)行二次處理，具體的微波處理工藝如圖1所示。

4 結(jié)論

利用分子共振原理，分析分子在電磁波作用下的能量變化過程，充分利用電磁波技術(shù)高效、快速的處理廢水。對(duì)于目前利用微波技術(shù)處理生活污水效果不明顯的情況，提出了二次利用微波技術(shù)進(jìn)一步處理生活污水的改進(jìn)工藝。推廣應(yīng)用微波處理廢水技術(shù)，有利于水資源的持續(xù)利用，從而取代廢水難處理、處理不達(dá)標(biāo)及處理再污染等問題，為當(dāng)今的生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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圖2 裂紋深度對(duì)爬波波高的影響

可以看出，隨著裂紋深度的增加，爬波回波高度也逐漸增加。但由于爬波一般在表面以下9mm范圍內(nèi)進(jìn)行傳播，因此，當(dāng)缺陷深度超過9mm時(shí)，波高基本不變。這也是支柱瓷絕緣子檢測(cè)時(shí)，采用波高方式對(duì)裂紋深度進(jìn)行判斷的原因。

4 小結(jié)

本論文研究了超聲波縱波、橫波、小角度縱波和爬波檢測(cè)支柱瓷絕緣子的方法。主要研究了爬波探頭入射角度，分析了爬波探頭指向性和聲能，設(shè)計(jì)了合理的爬波探頭角度進(jìn)行檢測(cè)。

（1）對(duì)爬波探頭的折射角進(jìn)行分析，測(cè)定出繪制不同角度爬波探頭晶片入射距離波幅曲線數(shù)據(jù)。

（2）通過用可變角度探頭的模擬結(jié)果，驗(yàn)證了爬波角度的改變對(duì)實(shí)際爬波超聲波檢測(cè)的實(shí)際探傷效果。

（3）分析了爬波探頭在理論角度±3度之內(nèi)的聲場(chǎng)的聲束指向性，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲取了最優(yōu)化的數(shù)值。

參考文獻(xiàn)

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Mechanism analysis and process improvement of wastewater treatment based on molecular resonance technology

Yang Haojing
( Chengdu jiaxiang Foreign Languages Shool,Chengdu Sichuan,610023)

With the continuous development of industrialization, wastewater discharge has seriously polluted the ecological environment. Aiming at the research status of molecular resonance technology, analyzes the mechanism of electromagnetic wave technology in wastewater treatment, technical characteristics and research progress of electromagnetic wave technology in wastewater treatment, a two sewage treatment process of microwave technology improvement.

Molecular; resonance; wastewater; electromagnetic wave technology