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微波反应的基本原理范文1
关键词：有机合成 理论 概念 方法
概述
有机合成与21世纪的三大发展学科：材料科学、生命科学和信息科学有着密切的联系，为三大学科的发展提供理论、技术和材料的支持。新世纪有机合成将进一步在这三大学科领域中发挥作用，并在新的合成理论和方法的深化中开拓新的领域。
1、有机合成新理论和新概念[1]
1.1 组合合成
组合化学的概念最初起源于20世纪60年代，问世的固态多肽合成法，在固态多肽合成中，由于采用高分子聚合物固相作载体，产物的分离与纯化十分方便；又由于多肽合成中许多反应条件都是相同的，从而使各种肽分子能够在同一反应器内按照预设程序合成出来。上世纪80年代中期，Geysen用96孔板在高分子链上首次合成多肽成功，标志着组合合成的开始；此后，Houghten于1985年提出了茶叶袋合成法，是不同序列的肽在同一反应器内进行多肽欧联反应，至此组合化学的雏形初步呈现出来[2]。
1.2不对称合成
不对称合成是研究对映体纯和光学纯化合物的高选择性合成，已成为现代有机合成中最受重视的领域之一。不对称合成尤其是过渡金属催化的不对称合成是合成手性药物的有效手段，因为不对称合成必须有手性源才能完成，在当量的不对称反应中必须有当量的手性源，而用于手性源的化合物非常昂贵，故在生产中用当量的手性源化合物是不合算的。
经过近十年的飞速发展，催化的不对称合成取得了很大进展。一个进展就是已解决了C―C双键和C一0双键的选择性氢化问题：Noyori在乙二胺和氢氧化钾共存下，用RuCl2(PhP)3 为催化剂可以在C―C双键存在下选择性的氢化C一0双键，这一高选择性的氢化反应已实现。对碳一杂原子连接的不对称反应的研究还处在初级阶段，但对难于氢化的C―N双键的不对称氢化已取得了成功。Buchwald等用C―N双键插入Ti―H键而形成Ti―N键时的立体环境，从而实现了对C―N双键的不对称氢化。另一方面，手性中毒(不对称活
1.3 绿色化学[3]
“绿色化学”的概念在20世纪90年代初由由美国化学会（ACS）提出，十几年来，绿色化学的概念、目标、基本原理和研究领域等已经逐步明确，初步形成一个多学科交叉的新的研究领域。当前，实现有机合成的绿色化，一般从以下方面进行考虑：开发、选用对环境无污染的原料、溶剂、催化剂；采用电化学合成技术；尽量利用高效的催化合成，提高选择性和原子经济性，减少副产物的生成；设计新型合成方法和新的合成路线，简化合成步骤；开发环保型的绿色产品；发展应用无危险性的化学药品。
2、有机合成新方法和手段[4]
新型物理手段在有机合成中的应用受到化学家的关注，这方面的发展也很快，主要是对光催化、电催化、微波催化等方面的研究。
光催化反应，具有洁净无污染，反应速度快等特点。光学活性的有机催化剂(不含金属)的设计是当今研究的一个新领域。
电化学过程是洁净技术的重要组成部分，是到达绿色合成的有效手段，在洁净合成中有独特的魅力
微波辐射技术在有机合成有很好的应用，微波催化不仅有效地提高反应速率、反应转化率和选择性，而且体现出节能、环保等诸多优点，微波在有机合成中的应用已引起人们的兴趣。
2.2金属参与的有机合成[5]
大致上从上世纪80年代以来,金属参与的有机合成反应就一直是有机合成新反应发现的一个主要源泉。过渡金属，尤其钯催化的碳-碳键形成新反应是这方面突出的例子。
又如金参与的有机合成反应：金(黄金)和其化合物用于有机合成反应是近年的事。2005年Hashmi对2004年前后的报道也作了简单的回顾,而麻生明等则在2006年对金催化烯炔底物的环化作了专门介绍。但这两年又有不少很有意义的工作,显示出它们在一些反应中有着很高的效率和独特的选择性。
2.4 多组分反应
多组分反应也是一类高效的有机合成方法，具有绿色、环保、节约资源的特点。这类反应涉及至少3 种不同的原料，每步反应都是下一步反应所必需的，而且原料分子的主体部分都融进最终产物中。多组分反应目前已成功用于含氮、氧的杂环化合物及链状化合物的合成以及不对称合成。
2.5 固相有机合成[6]
固相有机合成涉及的主要反应有1 将反应物键合于高分子载体上2 应用所需的反应试剂与键合于高分子载体上的反应物进行反应3 最后选择适当的试剂将目标产物从树脂上断裂下来。如下图示。
固相有机合成采用的载体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树脂Pam 树脂和氨基树脂外还有各种专门应用于某一特定类型反应的新型树脂如专门应用于合成dendrimers 及Michael 加成的Bradley 高载树脂与马来酰亚胺树脂，具有高度交联和低溶胀特性的ArgoPore 树脂适用于亲核取代反应的Sasrin和Rink 树脂等以上树脂大部分已经商品化近年还发展了官能团化纤维素载体如纸片和棉花等。下面以一个实例证明固相有机合成的优越表现。
3、结束语
截至目前，有机合成已在反应和设备技术方面积累了宝贵的经验，取得了很大的成果。已经研究清楚的有机反应多达3000个以上，其中有普遍应用价值的反应也达200个之多；国内外已商品化的试剂有5万余种；产率高、条件温和、选择性和立体定向性好的新反应大量出现；元素有机合成蓬勃发展；新试剂、新催化剂特别是固相酶新技术的应用能长期稳定并使生产连续化・・・种种迹象表明，有机合成一直是近年来化学领域最活跃的学科之一，不断的取得新的成就，纵观其发展轨迹，我们完全有理由相信，它的发展没有终点，化学学科是顽强的存在并将持续地为人类社会做贡献。有机合成以创造物质的方式改造世界，它已经创造了无数的奇迹，并必将一如既往的服务于人类文明的进步和致力于创造人类生活更加美好的明天。
参考文献：
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微波反应的基本原理范文2
关键词：微波；烘燥；纺织工业；应用
1 概述
微波是一种频率为300MHz-300GHz的电磁波，照射极性物质时，极性物质分子的不规则运动速度加快，物质内能增加进而转化为热能。随着科学技术的不断发展，人们对纺织品的加工处理提出了更高的要求，微波技术由于其均匀、高效、快速、无污染等优点得到了人们的广泛关注，本文将对微波烘燥技术的应用进行简要分析。
2 微波烘燥在纺织品工业中的应用
2.1 纺织品处理阶段
微波照射纺织品时，能加快物质内部分子的运动速度，加快胶质的溶解，改善脱胶效果。国外相关学者曾报道韧皮纤维，如大麻，在纺织加工前必须进行脱胶处理，一般常用的方法有机械、酶和化学脱胶方法，其脱除效果并不理想。用微波技术处理胶质时，微波能在维持纤维细度和亮度的基础上，实现脱胶，且试验证明，微波处理时间越长，纤维细度和亮度都会增加。
除大麻脱胶外，丝织品的精练脱胶也是较为常见的一道工艺，该工艺的主要目的是保持丝织品特有的风格和优美光泽。传统脱胶方法是以碱性盐溶液为精练液，在高温条件下进行脱胶处理，碱性盐类溶液一般可选取硅酸钠、纯碱、磷酸钠、硼酸钠等。丝胶溶解性较差，这就需要延长处理时间和提高处理温度才能有效脱胶；若用微波进行处理，丝制品在微波照射下会产生热，有效溶解丝胶及其他不纯物，再用热清水冲洗，就能获得理想的精练效果。
2.2 纺织品加工阶段
2.2.1 染色中的应用 微波染色基本原理：按照常规方法将待染织品浸扎染液，然后将待染织品导入密闭微波加热室内，浸扎在染料液中的织品在微波照射作用下，则织品中的极性分子在电场作用下会发生极化，改变排列方向，分子间摩擦增大，进而转化为热能；而染料分子在微波的作用下会升温，从而提高上染和固色的速度。微波染色可采用织物或丝束加工方式，能用于亲水性纤维染色和疏水性纤维染色；染料主要包括活性染料、分散染料、直接染料和阳离子染料几类；染色后处理方式仍保持不变。用分散染料染涤纶、用油溶性染料和分散染料染醋酸纤维时，微波可在固色方面具有很大优势，而且还能降低能源消耗。值得注意的是，水分子是实现微波加热的关键，因此织品或者色浆应保持一定的含水量，确保印花织物在未干时进行固色。
2.2.2 染整加工方面的应用 微波辐射在纺织染整加工方面也有很好的促进作用，对分子具有一定的活化作用。微波辐射能激发分子的运动，这对于化学键的断裂是十分有利的。分子由基态达到亚稳态，需要吸收一定的能量，以使电子产生跃迁；跃迁后分子状态活跃性提高，分子间的碰撞几率和有效碰撞几率大大增加，从而加快反应速度。环氧树脂整理织物时，微波辐射可在短时间内改善褶皱回复性，提高染色的耐酸碱性和耐光性。
2.3 检测中的应用
2.3.1 微波烘干 纺织品常用的干燥方法主要以传导或对流的方式传递能量，如热风、电热、蒸汽等均属于该类传热方式；微波烘燥原理与上述原理不同，主要是靠电磁波辐射的方式将能量传递到纺织品内部的，能量传递效果受物质介电常数的影响，介电常数越大的物质对电磁波的吸收力越强，其烘燥效果越好。采用微波烘燥，主要特点表现在以下三个方面：①高效，微波加热直接作用于纺织品本身，热损失较少，因此加热效率较高，这就有效避免了长期高温作业，极大的改善了工作环境。②均匀。微波加热不同于其他加热方式，是属于内部加热，整个加热过程更容易保障织品受热的均匀性。而对于回潮率分布不均的织品，水的介电常数相对较大，因此水量较少的部分比其他部分吸收的热量少，水分含量多的部位则吸收的热量多，而水分的蒸发相当于调节作用，确保了纺织品受热的均匀性。③快速。纺织品材料本身的热传导率较低，通过热传导的方式进行加热，需要的时间较长；而微波利用被加热物体本身发热而实现的内部加热，无需传导过程，缩短了传热时间。
2.3.2 微波测湿 纺织品回潮率常用的测定方法有直接法和间接法，直接法是直接测量干重和湿重，然后按照吸湿指标的公式计算而得；间接法是利用电阻、介电常数、外来辐射的吸收等物理量与纺织品回潮率之间的关系而间接计算得到。间接测量速度较快，一般不用去除纺织品中的水分。微波测量属于间接测量，测量原理如下：水分子能吸收微波能力，且吸收能力是普通纺织材料的数百倍。测量时，探针向纺织品中发射一定的微波能量，微波能量通过纺织品时，被其中的水分子吸收一部分，传感器能探测到微波通过纺织品前后的差值，经过计算后可得纺织品的回潮率。
2.4 纱线定形系统中应用
随着科学技术的不断发展，我国棉纺工业也得到了快速发展。原有的蒸纱机处理工艺逐渐被取代，多数采用车间存放、自然回潮的方式实现对强捻纱的捻度定形，这是由于传统蒸纱工艺是利用饱和蒸汽携带热量对纺织品材料进行作用，热量传递是由外而内进行的，作用速度慢，加热时间过长。微波技术的实用可改善这一不足，微波作为一种穿透性极强的短波，可穿透数十厘米以上的物品，这就能使纱线内外层的水和纤维同时吸收能量，提高了加热速度；微波定形的另一优势是无需对纱线进行调湿处理，简化了工艺。
利用微波对纱线进行定形时，纤维分子在湿热条件下的运动能力增强，而热能的增加又使分子间的氢键变得活泼，大分子重排，应力松弛，温度降低后形态稳定从而达到定形的效果。传统定形时间为几十分钟至几个小时，而利用微波定形仅需要2min即可完成，这与传统的定形工艺形成了极大的反差，缩短工艺时间，操作方便，且消除了传统定形工艺中的水渍问题。总之，微波技术以其特有的效果，使得内外层纱线定形均匀性、时效性、能源利用率等得到了提升。
3 结语
微波技术与传统技术相比，具有快速、高效、资源利用率高、无二次污染、成本低等优点，因此在环保领域得到了十分广泛的应用，已经成为高效、节能、无污染加工工艺实现的重要技术保障之一，微波技术作为一种绿色节能加工处理技术，其在纺织工业生产中的多个领域都有良好的发展前景，能创造重要的经济价值和社会效益。
参考文献：
[1]牟群英，李贤军.微波加热技术的应用与研究进展[J].物理学与高新技术，2004，33（6）：338-442.
微波反应的基本原理范文3
【摘要】目的：比较宫颈环形电切术与微波治疗宫颈糜烂的临床效果。方法：将150例患者随机分为宫颈环形电切术组和微波组，比较两组的临床疗效及术后阴道排液情况。结果：宫颈环形电切术组的疗效优于微波组。结论：宫颈环形电切术是目前治疗宫颈糜烂的先进方法。
【关键词】宫颈环形电切术；微波；宫颈糜烂
宫颈糜烂是慢性宫颈炎的一个病理类型，是由于病原体侵入而引起感染所致［1］。宫颈环形电切术（LEEP)在临床上广泛用于治疗各种宫颈病变，笔者对75例宫颈糜烂患者行宫颈环形电切术治疗并和微波治疗宫颈糜烂进行比较研究，现报告如下：
1 对象与方法
1.1 一般资料:选择2009年2月－2011年2月在我院妇科门诊诊治的宫颈糜烂患者150例，年龄23～48岁，平均年龄35.5岁。所有患者均已婚已育，妊娠次数0～5次，平均妊娠次数2．5次。病程2个月～6年。所有患者均符合《妇产科学》关于宫颈糜烂的相关诊断标准［2］。宫颈糜烂分度：所有患者均为中度宫颈糜烂和重度宫颈糜烂，其中中度宫颈糜烂98例(65．3％)，重度宫颈糜烂52例(34．7％)。病例纳入标准：①所有患者术前均常规行宫颈液基细胞学检查排除宫颈恶性病变；②术前常规行阴道分泌物检查，排除急性生殖器炎症者；排除白带常规清洁度0.05)。
1.2 治疗方法: 治疗时间：全部患者均在月经干净后3～7 天开始治疗。所有患者术前均排空膀胱并测量体温，取膀胱截石位，常规擦洗消毒外阴、阴道，铺盖无菌洞巾，窥阴器充分暴露宫颈，使用无菌棉球擦拭宫颈表面分泌物并消毒宫颈。对照组：采用微波治疗，宫颈微波治疗探头与宫颈表面紧贴，从宫颈管下唇内口处0．5 cm处开始，以同心圆的方式由内向外均匀移动烧灼宫颈糜烂面。烧灼面积超过宫颈糜烂面边缘1.5―2 mm。根据宫颈糜烂的深度控制微波烧灼的时间和深度，一般烧灼病变组织至平坦、无出血、凝固发白为止。观察组：采用宫颈环形电切术治疗，根据宫颈病变范围选择型号合适的环形电切刀头，从宫颈12点处顺时针方向360度均匀缓慢地移动电刀并环形切除宫颈面的糜烂组织。宫颈切割范围超过病变范围外缘3～5 mm，切割深度因人而异，约为5-10 mm左右。根据糜烂深浅度行锥形切除，理想情况为切除深度达到宫颈内口，形成钮扣状标本［3］。待局部宫颈组织变白后缓慢移动环形电切刀头至宫颈糜烂面全部凝固成乳白色为止。对糜烂较深的患者可适当延长停留时间从而加深治疗程度，有宫颈赘生物的患者可行根部完整切除，术毕创面用球状电极电凝止血，阴道填塞无菌纱布，24小时后取出。尽量保持切除标本的完整性，术后及时送病理诊断。术后嘱患者常规使用抗生素预防感染，保持外阴和阴道清洁，禁盆浴及夫妻生活3个月，观察并记录阴道出血和分泌物情况，定期随访复查。
1.3 疗效评价标准:两组患者均在治疗3个月后进行疗效评价。疗效评定标准［4］：痊愈：宫颈表面光滑，糜烂面消失，修复好，局部上皮化，宫颈大小恢复正常，自觉症状消失；好转：宫颈糜烂面积缩小1／3以上，糜烂深度变浅，自觉症状明显减轻；无效：治疗前后病变无明显变化或加重，自觉症状无缓解或加重。
1.4 统计处理方法: 采用SPSS13.0统计软件进行分析，采用成组设计秩和检验对两组疗效进行比较。
2 结果
微波组术后平均流液天数15.5天，宫颈环形电切术术后平均流液天数6.5天。两组疗效差异有统计学意义，宫颈环形电切术组的疗效优于微波组（Z=-3.40, P=0.00），详见表1。
3 讨论
宫颈糜烂是孕龄妇女常见的多发病之一，相关资料显示，约50％ 的已婚女性经历过此病［5］。宫颈糜烂除使宫颈鳞柱状上皮区黏膜组织出现出血、糜烂等病理改变外，还容易发生癌变。因此，积极治疗宫颈糜烂是有效预防宫颈癌的关键环节。物理治疗的基本原理是将宫颈糜烂面的单层柱状上皮破坏，使其脱落坏死后新生复层鳞状上皮。常用治疗宫颈糜烂的物理方法有微波治疗、红外线治疗、激光治疗等。但以上治疗方法都存在一定的临床局限性，疗效欠满意［6］。
微波治疗宫颈糜烂的原理是利用微波的高频聚焦辐射在短时间内产生极小范围的高热量引起糜烂组织的变性、坏死，同时对微小血管出血能起到较好的凝固性止血作用。微波治疗宫颈糜烂的优点在于术中无出血无烧灼气味、患者痛苦轻、不良反应少、对治疗轻度和中度的宫颈糜烂效果较好。但微波治疗宫颈糜烂穿透力较低，无法深入宫颈管内切除病变糜烂组织，对重度的宫颈糜烂疗效较差，无法保留治疗后标本，且术后阴道排液时间较长，容易诱发阴道炎。宫颈环形电切术治疗宫颈糜烂的原理是通过接触组织的瞬间由组织本身产生阻抗，达到各种切割和止血的目的。宫颈环形电切术对组织的切缘损伤轻，对中、重度宫颈糜烂患者疗效亦好，具有无炭化、瘢痕小、无灼伤、并发症少等优点，同时能较完好的保留治疗后的切除标本。郝凤英等人的研究显示宫颈环形电切术与微波相比优势显著，临床疗效明显好于微波，对治疗中、重度宫颈糜烂的一次性治愈率高达95％～100％［7］。本研究中宫颈环形电切术组的临床疗效明显优于微波组，且术后阴道排液时间亦明显短于微波组。这说明宫颈环形电切术疗效肯定，阴道排液时间短，是目前治疗宫颈糜烂的先进方法。
参考文献
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微波反应的基本原理范文4
关键词：微波 膨胀石墨 膨化机理 性能
中图分类号：TQ127 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0109-02
膨胀石墨是可膨胀石墨膨化后得到的产物，具有优良的物理化学性质，广泛应用于密封、阻燃、、环保、军事和催化等领域[1]。传统的膨化方法是将其置于马弗炉中在800 ℃～1000 ℃下进行膨化，但是这种膨化方式加热时间长，膨化过程中电能消耗大。为了克服传统高温膨化法的缺陷，一些新型的膨化方法，如激光，红外线，微波，电流[2]等先后在可膨胀石墨的膨化中得到应用。其中微波法具有操作简单、加热速度快、可控性强、膨化均匀、安全高效等优点[3]，是一种非常具有发展前景的膨化方法，应用范围非常广。目前微波膨化研究侧重于最佳工艺条件的探讨，对微波膨化机理研究较少，在微波对膨胀石墨性能影响分析方面不够深入。本文介绍了微波膨化的机理，并利用微波加热原理分析了微波膨化对膨胀石墨性能的影响。
1 微波膨化机理
微波法和传统高温膨化法的本质一致，都是通过加热使插入石墨层间的化合物在高温下迅速分解或汽化，产生大量气体，从而使石墨沿C轴方向发生剥离形成膨胀石墨。二者的区别在于加热机制：传统的高温膨化法是通过表面热传导的方式对石墨进行加热，即热源的热量经由石墨表面传入石墨内部使之温度升高，而微波膨化则是通过透入到石墨内的微波与石墨层间的极性分子相互作用转化为热能，从而使石墨内各部分在同一瞬间获得热量而升温[4]。
微波加热的基本原理：电介质置于微波电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，造成分子的剧烈运动和碰撞摩擦，从而产生大量的热，使得介质温度不断升高[5]，可见加热是由在电磁场中材料的介电损耗引起的。这种加热方式将微波电磁能转变为热能，其能量是通过空间或媒质以电磁波的形式来传递。微波对物质的加热过程与物质内部分子的极化有着密切关系。介质在微波场中的极化表现为对电场电流密度的消耗，介质在微波场中的有效损耗为[6]：
（1）
为偶极损耗；为界面损耗；为电导损耗；为真空介电常数；ω为角频率；为电导率。
微波在加热过程中介质对微波功率的吸收可以表示为：
（2）
因而介质在吸收微波电磁能后其升温速率为：
（3）
因此，根据公式（1～3）可知，采用微波膨化法，腔体内的微波透入石墨内部与石墨层间的极性分子相互作用，使得可膨胀石墨的温度迅速升高，进而发生分解，插入石墨层间的化合物迅速分解、汽化，形成膨胀石墨。
2 微波膨化对膨胀性能的影响
2.1 微波对膨胀体积的影响
2.1.1 微波功率
膨胀石墨是可膨胀石墨在高温下迅速分解或者汽化从而使石墨沿C轴发生剥离产生的，因此可膨胀石墨的膨化必须要有足够的温度。但是对于可膨胀石墨的膨化，仅仅加热到高温并不足以保证能够得到较高的膨胀体积，还必须要有较高的加热速率。如果加热速率过低，层间的插入物质分解和汽化的速度慢，其分解和汽化产物产生的推力较小，使得石墨首先发生程度很低的初始剥离；当温度缓慢升高，层间的插入物质继续分解和汽化，但此时由于石墨已经发生剥离，层间距增大，石墨分解和汽化的产物一部分直接从片层边缘扩散出去，导致沿C轴方向产生的推力降低；当加热到高温时，石墨层间的插入物基本上已经完全分解或汽化，因此较低的加热速率下很难得到较高的膨胀体积。而当加热速率较高时，石墨层间的插入物在很短的时间内迅速分解或者汽化，从而沿C轴方向产生的巨大的推力，使得石墨发生很大程度的剥离。可见加热速率对于可膨胀石墨的膨化至关重要。因此，随着加热速率的提高，膨胀体积逐渐增大。由电磁场理论可知，作为微波加热区的箱体是一个多模谐振腔，该加热区内微波总的耗散功率包含腔体内贮能、充填介质功率损耗和腔壁损耗三部分，由于腔体为金属材质，而对于导电的金属材料，电磁波不能透入其内部而直接被反射，故腔壁对微波的吸收所造成的损耗很小，进入腔体的绝大部分微波能被充填介质吸收耗散[4]，根据文献[7]可知，微波功率和腔体内的电场强度之间的关系为：
（4）
其中：Emax为电场在腔内空间分布上的最大值；Q为品质因数；P为腔体中的耗散功率；Vc为腔体的体积；ε0为真空介电常数；ω为角频率。当微波设备、实验条件一定时，Q、ω、ε0、Vc为定值，根据由公式（4）分析可知：
（5）
而微波场中介质的吸收功率正比于E2，所以微波场中介质的吸收功率正比于微波功率，因此微波功率越大，腔体中的电场强度越大，加热过程中可膨胀石墨对微波功率的吸收也越大，加热速率就越高，使得可膨胀石墨在很短的时间达到高温，从而得到膨胀体积较大的膨胀石墨。
2.1.2 膨化时间
随着膨胀时间的延长，微波场中的可膨胀石墨温度迅速升高，层间化合物不断分解汽化使得膨胀体积随着时间的增加逐渐增大。但研究发现，在采用微波膨化可膨胀石墨的过程中，膨化时间增加到一定程度后，继续延长膨胀时间，膨胀石墨的膨胀体积会逐渐下降[4，7，8]，文献[7]称这种现象为膨胀石墨的烧蚀，作者认为石墨蠕虫是具有高介电常数的颗粒型材料，由于颗粒间接触点上场强集中，特别容易造成气体击穿，将导致石墨烧蚀的原因归结为微波诱导等离子放电。但随着膨化时间的延长，已经形成的膨胀石墨蠕虫会发生断裂，导致膨胀石墨体积的下降，并且高温导致膨胀石墨的氧化，从而破坏其结构导致膨胀体积的下降，微波可能起着一定的催化作用，因此，微波法中随着膨化时间的延长所导致的膨胀体积下降是综合作用的结果。
2.1.3 微波频率
微波的频率范围为300 MHz～300 GHz，目前国内工业用的微波加热频率为915 MHz和2450 MHz，因而在采用微波法膨化时，鲜有探讨微波频率对膨胀体积的影响报道。但微波作为一种电磁波，频率是其一个非常重要的参数，根据文献[7]可知，任何一种电介质在微波场电场作用下，其单位体积内的功率耗散转变为热能，单位体积内的吸收功率为：
（6）
式中P为材料中的功率耗散，f为微波的工作功率，εr′为物料的相对介电常数。由公式（2），（4）和（5）可知，在确定的工况条件下，电场强度和微波功率呈正比，因此在微波功率确定后，介质对微波的吸收功率和微波频率呈线性关系，即微波频率越高，介质对微波的吸收功率也越大，从而使得介质的升温速率越快。因此，对于可膨胀石墨的微波膨化，必须要有足够高的频率。
2.2 微波对含硫量的影响
微波法另外一个巨大优势是其可以降低膨胀石墨中的硫含量[4，9，10]，但是对于微波法降低膨胀石墨中硫含量的机理至今尚不清楚。基于微波加热的机理和特点，本文认为可能导致微波法降低膨胀石墨中硫含量的原因有2个。
2.2.1 微波的热效应
一方面微波加热是一种整体式加热，加热时电磁波透入到石墨内部与石墨中的极性分子相互作用转化为热能，物质的受热更为均匀，并且其内部在微波作用下产生很强的涡电流，具有比高温膨化法更强的加热效应[11]，因此石墨层间的插入物质分解的更为彻底，从而降低了产物中硫的含量。另一方面，微波加热具有选择性加热的特点，对于石墨晶体中的含硫化合物，其微波吸收效果较好，因而更易分解。
2.2.2 微波的非热效应
微波的非热效应是指难以用温度变化和特殊温度分布来解释的现象，是一种无法用温度变化来解释的特殊效应[12]，尽管根据目前的技术手段，对于微波非热效应是否存在尚无定论，但微波膨化得到的膨胀石墨相对于传统高温膨化法含硫量更低，虽然二者加热机制不同，但本质都是通过加热使石墨层间的含硫化合物受热迅速分解和汽化，因此可能存在非热效应的影响。
2.3 微波对其他性能的影响
根据文献[4]的研究结果可以发现，采用微波法对膨胀石墨其他性能的影响和和石墨的粒度有一定的关系，作者将其归结为微波辐射面积较小，导致微波辐射不充分。但我们知道，微波加热是透入到石墨粒子内部的微波与石墨内部的极性分子相互作用引起的体加热而非热传导，对于微波加热，辐射面积的影响不是主要因素。在实际加热过程中，存在一个穿透能力的问题，即电磁波深入到介质内部的能力。对于细粒度石墨，其密实度更大，可能导致微波穿透深度较大粒度石墨低，微波辐射不充分，引起膨胀石墨其他性能与高温膨化法相比存在一定的差异。
3 结论
本文介绍了微波膨化的机理，并根据微波加热的机理和特点分析了微波法对膨胀石墨性能的影响，结果表明。
（1）随着微波功率增大，加热速率增加，膨胀体积增加；随着膨化时间的增加，膨胀体积的下降是膨胀石墨蠕虫的烧蚀、断裂和氧化综合作用的结果；频率越高，加热速率越快，膨胀体积越大。
（2）含硫量的降低和微波的加热机制有关。
（3）不同粒度下，微波穿透深度的不同是导致膨胀石墨其他性能和高温膨化法产生差异的主要原因。
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微波反应的基本原理范文5
一、绿色分析化学的特征
1）涉及范围比较大
绿色分析化学在我们生活的环境中，作用范围非常广，无论是我们生活中不可缺少的的大气、水体、土壤，还是给我们提供能量的各种食物以及大自然中的植物、动物等。
2）研究对象复杂
目前为止，全世界的化学品多达1000多万种，在使用这样化学品的同时，它们会通过各种形式和途径进入到环境中，从而使我们生活的各个方面面临着污染的危害。这些污染物在环境中存在含量极小，但是却给分离和测定带来了极大的困难。
3）技术手段多
在研究绿色化学中，所需要的分析方法和测量手段极其多，几乎涵盖了现有的所有分析化学的方法。
4）前沿性
目前对绿色分析化学的要求已经由传统的总量分析，逐渐发展到形态分析、结构分析以及原位分析，检测到的含量也越来越低。此外随着科学技术的发展，大量新的化学物质和材料不断被用于工农业的生产并排放的环境中，而对于许多新型污染物往往没有成熟的分析方法。因此绿色分析化学技术必须有一定的前沿性与超前性。
5）交叉性
绿色分析化学的发展离不开与其他各科学科的交叉，不但要应用现代科技分析化学的各项最新成就，还要引用其他各学科的知识，这样才能使这门学科更加有效地应用于社会生活中。
二、采集以及前处理绿色分析化学样品的方法
绿色分析化学样品采集和前处理方法渐渐成为分析效率高低的主要因素，采集与前处理方法的正确与否便显得尤为重要。现如今，对于样品的采样可分为主动采样和被动采样，主动采样仍然占据着主导地位，但被动采样的应用也越来越广泛。被动采样研究和应用的范围还将进一步扩大，会更加关注一些中等极性、极性和离子性污染物的研究，着重是对一些新型污染物的研究。被动采样更加关注采样过程中是否能够保证质量及控制质量，使采样方法更加趋于标准化，争取在采样设备微型化、环境友好化、自动化等方面更上一层楼，使方法的灵敏度、准确度和稳定性有大的改善。
在样品前处理方面，固相萃取、加压溶剂萃取和微波辅助萃取等萃取技术将会越来越成熟，趋于完善，并成为标准的方法被采用。固相微萃取技术将更加成熟，纤维种类、萃取对象更加多样，分析成本大大降低，最终在环境监测实践中发挥作用；环境友好型的微型无溶剂萃取技术将会继续有所提高；还有纳米材料、免疫吸附、分子印迹和核酸适体等新技术的采用，将会极大地提高样品前处理的选择性和回收率；微型化、原位化和在线化趋势将得到更进一步的体现。
1）微波萃取
微波辅助萃取法也称微波萃取法，是一种新型的萃取技术，它主要是通过微波能量来提高溶剂萃取效率。该项技术主要是根据物质吸收微波能力的不同，使物质的不同区域受热不均匀，最终导致要萃取的物质从整个体系中分离出来，被介电常数较小的萃取溶液所吸收。与我们常用的萃取方法相比，该项技术具有以下优点：A.极性分子选择的多样性。极性较高的分子在萃取过程中可以获得较多的微波能，可以使其运动速度加快。B.萃取速度快。微波萃取中，盛放试样的器皿不吸收微波且大都是热的不良导体，因此微波直接作用在试样上。试样中的极性分子在微波场中由于高频极化引起介质热损耗而产生强烈的热效应，克服了传统的传导式加热方法温度上升慢的缺点。C.加热均匀。该项技术可以使均匀的微波场受热也均匀，从而不会造成试管的受热不均。D.高效。可以同时进行多个试样的萃取，效率高。
2）超临界流体萃取
超临界流体萃取法是以超临界条件下的流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出特定的成分，从而达到分离的目的。溶质在SCF中的溶解度随着SCF密度的增大而增大，因此在临界点附近，温度和压力的变化会大大的改变SCF中的溶解能力。进行SCF实验时，先使溶质溶解于SCF中，在通过改变温度和压力，降低SCF的密度，使溶质在SCF中的溶解度有所降低，直到析出，最后变成气（C）、固（溶质）两相，从而实现分离。在这一过程中，固体可以分离取出，而气体萃取机则可以实现循环利用。
三、绿色分析分离富集技术
1）采用固相萃取或者固相微萃取技术
固相萃取是一种以柱色谱分离机理为依托，在分离过程中建立起来的试样预处理技术。与液相色谱柱相比，SPE柱一般开口，柱床较短，固定相粒径较大，因此柱效较低，仅适宜分离保留值相差较大的化合物，主要用于液态试样分析前的净化和富集。
固相微萃取是一项以固相萃取为基础，同时又拥有萃取富集及解萃优点的新型试样预处理技术。它就是利用一种特殊的分离装置，首先要把被测部分从样本中提取出来，然后结合色谱进行分析，得出结果。
2）膜萃取
膜萃取技术是现在我们常用的一种萃取技术，它拥有很多优点，不仅高效快速，而且还经济环保，现如今被广泛应用在液态与液态，气态与气态以及液态与气态分离的过程中。该项技术的原理主要是人工或使用天然的方法合成一种高分子薄膜，膜具有选择透过性，我们可以利用这一特性来进行溶质与溶剂的分离和提纯。膜分离方法的驱动力主要是压力差（如反渗透法、气体分离法）、电位差（如电渗析法）、浓度法（如透析法）、温度差（如膜蒸馏法）及化学反应等。
四、绿色分析测试的方法
绿色分析测试的内容与以往有所不同，主要表现在评价的方式的改变。传统分析化学的测试仅仅只是来测量元素所占的百分比以及化合物的总含量或总浓度。然而事实研究表明，污染物的毒性与否，跟它存在的方式、环境及生物过程密切相关。所以，要想对物质的化学环境属性做出正确的分析，首先就是要对其生存的环境和形态进行测定，然后进行分析总结，而相应的测试灵敏度高，速度快、准确性好的原位及形态分析方法是解决这一问题的重要前提，也是绿色分析化学研究的一个重要方向。
1）毛细管电泳法
毛细管电泳在现阶段的生物化学发展过程中至关重要，它是一种物质分离和测试的技术。该项技术主要原理是基于离子或带电粒子在电场的作用下会作定向运动，从而实现分离的目的。高效毛细管电泳技术是指以高压电场为驱动力、在细内径的石英毛细管中、离子或带电粒子基于淌度和分配系数的不同而进行高效快速分离的一种电泳新技术。毛细管电泳高效的一个主要原因是电渗流的产生。电渗流也就是溶液受到外加电场的作用而产生的整体流动的现象。
2）色谱分离法
色谱分析法是利用不同物理化学性质的物质系数、属性或一些其他特性的不同而进行分离的方法。色谱分离法应用广泛，所包括的分离类型和具体的分离技术都有多方面的应用，同时该项技术检测方法也众多，是较为常用的一种技术。若按固定相的几何形状分类，可以分为两大类：一类是固定相装在柱管中，流动相流经柱床使被分离物质分离后依次流出色谱柱的柱色谱法；另一类是固定于平面载板上，在流动相流动的过程中，当它经过固定相的时候，被分离后的物质便会留在固定相上的平面色谱法。然而气相色谱特别适合于挥发性化合物的分离分析，所以在环境化学、石油化工、食品安全和刑侦分析等方面作为常规分析方法发挥着不可替代的作用。尤其是气相色谱与质谱的联合技术，能够在一次进样中同时实现定性分析与定量分析，已成为强有力的分析技术。
3）中子活化分析法
中子活化分析法是活化分析中最为重要的一种分析方法，该项技术的基本原理就是用一定能量的中子、反应堆或加速器，还有可能是带电粒子或者高能r光子来作为轰击粒子去轰击待测试样，然后来确定物质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为五步，分别是样品的采集、活化、化学放射分离、核辐射的测量以及最终的数据处理。该项技术应用广泛，可以适用于多元素的同时分析，同时它的灵敏度非常高，多用于大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测量。所以它在绿色分析化学方面，能够得到很好的应用。可以有效地分离出化合物中的各种元素，同时精确地对它们进行分析，这对于绿色化学领域无疑又是一大突破。
五、总结
绿色化学在当今社会的可持续发展过程中占据着重要地位，绿色化学技术的发展对于人类所居住环境的改善至关重要。绿色分析化学就是基于绿色分析化学的原理，试着在现有的技术上有所突破，研究出一些新型的技术，更好地为人类服务。今后分析化学的发展方向就是对于人类赖以生存的环境尽量少污染或者不污染，现在的企业应该本着对社会负责，让人们放心的态度来做事，对于环境的保护以及污染的治理，要高度重视，最终给人类营造一个绿色的生存空间。
（作者单位：第五地质矿产勘查开发院）
微波反应的基本原理范文6
关键词 诱变 微生物育种 展望
诱变育种是通过诱变剂的处理提高菌种突变的几率，从中筛选出具有优良特性的变异菌株，也是通过诱发基因突变为手段的微生物育种技术。1927年发现X射线具有增加突变率的效应；1944年发现氮芥子气的诱变效应；其后，人们陆续发现了许多物理的和化学诱变因素。诱变育种其操作简便，突变率高，突变谱也广，不仅提高产量，改进质量还可以扩大产品的品种和简化工艺条件，随着新的诱变因子不断发现和筛选体系进一步的完善，微生物的诱变育种有了发展。
一、诱变方法
（一）物理诱变
1、紫外照射：是诱发微生物突变的常用的非常有用的物理诱变方法之一，紫外辐射的作用有许多解释，比较确定的作用是能够使DNA 分子形成嘧啶二聚体，阻碍碱基也碱基之间正常配对。
2、电离辐射：是电离生物学上有高能量的产生电离作用，应用最广泛的电离射线之一，可直接或间接的变化DNA 结构。直接效应可以氧化脱氧核糖的碱基，间接效应是使水或有机分子产生自由基。
3、激光：是一种光量子流，能量密度高、靶点小而且单色性与方向性都好的光微粒。这种辐射通过产生光、热等效应的综合应用，直接、间接影响有机体，从而引起细胞染色体畸变效应和酶的激活与钝化。
4、 微波：是一种有较强生物效应的低能电磁辐射，对生物体有热效应或非热效应。热效应指它能引起生物体局部温度上升，非热效应是在其作用下，生物体产生非温度关系的各种反应。所以，微波也被用作多个领域的诱变育种。
（二）化学诱变
1、烷化剂：诱发突变中一类相当有效的化学诱变剂，引起DNA 复制碱基配对的转换而遗传变异。常用的烷化剂都有甲基磺酸乙酯、亚硝基胍或硫酸二乙酯等。甲基磺酸乙酯是最为常用的烷化剂，诱变率也很高。其诱导的突变株绝大多数是点突变，具有强烈致癌性和挥发性。王璋等人的研究得到的一株转谷氨酰胺酶活比得以提高。
2、碱基类似物：是化学结构与核酸的碱基成分类似的一种化合物。它的分子结构和天然碱基相似，可以掺入到DNA 分子中从而导致DNA 复制时产生的错配，mRNA 转录紊乱和功能蛋白重组及表型改变。
3、 其他：亚硝酸能使核酸等中的嘌呤和嘧啶的氨基转变为羟基，叠氮化钠是有诱变作用的无机盐，还有一些无机类化合物及中草药的影响。
二、诱变剂
对诱变剂的选择要注意诱变剂的专一性与适当的方式。诱变作用不仅仅决定于诱变剂，还和出发菌株的遗传背景有一定的关联。对于遗传上不稳定的菌株一般采用温和的诱变剂，相反的对于稳定的就用强烈的、不常用的或诱变谱广的诱变剂处理。远紫外是所有诱变剂中最合适的。诱变剂的剂量在用于筛选的存活群体中所得到最高比例所需要的突变体。用高单位突变本身测定最适剂量有时不可能实现，不同菌株不同方法采用诱变剂的剂量都有可能改变。
三、展望未来
诱变育种这种传统育种方式虽有弊端但具有菌种遗传稳定性好、简便且易行又安全等优点，随着新诱变源的出现，原生质体的诱变技术应用也会有更新的进展。离子束是一种新的诱变源，其特有的作用机理使得离子束诱变有诱变谱广、变异幅度大等优点，它的应用也取得很多重要成果。
四、结语
诱变育种是微生物育种中一类经典且基础技术，了解了其基本原理和重要环节对以后开展有关工作十分必要。高产突变株的选育和抗药性突变株、营养缺陷突变株的选育可领会诱变育种的实质与方法。诱变育种存在一定的盲目性与随机性，且在实际应用中，研究者也要根据出发菌株和实验室条件等情况来筛选合适的诱变方法。实验室将物理和化学因子结合在一起对多种酵母菌株进行诱变，得到了理想菌株。另外，我们正在尝试反复多次采用几种诱变因子一起进行诱变，以得更理想的菌株。
（作者简介：刘倩雯，女，1990.3-，籍贯：辽宁东港，单位：沈阳师范大学化生学院，学位：本科，专业：生物技术）
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