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微波诱导催化反应在环境净化中的应用研究进展

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材料导报 2022年第18期36卷 5-13页

作者：吕秀娟唐晓龙易红宏赵顺征任晨阳北京科技大学能源与环境工程学院工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室

催化净化法是环境污染物的主要净化技术之一，而微波场具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特征，因此微波诱导催化反应在改善环境质量方面具有至关重要的作用。随着科研人员对微波技术以及催化技术不断深入的研究，开发具有... 详细信息

催化净化法是环境污染物的主要净化技术之一，而微波场具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特征，因此微波诱导催化反应在改善环境质量方面具有至关重要的作用。随着科研人员对微波技术以及催化技术不断深入的研究，开发具有优异吸波性能与催化活性的多功能材料成为研究的重点。根据吸波材料转化微波的形式可以将吸波材料分为介电损耗型、电阻损耗型和磁损耗型。吸波材料的吸波性能受到材料组成、表面构型、孔径结构等多种因素的影响。近年来，研究者们从材料的匹配特性与衰减特性出发，不断改进吸波材料合成方法，并取得了丰硕的成果，在不断改善材料吸波性能的同时，充分发挥其在微波诱导催化反应中的作用，提高了能源利用率以及环境污染物的降解速率。吸波材料在微波的作用下会产生热点效应以及放电效应。微波诱导催化反应将常规热场改为微波热场，可以在较低的宏观温度下实现材料的迅速升温，达到优异的催化效果。金属材料在微波场中会诱发微波放电，放电过程会产生热点效应、等离子体效应以及光催化效应，对污染物的去除具有重要作用。但由于微波诱导催化的反应过程较为复杂，当前的研究难点为区分热点效应与放电效应的影响、明确微波诱导催化反应的反应路径。近年来研究者们开发了一系列具有优异吸波性能以及催化效能的催化剂，将微波诱导催化反应应用于废水废气的净化处理技术，具有反应速率快、处理效率高等优点。本文主要介绍了材料的吸波原理，阐述了材料吸波性能的改进、微波热点效应和微波放电效应在污染物去除方面的应用，并对微波诱导催化反应今后的发展方向进行了讨论。

关键词：催化微波热点效应放电等离子体吸波材料环境

微波预处理对芝麻油风味、营养和安全品质的影响

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食品科学 2023年第9期44卷 47-57页

作者：赵宇航尹文婷汪学德朱新亮胡鹏河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 河南亚临界萃取技术研究院有限公司河南安阳455000

本实验系统研究微波预处理对芝麻油风味、感官、营养和安全品质的影响,旨在为微波产香技术在芝麻油中的应用提供理论参考。芝麻籽经不同功率(0、180、360、540、720 W和900 W)微波预处理6 min,再经液压压榨制得芝麻油。利用溶剂辅助风... 详细信息

本实验系统研究微波预处理对芝麻油风味、感官、营养和安全品质的影响,旨在为微波产香技术在芝麻油中的应用提供理论参考。芝麻籽经不同功率(0、180、360、540、720 W和900 W)微波预处理6 min,再经液压压榨制得芝麻油。利用溶剂辅助风味蒸发、顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱-嗅闻技术在芝麻油中鉴定出91种香气活性物质。芝麻油的杂环类气味物质(吡嗪、吡咯、吡啶、噻唑、噻吩和呋喃)总含量与微波功率呈正相关,羰基类气味物质(醛、酮和酯类)总含量随着微波功率的增大先升高后降低。随着微波功率的增大,芝麻油的烤芝麻味、坚果味、焦糊味、烟熏味和苦味感官强度逐渐增强,土腥味、木质味和生青味强度持续减弱。微波预处理芝麻籽的出油率(30.02%~31.93%)与功率呈正相关,显著高于生芝麻籽(24.89%)。微波预处理提高了芝麻粕的氮溶解指数(nitrogen solubility index,NSI)(由11.7%升至18.07%)和芝麻油中生育酚含量(由392.18mg/kg增至462.92mg/kg),且最高NSI和生育酚含量分别出现在540W和700W微波预处理后。芝麻油中芝麻酚(13.01~15.78 mg/100 g)、杂环胺(33.19~143.88 ng/g)和多环芳烃(0.40~9.03 ng/g)的含量与微波功率呈正相关,其中多环芳烃和杂环胺的含量均未超过国家标准限量。综上所述,适度的微波预处理可以赋予芝麻油浓郁的香气,提高芝麻油的营养成分含量和氧化稳定性,同时提高芝麻粕蛋白的利用价值。因此,微波作为一种新型产香技术在芝麻油加工和芝麻粕蛋白的高值化利用中具有明显的优势和良好的应用前景。

关键词：芝麻油香气活性物质脂质氧化木脂素生育酚微波

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微波对玉米淀粉结构及理化性质的影响

食品科学 2022年第11期43卷 99-104页

作者：郑玉玉杨晔尹登科候晓慧庄绪镇安徽中医药大学药学院安徽合肥230012 药物制剂技术与应用安徽省重点实验室安徽合肥230012 现代药物制剂安徽省工程技术中心安徽合肥230012 安徽山河药用辅料股份有限公司安徽淮南232008

本实验采用微波(累积能量值为1680 J/g)处理不同的淀粉-水体系,观察淀粉颗粒形态的变化,并测定透明度、沉降物体积、吸水率、持水性、相对结晶度和流变特性等指标。结果表明,随着淀粉-水体系中水分质量分数的增加,淀粉颗粒的完整性和偏... 详细信息

本实验采用微波(累积能量值为1680 J/g)处理不同的淀粉-水体系,观察淀粉颗粒形态的变化,并测定透明度、沉降物体积、吸水率、持水性、相对结晶度和流变特性等指标。结果表明,随着淀粉-水体系中水分质量分数的增加,淀粉颗粒的完整性和偏光十字逐渐减弱;与玉米淀粉相比,微波处理淀粉乳透明度、沉降物体积、吸水率和持水性明显增加;X射线衍射图谱表明微波处理后淀粉颗粒仍为A型而相对结晶度下降,说明微波处理破坏了淀粉的结晶结构;微波处理没有改变淀粉乳流体的类型,弹性模量均大于黏性模量,表明均以弹性性质为主。结论:微波处理淀粉-水体系对淀粉的颗粒结构和理化特征均有显著影响,本研究结果可为开发具有独特理化性质的改性淀粉或改进淀粉改性工艺提供实验与理论依据。

关键词：玉米淀粉微波透明度流变学特性

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微波在含能材料中的应用研究进展

含能材料 2023年第2期31卷 201-212页

作者：程健张泽华李福伟汪辉叶迎华沈瑞琪南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094 南京理工大学空间推进技术研究所江苏南京210094 微纳含能器件工业和信息化部重点实验室江苏南京210094

微波作为一种清洁能源,因其独特的穿透性可在体积内与含能材料相互作用,安全性高,在含能材料中应用广泛。本文从微波在含能材料测试中的应用、微波辅助合成含能材料、微波激发含能材料以及微波增强推进剂燃烧等进行了总结,指出了微波辅... 详细信息

微波作为一种清洁能源,因其独特的穿透性可在体积内与含能材料相互作用,安全性高,在含能材料中应用广泛。本文从微波在含能材料测试中的应用、微波辅助合成含能材料、微波激发含能材料以及微波增强推进剂燃烧等进行了总结,指出了微波辅助合成含能材料机理尚不明确、微波敏化炸药中引入的吸波材料较单一、微波增强燃烧只适用于部分推进剂等问题,提出了未来的发展方向:扩充吸波材料种类、通过纳米铝热剂的微波点火来激发非金属含能材料以及实现微波装置的灵巧、便捷性。

关键词：微波含能材料微波辅助合成铝热剂微波点火综述

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微波辅助聚合物循环利用研究进展

高分子学报 2022年第9期53卷 1032-1040页

作者：蒋海斌张晓红刘文璐王崧合张梁栋姜超乔金樑中国石化北京化工研究院北京100013

20世纪70年代结束的高分子材料第一次产业革命创造了聚合物世界,正在进行的第二次产业革命或将使高分子材料产业进入“循环经济”模式,这是我国高分子科学和产业实现跨越式发展的难得机遇.本文总结和评述了本研究团队在废弃高分子材料... 详细信息

20世纪70年代结束的高分子材料第一次产业革命创造了聚合物世界,正在进行的第二次产业革命或将使高分子材料产业进入“循环经济”模式,这是我国高分子科学和产业实现跨越式发展的难得机遇.本文总结和评述了本研究团队在废弃高分子材料化学回用和物理回用方面的探索性尝试和研究进展,包括废弃高分子材料高温裂解制烯烃、秸秆等废弃生物质高温裂解制富氢合成气、废弃碳纤维增强复合材料升值回收、聚合物高温固相接枝新方法等,展望了优势应用领域和发展前景.提出了一个新的聚合物“循环经济”发展模式,在该模式下,废弃高分子材料和废塑料油将成为乙烯工业的原料,裂解得到的产物可分离得到不同的化工原料,其中乙烯、丙烯等产品可经现有石油化工技术和装置再次聚合得到全新的聚合物,在此循环过程中还可加入植物油和秸秆等生物质原料作为补充,不仅可使高分子材料工业摆脱对化石原料的依赖,也可同时解决塑料的“白色”和“绿色”问题.

关键词：废弃高分子材料循环利用微波等离子体高温固相接枝

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微波辅助羟胺降解全氟辛酸

北京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 546-552页

作者：林芳吕明岳林霞许楠深圳纳米多孔水处理材料工程研究中心北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055

通过微波辅助羟胺降解方法,实现快速高效降解持久性有机物全氟辛酸(PFOA)。设置微波的功率为1200 W,在羟胺浓度为1.0 mM,微波加热温度为200ºC,pH=3.92的条件下,50 mg/L PFOA溶液在反应6分钟后的降解效率达到82.22%。微波透过反应器壁均... 详细信息

通过微波辅助羟胺降解方法,实现快速高效降解持久性有机物全氟辛酸(PFOA)。设置微波的功率为1200 W,在羟胺浓度为1.0 mM,微波加热温度为200ºC,pH=3.92的条件下,50 mg/L PFOA溶液在反应6分钟后的降解效率达到82.22%。微波透过反应器壁均匀加热反应体系,反应体系中的羟胺在微波条件下选择性地吸收微波能量,产生“火锅”效应,促进自由基的生成,提高降解效率。通过自由基淬灭实验,得到羟胺降解PFOA的主要活性物质为超氧阴离子自由基(O_(2)^(•–))。O_(2)^(•–)先攻击PFOA的羧基官能团(-COOH),导致C—O键断裂脱羟基(-OH),PFOA脱-OH后不稳定,继续断裂,逐步脱除CF2,最终降解为F-和CO_(2)。微波辅助羟胺降解PFOA可为开发新型持久性有机污染物的处理技术提供理论依据。

关键词：羟胺微波全氟辛酸(PFOA) 超氧阴离子自由基(O_(2)^(•–))

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微波作用下深部砂岩单轴抗压强度弱化机理

Journal of Central South University 2022年第2期29卷 611-623页

作者：杨本高高明忠谢晶刘军军王飞王明耀王轩温翔越杨钊颖 State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering College ofWater Resource&HydropowerSichuan UniversityChengdu 610065China Guangdong Provincial Key Laboratory of Deep Earth Sciences and Geothermal Energy Exploitation and Utilization Institute of Deep Earth Sciences and Green EnergyCollege of Civil and Transportation EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China

传统的机械破岩方法劳动强度大、效率低,制约了深部资源和深部空间的开发。而微波技术作为一种新型破岩手段有望破解此类难题。本文从宏观到细观综合运用力学测试、细观试验以及数值模拟等手段探讨了微波场内埋深1050 m砂岩试样的破坏... 详细信息

传统的机械破岩方法劳动强度大、效率低,制约了深部资源和深部空间的开发。而微波技术作为一种新型破岩手段有望破解此类难题。本文从宏观到细观综合运用力学测试、细观试验以及数值模拟等手段探讨了微波场内埋深1050 m砂岩试样的破坏特征、弱化规律及破裂机制。研究表明,微波作用下砂岩单轴抗压强度会大幅降低,当1000 W功率作用60 s时,强度折减幅度可达50%;结合单轴和细观试验发现,矿物不均匀膨胀导致砂岩内部热应力增大的同时,高温环境下部分矿物会同步发生熔融,从而使试样内部孔裂隙结构发生急剧改变然后体现为强度的大幅下降;微波场内试样的中下部温度较高,高应力区出现在试样底部并沿轴向扩展。本文研究结果将为类似岩石破碎工程提供破岩理论依据与技术支撑。

关键词：微波砂岩单轴抗压强度弱化机制

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微波特性对放电/点火核心形貌特征影响

内燃机学报 2022年第1期40卷 20-28页

作者：吴慧珉王兆文张新华刘超辉成晓北王志华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

基于微波辅助点火/放电试验台架,采用因素解耦的方法,探究了微波辅助放电/点火过程中,微波脉冲频率、峰值功率对放电/点火核心半径及形貌的影响规律及其内在机制.研究发现:在频率为1 kHz和功率为1 kW时微波辅助模式的放电/点火核心半径... 详细信息

基于微波辅助点火/放电试验台架,采用因素解耦的方法,探究了微波辅助放电/点火过程中,微波脉冲频率、峰值功率对放电/点火核心半径及形貌的影响规律及其内在机制.研究发现:在频率为1 kHz和功率为1 kW时微波辅助模式的放电/点火核心半径是火花点火模式的173.6%,同时微波馈入导致核心表面出现褶皱;中断效应的存在使不同脉冲频率下放电/点火核心对微波能量的吸收效率不同,脉冲频率为40 kHz时微波能量吸收效率基本饱和,40~80 kHz增强效果相差不到10%;峰值功率对点火核心半径的增强效果呈两段式增强,动力学增强比热增强的增强效果更显著.增大脉冲频率或增大峰值功率,放电/点火核心表面褶皱增多.探索了放电/点火核心表面出现褶皱的形成机制,表明馈入微波导致核心表面出现压力梯度和温度梯度,进而形成褶皱.放电/点火核心半径和形貌与微波参数紧密相关.

关键词：微波点火放电等离子体火焰褶皱

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微波合成金银花硒多糖工艺及免疫活性研究

中国中药杂志 2022年第14期47卷 3773-3780页

作者：李瑾刘冲英张婷婷王姣张雪桃贾晓斌赵鹏封亮陕西中医药大学药学院陕西西安712046 中国药科大学中药学院江苏南京211198

该研究通过微波辅助的方法合成金银花硒多糖,优化其最优工艺条件,并初步考察了金银花硒多糖的免疫活性。研究结果发现,在0.512%硝酸,反应温度70.0℃,微波功率600 W,反应时间44.0 min,m(Na_(2)SeO_(3))∶m(金银花多糖)=1.0的工艺条件下,... 详细信息

该研究通过微波辅助的方法合成金银花硒多糖,优化其最优工艺条件,并初步考察了金银花硒多糖的免疫活性。研究结果发现,在0.512%硝酸,反应温度70.0℃,微波功率600 W,反应时间44.0 min,m(Na_(2)SeO_(3))∶m(金银花多糖)=1.0的工艺条件下,得到的金银花硒多糖的硒质量分数为3.89 mg·g^(-1)。体外免疫实验结果表明,与正常组相比,金银花多糖与金银花硒多糖均可促进小鼠巨噬细胞RAW264.7增殖。与金银花多糖组相比,质量浓度在20~160μg·mL时,金银花硒多糖能显著提高小鼠巨噬细胞RAW264.7增殖,并促进IL-1β和TNF-α因子生成。该研究为拓宽金银花多糖的应用途径提供了一定的参考依据。

关键词：金银花多糖硒化微波免疫活性