1、微波催化技術(shù)在化學(xué)工業(yè)消費(fèi)上的應(yīng)用研究微波催化技術(shù)在化學(xué)工業(yè)消費(fèi)上的應(yīng)用研究引言：微波化學(xué)是研究微波與化學(xué)反響體系互相作用的一門學(xué)科，是在深人研究微波場(chǎng)中物質(zhì)的自身特性及其與微波輻射互相作用的根底上開(kāi)展起來(lái)的。傳統(tǒng)的加熱方式是依靠熱傳導(dǎo)，對(duì)流域輻射逐步由表及里傳入物質(zhì)內(nèi)部。而微波加熱是一種內(nèi)源性加熱，是對(duì)物質(zhì)的深層加熱。此外，相比擬傳統(tǒng)的加熱方式，微波加熱具有選擇性，對(duì)各種極性物質(zhì)，那么很容易受熱，但有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱現(xiàn)象，即溶劑溫度超過(guò)了沸點(diǎn)而不沸騰，也可以出現(xiàn)部分過(guò)熱現(xiàn)象。因此，在對(duì)物質(zhì)進(jìn)展微波加熱時(shí)，必須考慮微波的輻射功率、微波對(duì)物質(zhì)的加熱速度、溶劑的極性和反響體系的構(gòu)造特點(diǎn)等因素。常規(guī)催

2、化理論提出的活性中心學(xué)說(shuō)，主要經(jīng)歷了中間化合物理論，催化電子理論和均相配合酶催化理論三個(gè)階段。把微波加熱手段和催化技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，往往得到令人想象不到的結(jié)果。本文重點(diǎn)就微波催化技術(shù)在有機(jī)合成、有機(jī)廢水處理、工業(yè)釩催化劑以及糧油化工技術(shù)上的應(yīng)用進(jìn)展闡述。1微波催化在有機(jī)合成上的應(yīng)用由于微波獨(dú)特的加熱方式，在有機(jī)合成中越來(lái)越顯示出其反響迅速、收率高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛應(yīng)用于酯化反響、合成醚反響、皂化反響、縮合反響、成環(huán)反響、開(kāi)環(huán)反響、偶合反響、重排反響等方面。1.1配合物催化配位化學(xué)是化學(xué)領(lǐng)域中最活潑的前沿科學(xué)之一，幾乎浸透到所有的學(xué)科。高軍軍等1以肉桂酸鈉和氯化芐為原料，四丁基氯化銨作

3、催化劑，采用微波輻射技術(shù)，在常壓下直接合成肉桂酸芐酯。考察催化劑用量、微波輻射功率和輻射時(shí)間對(duì)酯收率的影響，最適宜的反響條件選擇：當(dāng)肉桂酸鈉與氯化芐的摩爾為1：1.2時(shí)，采用1.0l四丁基氯化銨和0.05l肉桂酸鈉，微波功率為300，輻射25in，收率達(dá)84%以上。此外，羅軍等1將微波加熱用于鹵素交換氟化反響中：以季銨鹽、聚乙二醇和三氯化銻作為有效催化劑，采用四甲基氯化銨和PEG一6000以二甲亞砜為溶劑反響4h可分別得到收率為75.1%和77.2%的鄰硝基氟苯，反響時(shí)間大大縮短，收率明顯進(jìn)步。1.2酶催化劑酶是一種高效的生物活性催化劑，它催化的反響速度比非酶催化的反響速度一般要快106一10

4、12倍。微波輻射可以改善酶的微環(huán)境，從而可進(jìn)步酶催化的專一性，酶催化體系經(jīng)過(guò)微波輻射后，增強(qiáng)了活性中心的立體構(gòu)造與相關(guān)底物基團(tuán)的誘導(dǎo)和定向作用，使底物分子中參與反響的基團(tuán)與酶活性中心更加互相接本文由論文聯(lián)盟搜集整理近，并嚴(yán)格定位，使酶催化反響更具選擇性和專一性。Parker研究了非水相微波輻射條件下酶催化酯交換反響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：由于微波加熱是內(nèi)加熱方式，反響物在較短周期內(nèi)將得到很快的均勻加熱，反響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)反而影響收率。Zare一vuka等研究了微波輻射條件下通過(guò)葡萄糖苷基轉(zhuǎn)移作用，酶促進(jìn)拆分烷基-D-吡喃葡萄糖苷和烷基-D-吡喃半乳葡萄糖苷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，相對(duì)于傳統(tǒng)加熱條件，酶催化有機(jī)合成的

5、選擇性大大進(jìn)步，反響時(shí)間明顯縮短。arrill一unz等研究微波輻射下的脂肪酶催化反響：1-苯基乙醇的手性拆分，相對(duì)于傳統(tǒng)加熱方式，微波技術(shù)進(jìn)步了脂肪酶在酯化和轉(zhuǎn)化反響中對(duì)底物的親和性和增加了反響的選擇性。2微波催化處理有機(jī)廢水化工廢水大都是有機(jī)物濃度Dr5000g/L，具有生物降解性極差的特點(diǎn)，很難用傳統(tǒng)方法處理。目前，處理高濃度難降解有機(jī)廢水，較好的方法是濕式氧化法，但該方法需要高溫、高壓，對(duì)于難降解氧化的有機(jī)物，條件那么更為苛刻，不適應(yīng)實(shí)際的工業(yè)消費(fèi)。微波輻射技術(shù)具有快速、高效和不污染環(huán)境等特點(diǎn)。張慧敏2在催化濕式氧化法的根底上提出了微波催化濕式氧化法，處理難降解有機(jī)廢水的新工藝，以含硝

6、基苯類、苯胺類、氟化物的廢水A、含乙酸素的廢水B和含硝基物的廢水為水樣進(jìn)展測(cè)定，實(shí)驗(yàn)采用間歇微波催化濕式氧化工藝，微波功率為630，微波輻照廢水水樣10in，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，A的Dr，去除率到達(dá)了90.9%；時(shí)間為15in時(shí)，去除率為89.7%反而有所下降，同樣輻射10in，B的D去除率到達(dá)了97.7%，的Dr去除率到達(dá)了93.4%，并且全部超過(guò)采用傳統(tǒng)方法的去除率3。研究說(shuō)明：對(duì)于連續(xù)流染料廢水中的初試濃度過(guò)高時(shí)，微波輸出功率越大，停留時(shí)間越長(zhǎng)，脫色效果越明顯。假如初試染料廢水的質(zhì)量濃度在400g/L，輸出功率為720，停留時(shí)間在4.76in，出水10L內(nèi)其脫色率為95%，Dr毛去除率高于92

7、%。3微波煅燒釩催化劑硫酸是重要的無(wú)機(jī)化工原料，主要采用接觸法消費(fèi)，二氧化硫的催化氧化是硫酸消費(fèi)的關(guān)鍵步驟。目前世界上普遍采用釩催化劑催化氧化二氧化硫。釩催化劑消費(fèi)中枯燥和煅燒，此過(guò)程中，反響時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、揚(yáng)塵點(diǎn)多，致使釩催化劑的機(jī)械強(qiáng)度降低，磨耗大。因此，試圖采用微波輻射的方法來(lái)取代傳統(tǒng)的枯燥和煅燒方法。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，V25具有強(qiáng)烈吸收微波的功能，這為采用微波法提供了可能。東南大學(xué)的孫德坤等5-6報(bào)道了微波煅燒制備釩催化劑的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明：微波法煅燒釩催化劑的催化活性、機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)都超過(guò)了采用傳統(tǒng)法消費(fèi)的催化劑，并且可以減少耗能，降低本錢，同時(shí)減少環(huán)境污染具有即經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。此外，微波催化技術(shù)還應(yīng)用于石油化工、煙草行業(yè)和微波催化輔助提取中藥有效成分等方面7。4展望微波催化技術(shù)是一門綜合性穿插科學(xué)，盡管它的作用機(jī)理尚不夠清楚，人們對(duì)反響機(jī)理的爭(zhēng)議也較多，但由于它能在一些反響中加快反響速度，縮短反響時(shí)間，進(jìn)步收率