【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波处理有机污染物，尤其涉及一种用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置。
技术介绍
1、随着经济的发展和工业化进程加快，土壤有机污染日益加剧，对环境产生严重的影响。土壤是有机污染物的重要储蓄库，污染物进入土壤后可以通过各种代谢活动直接或间接地影响农作物的生长和产品质量，并能够通过食物链进一步富集浓缩，进而危及人体健康。进入土壤的有机物被土壤胶体和有机质牢固的吸附，使其难以通过自然降解去除，使得有机污染土壤的治理迫在眉睫。微波联合高级氧化技术已成为修复有机污染土壤的有效技术手段之一。
2、目前，现有的研究主要是利用微波高效、清洁的热效应激活氧化剂，来实现对有机污染土壤的修复。微波活化过硫酸盐已成为修复有机污染土壤的有效手段之一，微波的热效应具有加热速度快、能耗低、无二次污染特点，但对于其非热效应，却鲜有人研究。而微波非热效应无法通过宏观实验现象解释，其特殊效应可能对过硫酸盐的活化产生未知影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，旨在解决上述现有技术中微波非热效应是否对过硫酸盐的活化产生影响无法通过实验解释的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，包括谐振腔、微波发生单元、温控循环单元和制冷设备，所述微波发生单元及温控循环单元均设置于谐振腔内；所述温控循环单元包括用于容纳有机污染土壤的管体及管体
4、优选的，所述谐振腔内填充硅酸铝保温棉，所述硅酸铝保温棉填充在温控循环单元外部的空间内，所述谐振腔的侧壁上设有能够观察管体的视窗；所述管体为底部封堵、顶部敞口的有机玻璃圆柱管。
5、优选的，所述微波发生单元包括磁控管、波导以及微波控制器，所述波导为长方体，所述波导的尺寸为85mm×30mm×55mm，所述微波控制器的功率范围为200-2000w；所述管体的尺寸为：内径5cm、外径8cm、高50cm。
6、优选的，所述换热单元为设置于管体侧壁的夹层，所述夹层的上下分别设有介质出口和介质进口，所述连接管包括介质进管和介质出管，所述介质进管和介质出管的外部均包裹保温材料；所述制冷设备分别通过介质进管和介质出管与夹层的介质进口和介质出口相连；所述采样口穿过夹层与管体内土壤相接触，在微波辐照后进行土壤采集。
7、优选的，所述夹层内的介质为硅油，所述制冷设备为工业冷水机，所述工业冷水机用于降低硅油的温度，所述工业冷水机的温控范围为0-20℃；所述夹层的宽度为2cm，所述夹层的介质出口和介质进口在平面内的夹角为90°。
8、优选的，所述散热单元为两个散热风扇，所述测温元件为热电偶。
9、优选的，所述谐振腔为长方体，长方体谐振腔的谐振频率为：
10、
11、长方体谐振腔的谐振频率所对应的谐振波长为：
12、
13、其中：a、b、d分别为谐振腔x、y、z方向上的长度；m、n、p为矩形谐振腔模式系数，分别表示在a、b、d上分布的半驻波波长个数；c表示光速，取3×108m·s-1。
14、优选的，长方体谐振腔的尺寸为400mm×500mm×600mm。
15、优选的，长方体谐振腔内三维电磁场强度分布，如式(3)所示：
16、
17、式中：e表示电场强度，v·m-1；μr表示相对磁导率，j是虚数单位；σ是电导率；ω是角频率；εr是相对介电常数；ε0是真空介电常数，取3×108m·s-1；k0为真空中波数。
18、优选的，所述管体的夹层内的硅油在管体与工业冷水机间循环，能够带走微波辐射产生的热量，硅油的换热方程如式(4)所示：
19、
20、式中：ρ表示密度，kg·m-3；cp表示硅油比热容，j·(kg·k)-1；u表示流体流速，m·s-1；q为传导热通量，w·m-2；q表示微波辐射产生的热量，w·m-3。
21、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术通过微波发生单元向谐振腔内管体中有机污染土壤辐射微波，微波能够活化有机污染土壤中过硫酸盐，利用制冷设备及换热单元来降低土壤温度，实现屏蔽微波热效应的目的，保证土壤温度恒定；最后通过分析土壤中vocs的去除率，可判断微波非热效应对活化过硫酸盐有促进影响。本专利技术结构简单、操作方便，通过实验来判断微波非热效应是否存在，能够研究微波非热效应对活化过硫酸盐的影响。
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1.一种用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：包括谐振腔、微波发生单元、温控循环单元和制冷设备，所述微波发生单元及温控循环单元均设置于谐振腔内；所述温控循环单元包括用于容纳有机污染土壤的管体及管体外部用于对土壤降温的换热单元，所述有机污染土壤中混有过硫酸盐，所述管体的侧壁自上至下设有多个采样口，所述换热单元通过连接管与制冷设备相连；所述微波发生单元设置于管体的一侧，用于向土壤辐射微波、对其内部过硫酸盐进行活化；所述谐振腔的底部设有散热单元、顶部设有排气口及测温元件；所述制冷设备设置于谐振腔的外部。
2.根据权利要求1所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述谐振腔内填充硅酸铝保温棉，所述硅酸铝保温棉填充在温控循环单元外部的空间内，所述谐振腔的侧壁上设有能够观察管体的视窗；所述管体为底部封堵、顶部敞口的有机玻璃圆柱管。
3.根据权利要求2所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述微波发生单元包括磁控管、波导以及微波控制器，所述波导为长方体，所述波导的尺寸为85mm×30mm×55mm，所
4.根据权利要求3所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述换热单元为设置于管体侧壁的夹层，所述夹层的上下分别设有介质出口和介质进口，所述连接管包括介质进管和介质出管，所述介质进管和介质出管的外部均包裹保温材料；所述制冷设备分别通过介质进管和介质出管与夹层的介质进口和介质出口相连；所述采样口穿过夹层与管体内土壤相接触，在微波辐照后进行土壤采集。
5.根据权利要求4所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述夹层内的介质为硅油，所述制冷设备为工业冷水机，所述工业冷水机用于降低硅油的温度，所述工业冷水机的温控范围为0-20℃；所述夹层的宽度为2cm，所述夹层的介质出口和介质进口在平面内的夹角为90°。
6.根据权利要求1所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述散热单元为两个散热风扇，所述测温元件为热电偶。
7.根据权利要求1所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述谐振腔为长方体，长方体谐振腔的谐振频率为：
8.根据权利要求7所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：长方体谐振腔的尺寸为400mm×500mm×600mm。
9.根据权利要求8所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：长方体谐振腔内三维电磁场强度分布，如式(3)所示：
10.根据权利要求5所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述管体的夹层内的硅油在管体与工业冷水机间循环，能够带走微波辐射产生的热量，硅油的换热方程如式(4)所示：
...【技术特征摘要】
1.一种用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：包括谐振腔、微波发生单元、温控循环单元和制冷设备，所述微波发生单元及温控循环单元均设置于谐振腔内；所述温控循环单元包括用于容纳有机污染土壤的管体及管体外部用于对土壤降温的换热单元，所述有机污染土壤中混有过硫酸盐，所述管体的侧壁自上至下设有多个采样口，所述换热单元通过连接管与制冷设备相连；所述微波发生单元设置于管体的一侧，用于向土壤辐射微波、对其内部过硫酸盐进行活化；所述谐振腔的底部设有散热单元、顶部设有排气口及测温元件；所述制冷设备设置于谐振腔的外部。
2.根据权利要求1所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述谐振腔内填充硅酸铝保温棉，所述硅酸铝保温棉填充在温控循环单元外部的空间内，所述谐振腔的侧壁上设有能够观察管体的视窗；所述管体为底部封堵、顶部敞口的有机玻璃圆柱管。
3.根据权利要求2所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述微波发生单元包括磁控管、波导以及微波控制器，所述波导为长方体，所述波导的尺寸为85mm×30mm×55mm，所述微波控制器的功率范围为200-2000w；所述管体的尺寸为：内径5cm、外径8cm、高50cm。
4.根据权利要求3所述的用于研究微波非热效应对过硫酸盐活化影响的装置，其特征在于：所述换热单元为设置于管体侧壁的夹层，所述夹层的上下分别设有介质出口和介质进口，所述连接管包括介...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，袁京周，杨庆来，王树桥，郭婧涵，葛宇轩，耿雅娴，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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