На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Получение микрокристаллической целлюлозы с помощью МВ-излучения в щелочной среде

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 20.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
 
ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ПОМОЩЬЮ   МВ-ИЗЛУЧЕНИЯ В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ. 
 
 
 

Содержание
Введение………………………………………………………………………..3
    Обзор литературы……………………………………………………….5
      Целлюлоза. Ее структура и свойства……………………………….5
      Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ)………………………..10

     1.3 Предобработка древесины растворами щелочей……………….11

    1.4 Методы выделения МКЦ…………………………………………...12
    1.5 Действие МВ-излучения с веществом…………………………….15
    1.6 Микроволновое излучение и его действие на целлюлозу………..19
Заключение……………………………………………………………………..22
Библиографический список…………………………………………...………23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ
       Древесина постоянно возобновляется в процессе фотосинтеза и при рациональном лесоиспользовании является неисчерпаемым богатством. Но большая часть заготавливаемой древесины в процессе последующей переработки превращается в отходы, которые в общей сложности составляют до 50% от заготавливаемого объема древесины. Поэтому квалифицированное использование древесных отходов, представляющих собой ценнейшее сырье для химической переработки, является весьма актуальной задачей.
     Для химической переработки древесина интересна своим комплексом природных органических полимеров – целлюлозы, нецеллюлозных полисахаридов, лигнина, а также разнообразных низкомолекулярных соединений – экстрактивных веществ. Ценные физические свойства, такие как большая прочность при малой плотности, низкие тепло- и электропроводность, легкость обработки, внешний вид и т.д., делают древесину незаменимым конструкционным и поделочным материалом для изготовления разнообразных изделий, необходимых в промышленности, строительстве, производстве мебели и пр. [2].
     Одним из наиболее оптимальных путей комплексного химического использования растительного сырья является путь глубокой химической переработки всей биомассы растительных материалов, с целью получения непосредственно из них (без разделения на отдельные компоненты) O-алкилированных или этерифицированных производных [1].
     Вопросы получения различных эфиров целлюлозы имеют большое значение в общей проблеме модификации целлюлозы с целью улучшения ее свойств и устранения присущих природной целлюлозе недостатков[2]. 

       Целью данной работы является то, что получаем безопасную для человека, относительно недорогую МКЦ, используя при этом не энергоемкие приборы в данном случае микроволновой излучатель, что позволяет нам быстро и без механического воздействия на сырье, нагревать и деструктурировать смесь.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Обзор литературы
     1.1 Целлюлоза. Ее структура и свойства
     Целлюлоза – важнейшее природное вещество, производимое живыми организмами. Целлюлоза составляет структурную основу растительных клеток, присутствует во всех растениях от высокоорганизованных деревьев до примитивных организмов, таких как морские водоросли, жгутиковые, бактерии. Целлюлоза содержится в представителях животного мира: туницин – кутикулярное вещество оболочников идентичное растительной целлюлозе. Выделение целлюлозы довольго сложный процесс; так жиры, воски, белки, пектиновые вещества можно легко удалить экстрагированием. Из древесины целлюлозу выделяют посредством интенсивной химической обработки, то есть варочных процессов или процессов делигнификации.
     Целлюлоза, являясь основным компонентом клеточных стенок древесины, во многом определяет ее строение и свойства.

     Большое влияние на физические, физико-механические и химические свойства целлюлозы оказывает физическая структура целлюлозных волокон.
     Целлюлоза – это полисахарид, молекулы которого построены из звеньев ?-D-глюкопиранозы, соединенных глюкозидной связью 1>4. Эмпирическая формула целлюлозы (С5Н10О5)n или [С6Н7О2(ОН)3]n.
     Строение молекулы целлюлозы было установлено с помощью химических и физико-химических методов исследования [8].
     В результате химических исследований было выяснено, что элементарным звеном в цепной макромолекуле целлюлозы является остаток ?-D-глюкозы (ангидро-?-D-глюкопиранозы) С6Н10О5. При полном гидролизе целлюлозы D-глюкоза получается с выходом 96–98 % от теоретического [8].
     Гидроксильные группы в элементарном звене макромолекулы находятся при втором, третьем и шестом атомах углерода. Это доказано сопоставлением свойств продукта, полученного гидролизом триметилцеллюлозы, с 2,3,6-триметилглюкозой [10]:

     Один из спиртовых гидроксилов является первичным, а два – вторичными. Они различаются по реакционной способности.
     Так как в каждом элементарном звене содержатся только три гидроксила, а не четыре, элементарное звено должно иметь циклическое строение. Сравнительная устойчивость целлюлозы к гидролизу кислотами говорит о пиранозной структуре глюкозного звена (внутреннем кислородном мостике 1–5), и, следовательно, о наличии глюкозидных связей 1>4. Известно, что пиранозиды значительно более устойчивы к гидролизу, чем фуранозиды.
     Эти данные были впоследствии подтверждены исследованием ИК-спектров.
     Наличие только одной альдегидной группы в макромолекуле целлюлозы позволяет примерно судить о числе и размерах молекул в различных целлюлозных материалах путем определения восстановительной способности материала, которую характеризуют, так называемым, медным числом [11].
     Медное число целлюлозы – количество меди в граммах, восстанавливаемой из двухвалентного состояния в одновалентное и осаждаемое в виде Cu2O в определенных стандартных условиях, в пересчете на 100 г абсолютно сухой целлюлозы (для сосны 1,9–2,6).
     По величине медного числа целлюлозы можно приблизительно судить о деструкции и степени полимеризации макромолекулы целлюлозы. Однако следует отметить, что медное число только частично характеризует редуцирующую способность целлюлозы [8].
     Любой образец целлюлозы состоит из макромолекул различной длины, то есть является полидисперсным. Поэтому степень полимеризации (СП) всегда определяется как средняя величина (для сосны 3300). Свойства целлюлозы зависят не только от средней СП, но и от распределения макромолекул по длине, то есть от полидисперсности [12].
     Свойства целлюлозы зависят не только от строения отдельных цепных макромолекул, но и от их взаимного расположения – надмолекулярной структуры. В клеточных стенках целлюлоза находится в виде тончайших волоконцев – целлюлозных фибрилл. Согласно теории кристаллического строения, целлюлоза представляет собой аморфно-кристаллический полимер. Между кристаллическими и аморфными участками нет резкой границы. В поперечном сечении фибриллы порядок также неодинаков. Порядок в расположении макромолекул поддерживается за счет сил межмолекулярного взаимодействия и водородных связей. В структуре целлюлозы, у которой каждое элементарное звено глюкозы имеет три гидроксильные группы, водородные связи имеют очень большое значение. Межмолекулярное взаимодействие гидроксильных групп в кристаллических участках значительно сильнее, чем в аморфных. Степень кристалличности (относительное содержание кристаллической части) у природной целлюлозы составляет примерно 65–75 % [12].

     Надмолекулярная структура целлюлозы

     Одним из основных факторов, определяющих свойства целлюлозы, является надмолекулярная структура.
     Агрегаты макромолекул в твёрдой фазе и растворах полимеров образуют достаточно прочные иустойчивые структуры (надмолекулярные структуры). Первичными элементами надмолекулярной структуры в ряде случаев являются микрофибриллы. При изменении размеров и взаимного положения элементов надмолекулярной структуры значительно изменяются свойства полученных материалов. С помощью электронной микроскопии наблюдали одинаковые элементы надмолекулярной структуры – микрофибриллу толщиной 35 ?. Длина – 500–600°.
     Микрофибриллы, по данным Мэкли, имеют форму спирали. Тонкая субмикроскопическая структура природной и регенированной целлюлозы идентична.
     Вывод о фибриллярной структуре целлюлозы был подтверждён данными других исследователей. По данным Рэнби микрофибриллы имеют диаметр 100 ?. Микрофибриллы отчётливо заметны в электронном микроскопе. Длина микрофибрилл составляет от 500 до 600 ?.
     В природных волокнах микрофибриллы ориентированы и окружены более рыхлым неупорядоченным материалом. Микрофибриллы образуют вторичные агрегаты  размером 300 – 1500  ? и образуют слои в клеточной стенке древесины или волокне хлопка[13]. 

     Строение макромолекул целлюлозы.
1. Элементарным звеном макромолекулы целлюлозы является ангидро-b-D-глюкоза (при полном гидролизе выход 96 – 98 % глюкозы).
2. Элементарное звено содержит 3 гидроксильных группы. Получают только трех замещенные эфиры.
3. Гидроксильные группы находятся у 2, 3, 6 атомов углерода. При гидролизе триметилцеллюлозы идентифицирована 2,3,6-три-О-метил-D-глюкоза. Глюкозные остатки связаны  связью.
4. Остатки D-глюкозы имеют пиранозную форму. Отмечается устойчивость целлюлозы к кислотному гидролизу.
5. Элементарные звенья макромолекул целлюлозы – ангидро- b-D-глюкопираноза – соединены между собой b-гликозидной связью. Продуктом гидролиза является целлобиоза [4-О-(b-D-глюкопиранозил)-D-глюкоза].
 

     Другие связи в целлюлозе встречаются не чаще, чем 1 на 1000. Целлюлоза относится к стереорегулярным полимерам[12].
     1.2 Микрокристаллическая целлюлоза
     Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - это экологически чистый продукт растительного происхождения. растительная клетчатка. 
     Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - белоснежный, рыхлый, сыпучий нерастворимый
порошок без вкуса и запаха. Успешно применяется в качестве наполнителя при изготовлении лекарств. Таблетки из МКЦ отличаются лёгким высвобождением лекарственных веществ, временем распада таблетки. Химическая и физическая стабильность клетчатки МКЦ, отличная прессуемость таблетки позволяют использовать её в производстве таблетирования готовых лекарственных форм. Отлично совмещается с натуральными экстрактами, витаминизированными добавками и ферментами. МКЦ может служить одним из основных ингредиентов лечебных мазей. Микрокристаллическая клетчатка выводит из организма радионуклиды и другие вредные вещества. 
     В пищевой отрасли растительная клетчатка может применяться как добавка в хлебобулочных и кондитерских изделиях (замедляет черствение, снижает калорийность); в качестве стабилизатора пищевых эмульсий; улучшителя текучести продукта; агента, уменьшающего загущающие свойства крахмала.

     1.3 Предобработка древесины растворами щелочей

       Процесс обработки древесины гидроксидом натрия можно условно разделить на две одновременно протекающих стадии. Первая – это изменение надмолекулярной структуры лигноуглеводного материала, разрушение как межмолекулярных, так и внутримолекулярных водородных связей, деструкция отдельных компонентов древесины и растворение щелочерастворимых компонентов.
       Вторая – это химическое взаимодействие реакционноспособных групп с гидроксидом натрия.
       При обработке древесины щелочью уже в процессе пропитки при комнатной температуре происходит изменение хромоформного состава лигнина, при этом происходит образование фенольных структур с сопряженными карбонильными группами. Добавление в реакционную смесь алифатических спиртов увеличивает химическую сорбцию гидроксида натрия
       При действии щелочных растворов на древесину, наряду с лигнином, химическому воздействию подвергается и углеводная часть. Взаимодействие целлюлозы с растворами гидроксидов щелочных металлов, особенно влияние концентрации при таком взаимодействии, изучено весьма подробно. С целлюлозой непосредственно взаимодействуют лишь гидратированые анионы OH щелочей, нарушающие систему ее водородных связей. Степень их воздействия на аморфные и кристаллические области целлюлозы определяется их концентрацией в растворе: при высоких концентрациях гидратированые анионы OH необратимо разрушают регулярную систему прочных водородных связей в кристаллических областях. Катионы щелочей непосредственно с целлюлозой не взаимодействуют и не оказывают влияния на ее фазовое состояние.
       Предварительная щелочная обработка растительного сырья является весьма эффективной с точки зрения разрушения морфологии и надмолекулярной структуры, увеличения доступности реагента к гидроксильным группам при химической переработке. 

    1.4 Методы выделения МКЦ
   Предложение об организации промышленного производства микрокристалической целлюлозы появилось в 1955 г. Предполагалось, что выделенные микрокристаллы целлюлозы, имеющии размеры коллоидных частиц, можно использовать в качестве центров кристаллизации путем замешивания их в прядильный викозный раствор перед процессом формирования. Это была одна из попыток улучшить качество вискозного шинного корда.
   Первой стадией получения микрокристаллической целлюлозы было превращение фибриллированой целлюлозы препараты, известные в то время под названием «целлюлоза с предельной степенью полимеризации». На этой стадии исследований целлюлозу подвергали жесткому гидролизу, в результате которого аморфные фракции в целлюлозном волокне разрушались, а целлюлозный материал превращался в высококристалический препарат. В дальнейшемдля разделения высококристалической целлюлозы с предельной степенью полимеризации, состоящей из нескольких миллионов микрокристаллических агрегатов, на отдельные микрокристаллы препараты гидролизованной целлюлозы стали подвергать дальнейшему измельчению.
      Если образцы древесной целлюлозы, имеющие волокнистую структуру, размалывать в воде(основная стадия процесса получения всех видов бумаги из волокнистой целлюлозы), то образуются очень длинные пучки или фибриллы целлюлозы. Каждый пучок состоит из многочисленных микрокристаллов, соединенных собой макромолекулами целлюлозы. Эти макромолекулы переходят из одного микрокристалла в другой, образуя переплетения, в результате чего отдельные микрокристаллы целлюлозы связаны между собой химически [(1>4)-?-глюкозидными] связями. Механический размол волокнистой целлюлозы в воде проводят в тех случаях, когда требуется более длинные фибриллы, однако энергии, необходимой для полного разрушения аморфной фракции и выделения микрокристаллов из исходных препаратов целлюлозы, при механическом размоле недостаточно. Механической обработкой почти невозможно разрушить химические связи в аморфных участках, связывающих микрокристаллические образования трехмерной структурой, поэтому препараты фибриллированной целлюлозы, полученные только механическим размолом, не образуют стабильных коллоидных дисперсий. Однако, если фибриллы целлюлозы достигают предельной степени полимеризации при обработке 2,50 н. раствором Hcl при температуре 105С в течении 15 мин., а затем подвергаются размолу в измельчителе не индивидуальные микрокристаллы, то при достижении определенной концентрации таких микрокристаллов образуется стабильный коллоидный гель. Двухфазная система вода — волокно постепенно превращается в гомогенную молокоподобную взвесь,  затем приобретает консистенцию крема и наконец переходит в однофазную непрозрачную маслообразную пасту, способную образовывать гель, содержащий только чистую целлюлозу и воду. Такая водная дисперсия содержит относительно небольшое количество связанных химическими связями монокристаллов, имеющих различную степень агрегации, включая и отдельные микрокристаллы целлюлозы. Длина и диаметр монокристаллов в значительной степени определяются природой исходной целлюлозы
     Природную целлюлозу можно разделить на два типа: лигноцеллюлоза (древесина, кустарники, листья и трава, морские и речные макро- и микроводоросли и т.д.) и чистая целлюлоза (хлопок и его отходы, лен). Оба типа природной целлюлозы обладают кристаллической структурой, и биодеградация такой целлюлозы затруднена. Кроме того, находящийся в составе логноцеллюлозы лигнин, затрудняет их доступность для молекул ферментов. Реакционная способность природного целлюлозосодержащего сырья (ЦСС) при ферментативном гидролизе, как правило, невелика, поэтому возникает необходимость предварительной обработки ЦСС с целью увеличения реакционной способности. Смысл предобработки заключается в разрушении кристаллической структуры целлюлозы и (или) удалении лигнина. Происходит также увеличения поверхности целлюлозы, что оказывает дополнительное положительное влияние на скорость гидролиза.
      Один вариант получения МКЦ связан с выделением целлюлозы из растительной ткани по методу Кюршнера (А. В. Оболенская и др. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М. : Экология, 1991) с последующим гидролизом целлюлозы до предельной степени полимеризации пероксимоносерной кислотой (ПМС) и классическим способом. ПМС образуется во время реакции серной кислоты H2SO4 и пероксида водорода Н2О2. Этот способ получения МКЦ хорошо зарекомендовал себя с экологической точки зрения, а, кроме того, ПМС вызывает окисление остаточного лигнина и оказывает на целлюлозу деструктирующее действие. Второй вариант получения МКЦ состоит в том, что исходное сырье после размола на вибрационной мельнице подвергается делигнификации щелочным раствором NaOH. После отмывки до нейтральной реакции промывных вод сырье используется для получения МКЦ путем обработки ПМС и классическим способом. Использование этих двух подходов к переработке исходного растительного сырья позволяет получить не содержащую лигнин Комарова МКЦ, поскольку в первом случае гидролизу подвергается препарат целлюлозы, а во втором случае - продукт, из которого предварительно удален лигнин.
      Так же был найден метод выделения МКЦ из древесины лиственницы. Процесс получения МКЦ включал стадии органосольвентной делигнификации древесного сырья и сольволиза целлюлозного продукта. Стадия делигнификации осуществлялась в среде уксусная кислота/пероксида водорода в присутствии катализатора H2S04. В качестве оптимальных были выбраны следующие параметры процесса делигнификации: температура 130°С, гидромодуль 15:1, продолжительность варки 3 часа, концентрация реагентов в растворе: СНзСООН - 24.5%, Н202 - 6.4 %, H2S04 - 2 % от а.с.д.. Вторую стадию (сольволиз) проводили без катализатора при режимных параметрах первой стадии после замены варочного раствора, полученный продукт промывали до рН = 7,сушили и размалывали.  
В некоторых экспериментах предварительно использовалась активация древесины лиственницы водяным паром при температуре 200-240°С и давлении 1,2-3,4 МПа в течение 3-10 мин с последующим быстрым сбросом давления («взрывной автогидролиз»). Данная обработка повышала выход водорастворимых веществ, которые были выделены обработкой активированной древесины (20 г) 100 мл кипящей воды в течение 30 мин.         ( Г.А.Петропавловский, Н.Е. Котельникова Микрокристаллическая целлюлоза //Химия древесины. - 1979, N6. —с.3-21)

  Деструкцию целлюлозы можно провести с помощью фотохимических реакций. Например если облучить образец светом с длиной волны менее 200нм то произойдет деструкция целлюлозы в результате которой снижается степень полимеризации, увеличиваются полидисперсность, содержание карбонильных и карбоксильных групп. 
 

     1.5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МВ-ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 

     МВ-излучение может взаимодействовать с веществами, находящимися в газообразном, жидком или твердом состоянии. На анализе взаимодействия МВ-излучения с молекулами основана широко используемая в научно-исследовательской практике радиочастотная спектроскопия, позволяющая получать информацию о свойствах молекул. Можно отметить, что по разным причинам препаративное проведение химических процессов в газовой фазе с использованием энергии МВ-поля пока еще не начато. Для химической практики наиболее интересно взаимодействие МВ-излучения с жидкими и твердыми веществами.
     Заметное поглощение МВ-излучения наблюдается при облучении многих жидкостей и жидких растворов. Особенно сильное поглощение наблюдается в случае воды и водных растворов. Взаимодействие МВ-излучения с твердыми образцами может сопровождаться его отражением, поглощением и прохождением через объем образца без ослабления (рис. 1).
     Твердые материалы по характеру взаимодействия с МВ-излучением можно разделить на три группы. К первой группе относятся металлы, гладкая поверхность которых полностью отражает МВ-лучи. При этом металл не нагревается, так как потерь энергии МВ-излучения в его объем практически нет. Если же поверхность металла шероховата, то МВ-излучение способно вызывать на таких поверхностях дуговой разряд.
     Ко второй группе принадлежат диэлектрики, пропускающие МВ-излучение через свой объем практически неизмененным: плавленый кварц, различные стекла, фарфор и фаянс, полиэтилен, полистирол и фторопласты (тефлон и др.).
     Наконец, к третьей группе принадлежат диэлектрики, при прохождении через объем которых происходит поглощение МВ-излучения, сопровождающееся, в частности, разогревом образцов. На практике для МВ-нагрева часто используют смеси, содержащие вещества, слабо и сильно поглощающие МВ-излучение. Меняя состав таких смесей, удается регулировать максимальную температуру нагрева смеси и состав образующихся продуктов реакций.
     Принято долю исходной энергии МВ-излучения, поглощенную образцом и пошедшую на его разогрев, обозначать термином "потери" и называть коэффициентом потерь e". Отношение коэффициента потерь e" к диэлектрической постоянной e' облучаемого материала - это коэффициент рассеяния tg d = e" / e' (тангенс потерь). Значение тангенса потерь характеризует способность данного материала при фиксированной температуре поглощать МВ-излучение определенной частоты и преобразовывать эту энергию в энергию теплового движения. При температуре 25?C значение tg d для разных веществ изменяется в тысячи раз. Так, при частоте около 2,5 ГГц значение tg d составляет для воды около 157, а для плавленого кварца - всего около 0,06.
     Поглощение МВ-излучения обусловлено действием двух факторов. Во-первых, при наложении МВ-поля движение диполей (полярных молекул или иных обособленных групп атомов) приобретает определенную ориентацию, связанную с характером налагаемого поля. Когда интенсивность МВ-поля уменьшается, возникшая ориентация исчезает и хаотичность вращательного (и колебательного) движения молекул восстанавливается, при этом выделяется тепловая энергия. При частоте 2,45 ГГц ориентация диполей молекул и их разупорядочение может происходить несколько миллиардов раз в 1 с, что и приводит к быстрому разогреву образца. Для поглощения МВ-излучения по этому механизму необходимо, чтобы связь диполя с окружающими его в веществе атомами обеспечивала определенную свободу его вращательного (колебательного) движения. Если диполь связан с матрицей жестко и такие колебания слабы, то и заметного поглощения энергии МВ-поля по этому пути происходить не будет. 

     Второй фактор, особенно важный для тепловыделения при МВ-воздействии в водных растворах, обусловлен направленной миграцией присутствующих в растворе ионов под действием внешнего поля. Такая миграция ионов - это фактически протекающий через раствор электрический ток силой I. Прохождение тока I через проводник с сопротивлением R приводит к выделению теплоты, пропорциональной IR 2. Так как сопротивление R возрастает с ростом температуры, а сила переносимого ионами тока I - с ростом их концентрации, то оба этих фактора заметно влияют на тангенс потерь МВ-излучения в растворах.
     В настоящее время теория еще не позволяет найти значения как tg d, так и e' и e" для твердых тел, жидкостей или растворов чисто расчетным путем. Поэтому приходится эти значения для конкретного вещества определять экспериментально.
     Глубина проникновения МВ-излучения в объем образца зависит от значения tg d и различна для разных материалов. Так, при частоте излучения 2,45 ГГц глубина проникновения МВ-излучения в твердые оксидные материалы составляет около 5 мм, для жидкой воды - около 3,5 см, а для некоторых стекол и полимерных материалов - несколько метров.
     При облучении массивных образцов с высокими значениями tg d (некоторые оксиды и соли) интенсивность МВ-излучения быстро уменьшается с глубиной его проникновения в объем образца. В таких случаях температура поверхностных слоев облучаемого образца будет значительно выше, чем слоев, лежащих в глубине от поверхности. Если же значение tg d мало или размер образца невелик (например, образец состоит из небольших частиц), то МВ-излучение практически равномерно проникает по всему объему образца и обусловливает быстрый и достаточно равномерный разогрев всего его объема. 
 

     Объемный, а не только поверхностный (как это происходит при обычном тепловом воздействии) характер разогрева облучаемых образцов - важная особенность воздействия МВ-поля. Если контейнер для образца изготовлен из материала, практически не поглощающего МВ-излучение, то под действием МВ-поля может наблюдаться быстрый подъем температуры по всему объему содержащегося в контейнере материала. В результате возникает значительное ускорение различных химических процессов (органические реакции, процессы разложения, спекания). Кроме того, при МВ-облучении водных суспензий твердых материалов (например, при кислотном вскрытии образцов руд и минералов) наблюдается резкое возрастание скорости растворения не только из-за роста температуры, но и за счет усиления конвекционных потоков в растворе, а также действия некоторых других факторов.
     Воздействие МВ-излучения может приводить к деструкции молекул и появлению в облучаемом образце повышенной концентрации свободных радикалов. Это позволяет в некоторых случаях проводить с использованием МВ-облучения химические реакции, начало которых обусловлено появлением (обычно в жидкой среде) этих радикалов. Так как такие реакции осуществить без МВ-облучения вообще не удается, то их протекание под действием МВ-излучения иногда называют микроволновым катализом.
     К сожалению, в настоящее время теория взаимодействия МВ-излучения с диэлектриками пока еще не достигла такой степени развития, которая позволила бы заранее предсказать, будет или нет наблюдаться заметное поглощение МВ-поля диэлектриком. Поэтому приходится проводить обширные исследования по изучению воздействия МВ-излучения на различные объекты. 
 
 

     1.6 Микроволновое излучение и его действие на целлюлозу
     Микроволновое или сверхвысокочастотное излучение это электромагнитное излучение включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (от 30 см — частота 1 ГГц до 1 мм — 300 ГГц). Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел, например, в быту и для термообработки различных веществ в микроволновых печах.[16]
     МВИ – один из видов неионизирующего электромагнитного излучения, частоты которого расположены между инфракрасной областью и радио-частотами в диапазоне 300–30 000 МГц. Для применения в промышленности, науке и медицине используется, главным образом, частота 2450 МГц. Механизм взаимодействия МВИ с веществом заключается в поглощении последним энергии электромагнитного излучения и рассеянии ее виде тепла. Хотя частота МВИ соответствует вращательному движению молекул, в конденсированном состоянии, где, в отличие от газовой фазы, свободное движение молекул отсутствует, поглощение[16]
энергии немедленно приводит к ее перераспределению между молекулами и гомогенному
разогреву среды.
      В отличие от традиционного термического нагрева, микроволновый нагрев осуществляется равномерно по всему объему, вследствие чего температура раствора
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.