Das Kernprinzip der Mikrowellen-Auflösungstechnologie kann auf zwei Ebenen von der Optimierung des Energieübertragungsmechanismus und der Reaktionsdynamik ausgeweitet werden, die durch die Wechselwirkung von Mikrowellenelektromagnetischen Feldern mit Substanzen eine hohe Effizienz und Kontrolle der Probenauflösung erreicht.
1. Energieübertragungsmechanismus: Der "Körpererwärmungseffekt" der Mikrowelle
Die Mikrowellenauflösung nutzt elektromagnetische Wellen mit Frequenzen von 300 MHz bis 300 GHz und wirkt direkt auf polare Moleküle (wie Wasser, Säuremoleküle) und Ionen in der Probe. Unter der Wirkung von Wechselfeldern treten diese Moleküle oder Ionen in hoher Frequenz auf (Milliarden von Malen pro Sekunde) oder in Richtung Migration und starke Kollisionsreibung zwischen Molekülen erzeugt Wärme, die eine "Körpererwärmung" oder "innere Erwärmung" erreicht. Im Gegensatz zur herkömmlichen Wärmeleitbeheizung erwärmt die Mikrowellenheizung die Probe synchron innerhalb und außerhalb, verhindert eine lokale Überhitzung oder einen Temperaturgradienten, verkürzt die Erwärmzeit erheblich (in der Regel einige Minuten bis Dutzende Minuten bis zur vollständigen Auflösung) und erwärmt sie gleichmäßiger. Zum Beispiel können Ethanolmoleküle im Mikrowellenfeld aufgrund der Diodormoment-Eigenschaften des Hydroxyls eine Moleküldrehfrequenz von bis zu 24,5 x 109 Mal / s erzeugen, um schnell Wärme zu erzeugen.
Optimierung der Reaktionsdynamik: Synergie zwischen thermischen und nicht-thermischen Effekten
Thermisch dominierte Reaktionsbebeschleunigung: Nach der Arragnius-Gleichung erhöht eine erhöhte Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante erheblich. Die Mikrowellenheizung verringert die Reaktionsaktivitätsenergie und beschleunigt den Zerfall der Probe durch eine schnelle Erhöhung der Systemtemperatur (in der Regel bis zu 180-300 °C). Zum Beispiel kann Sticksäure bei 180 ° C mehrmals schneller als bei 150 ° C oxidieren und 90% der organischen Substanz in 30 Minuten abbauen, während es bei niedrigen Temperaturen (150 ° C) 90 Minuten dauert und möglicherweise Carbide zurückbleiben.
Nicht-thermische Nebenwirkungen: Das elektromagnetische Feld der Mikrowelle kann die Auflösungsschwierigkeit durch Änderung des Zustands der molekularen Bewegung, des Reaktionswegs oder des Zellmembranpotentials weiter verringern. Zum Beispiel können Mikrowellen biologische Zellwände und Membranstrukturen zerstören und Inhalte freisetzen; Oder das Protein degenerieren und mehr Reaktionsstellen aussetzen.
Synergische Wirkung der Druckregulierung: In einem geschlossenen Auflösungsbehälter führt die Mikrowellenheizung zu einem erhöhten Siedepunkt der Flüssigkeit (z. B. ein Siedepunkt von über 200 ° C unter 4-10 MPa Druck), unterdrückt das Überkochen und fördert gleichzeitig den Abbau schwer flüchtiger Substanzen (z. B. Silikate). Die Super-Mikrowellen-Auflösungstechnologie löst das Problem der Temperaturunterschiede durch herkömmliche Mikrowellen-Auflösung durch unabhängige Dichtung durch die Vorladungstechnologie, die sicherstellt, dass alle Reaktionsrohre bei gleicher Temperatur und gleichem Druck erhitzt werden.