微波化學反應器是一種高頻率的電磁波,其本身并不產生熱。自然界的微波因為分散不集中,故不能作為一種能源,而利用的磁控管則可將電能轉變為微波,以每秒2450MHz的振蕩頻率穿透介質,當介質有合適的介電常數和介質耗損時,便會在交變得電磁場中發生高頻振蕩,使能量在介質內部積蓄起來。對化學反應而言,可同時產生熱效應和非熱效應。
四氟乙烯等非性材料,但在金屬表面會被反射。家用微波爐磁控管的功率輸出是基本固定的,較小功率依靠改變電流的通/斷時間(占比空)來實現的。微電腦使用電流的通/斷能夠較嚴格地定時實行,選擇相同的工作狀況可以獲得重復的化學反應條件。
微波化學反應器的工作方式
一、封管實驗:從微波爐和操作者的安全性考慮,必須切實注意以下幾點:
已知會產生氣體的反應,不可做封管實驗,封管必須由耐壓的95材料玻璃制成;反應材料的量必須嚴格控制,如反應物量少并無須攪拌,可用50ml或100ml燒瓶。將聚四乙烯盤架置于爐底中央,再將直接管由爐穿過截止波導插入燒瓶,在爐頂上方安排合適的回流裝置。底部有磁力攪拌器,順時針旋轉轉速由低到高變化。如反應量大或需要插入攪拌器(注:攪拌器必須是玻璃或四氟乙烯制,不可用金屬制品),則用50ml-250ml燒瓶。直接管由爐頂穿過截止波導查體燒瓶口,上配U形口或Ψ形三口連接管,再安排攪拌器、回流裝置及滴液漏斗等。
二、固相化學反應:根據反應需要靈活安排反應器和工作方式,但必須遵循以下原則;
產生氣體的反應,特別產生腐蝕性、刺激性氣體的反應,容易對電路和電腦板造成損害。應該安裝回流裝置并通過導管引出爐外抽走。反應物和生成物的介電常數和介質損耗不同,在微波場對微波的吸收會有差異,反應一段時間往往發生局部溫差,所以固相反在進行過程中常常需要中途作翻拌、振搖并選擇較低的功率檔,使反應盡可能得以均勻進行。微波反應器中任何化學反應都不允許放在敞口容器里進行,更不允許放在密閉容器里進行。因前者可以造成噴濺污染腔體;后者有發生爆炸的危險。