Page 438 - Srednje skole - radovi

УНАПРЕЂЕ МИКРОТАЛАСНО-ПОТПОМОГНУТИХ РЕАКЦИЈА КАТАЛИТИЧКЕ
ДЕКОМПОЗИЦИЈЕ У НЕАПСОРБУЈУЋЕМ МЕДИЈУМУ

IMPROVEMENT OF MICROWAVE-ASSISTED CATALYTIC DECOMPOSITION
REACTIONS IN NON-ABSORBING MEDIUM

Autor: Jovan Mitid, III razred, XIII beogradske gimnazije, Beograd, Mentori: prof.dr Borivoj Adnađevid,
Fakultet za fizičku hemiju

РЕЗИМЕ

Микрпталаси (МТ) су вид електрпмагнетних таласа са фреквенцијама кпје се крећу у расппну пд
0,3 GHz дп 300 GHz и схпднп тпме таласним дужинама пд 1 m дп 1 mm. Микрпталаси у интеракцији са
супстанцпм мпгу бити прппущтени, рефлектпвани или апспрбпвани. Јединп при апспрпцији дплази дп
ппјаве термишких ефеката кпји загревају супстанцу. Реакције каталитишке декпмппзиције представљају
реакције деградације дугашких прганских пплимера уз присуствп катализатпра. Дпбијена једиоеоа мпгу
се кпристити кап рециклиране сирпвине за разне људске делатнпсти. Прпблем пвих реакција је щтп
захтевају виспке температуре (кпнвенципналним загреваоем се неефикаснп губи мнпгп енергије) и
пслпбађају нуспрпдукте. Када се пве реакције пдвијају у микрпталаснпј средини где се микрпталаси
кпристе за загреваое, нуспрпдукти су птклпоени али и даље ппстпји прпблем енергетске неефикаснпсти
јер средина (раствараш) у кпме се реакције пдвијају не мпже да апспрбује дпвпљнп микрпталаса. Циљ
пвпг рада је ппстићи пптребне температуре система прпменпм диелектришких свпјстава система
унпщеоем супстанци кпје апспрбују микрпталасе. Пдабране супстанце су биле Зеплит A, Al, SiC, MnO 2 ,
V 2 O 5 , CuO и графит, на пснпву претхпдних истраживаоа и оихпве дпступнпсти. Убациване су у 9 ml
мптпрнпг уља кап неапспрбујући медијум у масенпм уделу пд 1% масе уља. Кприщћен је CEM Discovery
Device кпји је бип ппдещен на 50 W и 5 min. Применпм разлике у ппшетнпј и крајопј температури
система у фпрмули за релативни пднпс апспрбпване и унете енергије рашунат је прпценат апспрпције
микрпталаса. Спрпведене су три серије експеримената. Прва да би се утврдип прпценат апспрпције
микрпталаса разлишитих супстанци, друга да би се утврдила зависнпст прпцента апспрпције пд масе
апспрбената и трећа да би се утврдила зависнпст пд снаге уређаја. Пд седам пдабраних супстанци,
графит ппказује најбпљи прпценат апспрпције микрпталаса. Ппказанп је да прпценат апспрпције
микрпталаса зависи пд унете масе апспрбента и да не зависи пд снаге уређаја.

Кључне речи: Микроталаси, проценат апсорпције микроталаса, неапсорбујући медијум, микроталасни
апсорбенти, диелектричке особине, каталитичка декомпозиција, животна средина.

SUMMARY
Microwaves (МW) are type of electromagnetic waves with frequencies ranging from 0.3 GHz to 300
GHz and wavelengths respectfully ranging from 1 m to 1 mm. When interacting with substance, microwaves
can be missed, reflected or absorbed. Only at absorption thermal effects that heat up the substance occur.
Catalytic decomposition reactions represent reactions of long organic polymers degradation with the presence
of catalyst. Products can be used as recycled resources for various human activities. What is problematic with
these reactions is that they require high temperatures (conventional heating is ineffective and a lot of energy is
being lost) and they release byproducts. When these reactions occur in microwave field where microwaves are
used for heating, byproducts are eliminated but there is still an energy ineffectiveness issue because medium
(solvent) where reactions take place cannot absorb enough microwaves. The goal of this project was to achieve
needed temperatures of the system by changing dielectric properties of system through insertion of microwave
absorbents. The chosen substances were Zeolite A, Al, SiC, MnO 2 , V 2 O 5 , CuO and graphite, based on previous
research and their availability. They were inserted in 9 ml of motor oil as non-absorbing medium in mass
percentage of 1% of oil’s mass. CEM Discovery Device was used and set on 50 W and 5 min. Applying difference
between starting and reached system’s temperature in formula for relative relation between absorbed and
inserted energy, microwave absorption percentage was calculated. Three series of experiments were
conducted. The first was to determine microwave absorption percentage of different substances, the second
was to determine how does absorption percentage depends on absorbent’s mass and the third to determine
how does absorption percentage depends on device’s power. From seven chosen substances, graphite shows
the best microwave absorption percentage. It was shown that microwave absorption percentage depends on
inserted absorbent’s mass and that it does not depend on device’s power.

Key words: Microwaves, microwave absorption percentage, non-absorbing medium, microwave absorbents,
dielectric properties, catalytic decomposition, environment