Nguyên lý cốt lõi của công nghệ khử vi sóng có thể được triển khai từ hai cấp độ tối ưu hóa cơ chế truyền năng lượng và động lực phản ứng, thông qua phương thức tương tác giữa trường điện từ vi sóng và vật chất, đạt được hiệu quả cao và khả năng kiểm soát của việc khử mẫu.
I. Cơ chế truyền năng lượng: Hiệu ứng "sưởi ấm cơ thể" của lò vi sóng
Xử lý vi sóng sử dụng sóng điện từ có tần số từ 300 MHz đến 300 GHz để tác động trực tiếp lên các phân tử phân cực (ví dụ như nước, phân tử axit) và các ion trong mẫu. Dưới tác động của điện trường biến đổi chéo, các phân tử hoặc ion này trải qua vòng quay tần số cao (hàng tỷ lần mỗi giây) hoặc di chuyển định hướng, và ma sát va chạm dữ dội giữa các phân tử tạo ra nhiệt để đạt được "sưởi ấm cơ thể" hoặc "sưởi ấm bên trong". Không giống như hệ thống sưởi truyền nhiệt truyền thống, lò vi sóng làm nóng mẫu đồng bộ bên trong và bên ngoài, tránh quá nhiệt cục bộ hoặc gradient nhiệt độ, rút ngắn đáng kể thời gian làm nóng (thường từ vài phút đến vài chục phút để hoàn thành việc khử trùng) và sưởi ấm đồng đều hơn. Ví dụ, các phân tử ethanol trong trường vi sóng có thể quay với tần số lên đến 24,5 × 10 ⁹ lần/giây do đặc tính mô men lưỡng cực của nhóm hydroxyl, tạo ra nhiệt nhanh chóng.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Gia tốc phản ứng dẫn đầu bởi hiệu ứng nhiệt: Theo phương trình Arunnius, sự gia tăng nhiệt độ làm tăng đáng kể hằng số tốc độ phản ứng. Lò vi sóng làm giảm năng lượng kích hoạt phản ứng và đẩy nhanh quá trình phân hủy mẫu bằng cách nhanh chóng nâng nhiệt độ hệ thống (thường lên tới 180-300 ℃). Ví dụ, tốc độ oxy hóa chất hữu cơ của axit nitric ở 180 ℃ nhanh hơn nhiều lần so với 150 ℃, có thể phân hủy 90% chất hữu cơ trong 30 phút, trong khi nhiệt độ thấp (150 ℃) mất 90 phút và cacbua có thể còn lại.
Tác dụng phụ của các hiệu ứng không nhiệt: Trường điện từ của lò vi sóng cũng có thể làm giảm thêm độ khó tiêu hủy bằng cách thay đổi trạng thái chuyển động của phân tử, đường phản ứng hoặc điện thế màng tế bào. Ví dụ, lò vi sóng có thể phá hủy thành tế bào sinh học và cấu trúc màng, giải phóng nội dung; Hoặc làm biến tính protein, để lộ nhiều vị trí phản ứng hơn.
Tác dụng hiệp đồng của điều hòa áp suất: bên trong bể khử trùng kín, lò vi sóng làm tăng điểm sôi của chất lỏng (chẳng hạn như điểm sôi lên đến 200 ° C ở áp suất 4-10MPa), ức chế sự bùng nổ, đồng thời thúc đẩy sự phân hủy của các chất khó bay hơi như silicat. Công nghệ khử vi sóng siêu giải quyết vấn đề chênh lệch nhiệt độ do khử vi sóng truyền thống gây ra do niêm phong độc lập bằng cách đảm bảo tất cả các ống phản ứng được làm nóng dưới áp suất đồng nhiệt độ bằng công nghệ nạp trước.