СПОСОБ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к области очистки воды с использованием электрических или магнитных полей.

Известен способ выведения ионов солей из минерализованной воды с использованием электрических и магнитных полей, при котором на ионы солей действуют электростатические силы или силы Лоренца, возникающие при пропускании потока минерализованной воды через постоянное магнитное поле. Известны технические устройства, где используются электростатическое, постоянное магнитное поле или их комбинация [1] Большинство известных технических устройств связано с оптимизацией использования электростатического и постоянного магнитного полей для выведения ионов солей из потока жидкости. Для этого предлагаются технические устройства с максимально удлиненным путем движения потока минерализованной воды через зоны действия электростатического и постоянного магнитного полей, предлагаются сечения трубопроводов для создания максимально возможных значений напряжений электростатического и магнитного полей, предлагаются различные материалы для изготовления трубопроводов, различные формы электродов и магнитов и т.д.

Наиболее близкой к заявляемому способу опреснения воды является последовательность операций взятая за прототип, которая предполагает производить дименирализацию воды путем ее пропускания через постоянные электрические и магнитные поля [2] При этом возникающая сила Лоренца и электростатическое поле, действующие на движущиеся ионы солей способствует пространственному разделению разнозаряженных ионов в потоке минерализованной жидкости. Разнозаряженные ионы оттягиваются из общего потока к стенкам и выводятся из общего потока через специально предназначенные для этой цели щели в трубопроводе. После выведения ионов солей, их концентрация в общем потоке жидкости уменьшается, что и является целью деминерализации жидкости.

Между тем, несмотря на простоту известного способа, он не лишен недостатков. Главным недостатком описанного способа и технических устройств, его реализующих, является то, что воздействие электростатическим и постоянным магнитным полями в реальных условиях потока жидкости производится не на ионы солей, а на сольваты, т.е. на ионы солей, окруженные оболочкой из диполей молекул воды. Сольватная оболочка ионов экранирует их заряд и утяжеляет ионы. Это резко снижает эффективность воздействия электростатического и магнитного полей на ионы солей, несмотря на достаточно высокие значения напряженностей электростатического и магнитного полей. При низких значениях концентрации солей, сольватная оболочка может полностью экранировать заряд самого иона. В этом случае воздействие на ионы солей электростатическим и постоянным магнитным полями вообще становится невозможным.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ опреснения воды, заключается в повышении качества опреснения воды и снижении энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе опреснения воды воздействие электростатическим, постоянным магнитным полем или их комбинацией производится не на сольваты солей, а непосредственно на ионы солей. С этой целью одновременно с воздействием электростатического и(или) постоянного магнитного полей на движущийся поток минерализованной воды, дополнительно производится воздействие на движущийся поток минерализованной воды высокочастотным электромагнитным полем. Частота высокочастотного электромагнитного поля подбирается так, чтобы она была резонансной для колебательно-вращательного движения диполей воды. Приведенные во вращательно-колебательные движения диполи воды отторгаются от ионов солей и ионы солей попадают под действие электростатического и постоянного магнитного полей. При этом, так как ионы солей лишены сольватной оболочки, эффективности воздействия на них электростатического и постоянного магнитного полей многократно возрастает. Из-за отсутствия эффекта экранирования становится возможным выведение ионов солей из потока минерализованной воды до любой степени деминерализации.

Частота высокочастотного электромагнитного поля должна быть взята из диапазона (0,2 500) МГц. Выбор конкретного значения частоты определяется параметрами реального потока минерализованной жидкости: вид солей, подлежащих выведению из потока, исходная концентрация солей, наличие дополнительных примесей в потоке, конечная требуемая концентрация солей в деминерализованной воде. Частота высокочастотного электромагнитного поля должна выбираться такой, чтобы заставить осциллировать с максимальной амплитудой диполи воды и вместе с тем свести до минимума или вообще исключить возможное тепловое колебание ионов солей или каких-либо возможных примесей молекул, присутствующих в потоке минерализуемой воды. Для выведения осцилляторного действия высокочастотного электромагнитного поля на диполи воды и снижения теплового воздействия на ионы солей, возможно использование высокочастотного электромагнитного поля в импульсном режиме. При этом кратковременные (микросекунды) импульсы поля достаточно высокой напряженности разделены в тысячи раз более длительными паузами. Таким образом, конкретные значения частоты высокочастотного поля, амплитуды напряженности поля, режима работы (непрерывный или импульсный) подбираются исходя из реальных условий деминерализации.

На фиг. 1 показано состояние сольватированных ионов солей, содержащихся в потоке деминерализуемой жидкости, включающее в себя:
1. ионы солей;
2 диполи воды.

На фиг. 2 показано отторжение диполей воды от сольватированных ионов при воздействии на сольватированные ионы 3 высокочастотного электромагнитного поля. Ионы солей, находящиеся в минерализованной воде в связанном состоянии с диполями воды, при воздействии ВЧ электромагнитного поля освобождаются от связей с диполями воды и находятся в свободном состоянии 4. Диполи воды 5 при попадании в зону действия ВЧ электромагнитного поля, приводятся во вращательно-колебательное движение и отторгаются от ионов солей.

На фиг. 3 показан процесс деминерализации воды по заявленному способу. Поток минерализованной воды 6 попадает в зону действия высокочастотного электромагнитного поля 7, где происходит отторжение диполей воды от ионов солей. Освобожденные от молекул воды ионы солей попадают под действие постоянного магнитного поля 8 и электрического поля 9. В областях потока 10, 11, прилегающих к стенкам трубопровода, возникают зоны с повышенной концентрацией ионов солей, которые выводятся из общего потока минерализованной воды 6 посредством ответвления или щелей 12, 13. После отведения ионов солей через ответвления 12, 13 из общего потока 6, в уходящем потоке 14 концентрация ионов солей будет меньше, чем в приходящем потоке 6.

Применение заявленного способа в народном хозяйстве не представляет значительных трудностей, не связано с большими затратами на его осуществление и может иметь большое значение при создании новых технологических устройств для опреснения воды.

Источники информации:
1. Авт. св. СССР N 188987, кл. C 02 F 1/48, 1963.

2. Авт. св. СССР N 1579906, кл. C 02 F 1/48, 1990 прототип.

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к способу деминерализации воды путем разделения разнозаряженных ионов диссоциированных солей электростатическими силами и силами Лоренца, возникающими при движении ионов через силовые линии постоянного магнитного поля, при этом одновременно с воздействием постоянных электростатического и магнитного полей на поток опресняемой воды воздействуют высокочастотным электромагнитным полем. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ деминерализации воды путем разделения разнозаряженных ионов диссоциированных солей электростатическими силами и силами Лоренца, возникающими при движении ионов через силовые линии постоянного магнитного поля, отличающийся тем, что одновременно с воздействием постоянных электрического и магнитного полей на поток опресняемой воды воздействуют высокочастотным электромагнитным полем. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие высокочастотным электромагнитным полем осуществляют с резонансной для молекул воды частотой, необходимой для приведения молекул воды во вращательно-колебательное движение с отторжением диполей воды от сольватированных ионов солей. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резонансной для молекул воды принимают частоту высокочастотного электромагнитного поля из диапазона 0,02
500 МГц.