СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВАЦИИ ВОДНЫХ СИСТЕМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к магнитной обработке жидкостей, влажных, сыпучих и др. материалов и может быть применено, например, в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян в магнитном поле, строительстве для упрочнения и повышения морозостойкости бетона, в производстве керамики для улучшения свойств глинистых дисперсий, в пищевой промышленности для выпаривания воды и улучшения качеств пищевых продуктов и т.д.

Известны способы контроля эффективности активации воды магнитным полем, когда об эффективности магнитной обработки водных систем судят: по дополнительному воздействию электромагнитным излучением в диапазоне частот от 5.. . 6 МГц, измеряя величину рассеивания энергии; измеряют Eh величину окислительно-восстановительного потенциала обрабатываемого раствора и по величине и времени достижения максимума величины судят о магнитной восприимчивости; воду подвергают частичной дегазации вакуумированием и по количеству выделившихся газов определяют степень омагничивания в течение 3...5 мин; подводят количественное определение углекислого газа и кислорода путем снятия хроматограмм; используют гидроокись кальция, смешивая химический реагент с водой; измеряют температуру на входе и выходе, пропуская жидкость через теплообменник; по отсутствию роста культуры бактерий в пробах за время 3...5 дней и т. д. (см. а. с. СССР N 833557, 881000, 899491, 922084, 998374 кл. C 02 F 1/48, N 1331833, кл. C 02 F 1/48, C 05 D 27/00, 1768640, кл. C 12 C 1/00, C 12 P 39/00, N 747819 кл. C 02 B 9/00, C 05 D 27/00).

К недостаткам известных способов контроля эффективности активации жидкостей является их ограниченная применимость и относительная сложность, требующая специальной аппаратуры или воздействия на воду факторами, изменяющими ее структурное строение.

Наиболее близким по физической сущности к предлагаемому и принятый автором за прототип является способ, включающий пропускание потоков исходной и омагниченной жидкостей через зону пониженного давления с накоплением выделяющихся при этом газов, регистрируют разницу их объемов и по ней судят об эффективности магнитной обработки (см. а.с. СССР N 905205 кл. C 02 F 1/48).

Недостатком прототипа являются ограниченные возможности использования способа, поскольку для выделения газов воду приходится подвергать воздействию пониженного давления, что требует применения специальных приборов, оказывает влияние на структурное строение воды и тем снижает точность метода.

Цель изобретения - сокращение затрат при применении способа контроля эффективности активации водных систем магнитным полем, не нарушая структурного строения воды.

Поставленная цель достигается тем, что регистрируют разницу масс ΔИ_омаг И_омаг испарившейся воды из проб, активированных магнитным полем, и разницу масс ΔИ_равн испарившейся воды из водных систем, не подвергавшихся активации магнитным полем, а затем определяют показатель активации воды магнитным полем
A = ΔИ_омаг/ΔИ_равн
Сущность способа заключается в следующем.

Вода очень чувствительна к различным физическим воздействиям, находясь как в свободном, так и в связанном состояниях. Выведенная из равновесного состояния магнитным полем, в ту или другую сторону, вода имеет память на данное воздействие.

Память имеет апериодически затухающий временной ход (четверть часовой, получасовой, часовой, суточный и более ход). Чтобы знать состояние воды в момент ее использования требуется оценить эффективность воздействия.

Таким неразрушающим контролем качества активации воды магнитным полем является оценка структурного состояния омагниченной воды через ее термодинамическую активность.

При омагничивании энергия активации будет отличаться от равновесной на величину потенциала активации (G). В общем случае между термодинамической активностью воды (A) и ее потенциалом активации (G) существует зависимость:
G = RT•lnA,
где
R - молярная газовая постоянная, равная 1,986 кал/моль • град;
T - абсолютная температура в град.К;
A - термодинамическая активность воды (для равновесной воды, равная 1).

Если при активации (омагничиванием) структура воды разрушается, то потенциал активации добавляется к энергии Гибса, т.е. разрушением структуры увеличивается запас кинетической энергии на величину (G). Если вода при активации улучшает свою структуру, то потенциал активации уменьшается на ту же величину.

Энергия межмолекулярного воздействия в жидкости равна изменению энергии при испарении, что в нашем случае, характеризуется коэффициентом термодинамической активности. Это соотношение дает возможность оценить степень активации омагниченной воды по отношению к равновесной.

В чашечки равного диаметра и равного объма от- бираются пробы исследуемой омагниченной и равновесной воды. Для регистрации масс испарившейся воды, на левую чашу весов устанавливается гирька 20 г, а на правую чашу - поочередно омагниченная и равновесная вода. При помощи пипетки с точностью до 1 мг отмеряется 20 г (с учетом веса чашечки) воды. Через заданный интервал, например 15 мин, путем добавления навесных гирь, производится отсчет той и другой испарившейся воды и т.д. Затем по формуле (1) определяют показатель A - активации водных систем магнитным полем.

При A > 1 интенсивность испарения воды из омагниченной системы увеличивается, поскольку структура воды разрушается.

При A < 1 интенсивность испарения воды из омагниченной системы уменьшается по мере структурирования. Чем меньше величина A, тем более структурирована вода под воздействием магнитного поля и тем меньше она испаряется.

При A = 1 вода теряет память на приобретенные свойства ускорять или замедлять испарение пара омагничивания, т.е. становится равновесной, потерявшей память на магнитное воздействие.

Примеры использования способа.

Способ нашел применение при использовании устройства электромагнитного для обработки магнитным полем сыпучих материалов и водных систем УВЭ-50 УХЛ4. Устройство проходит проверку в двух режимах: при A > 1 для ускорения процесса выпаривания воды из молока, растворения молочного камня и загрязнений оборудования и A < 1 для обработки посевного материала, когда требуется стимулировать ростовые процессы.

Проблема изменения свойств водных систем с помощью физического воздействия магнитным полем с каждым годом приобретает все большее научное и практическое значение, поскольку она связана с интенсификацией технологических и биологических процессов, энергоснабжением и охраной окружающей среды. Вода, прошедшая обработку магнитным полем, может найти применение: предупреждения и удаления образовавшейся накипи в системах теплоснабжения; использоваться для повышения растворяющей способности солей и соединений, неорганических и органических отложений и загрязнений; ускорения процессов выпаривания воды из растворов; опреснения жесткой воды; придания воде, сокам, напиткам, винам, коньякам и водке биологически активных свойств, благоприятно влияющих на здоровье человека; поения животных и птицы; стимулирования ростовых процессов у черенков винограда, семян зерновых и овощных культур и др.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:
1. Снижение стоимости способа достигается тем, что не требует оборудования для снижения давления при сборе и измерениях выделившихся газов, что связано с дополнительными затратами.

2. Повышение точности достигается тем, что исследуемая водная система в процессе измерения не подвергается структурной перестройки, например, снижением давления, что является дополнительным фактором активации воды и вносит существенную погрешность в результаты измерений.

Использование: магнитная обработка жидкостей, влажных, сыпучих и др. материалов, в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян в магнитном поле, строительстве для упрочнения и повышения морозостойкости бетона, в пищевой промышленности для выпаривания воды и улучшения качества пищевых продуктов и т.д. Способ контроля эффективности активации водных систем магнитным полем заключается в регистрации разницы масс испарившейся воды из проб, активированных магнитным полем, и разницы масс испарившейся воды из водных систем, не подвергавшихся активации магнитным полем, а затем в определении показателя активации воды магнитным полем. Изобретение позволяет осуществить сокращение затрат при применении способа контроля эффективности активации водных систем магнитным полем, не нарушая структурного строения воды.

Способ контроля эффективности активации водных систем магнитным полем, включающий накопление выделяющихся газов и регистрацию их объемов, отличающийся тем, что регистрируют разницу масс Δ И_омаг испарившейся воды из проб, активированных магнитным полем, и разницу масс Δ И_равн испарившейся воды из водных систем, не подвергавшихся активации магнитным полем, а затем определяют показатель активации воды магнитным полем
A= ΔИ_омаг/ΔИ_равн.о