СПОСОБ МАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ И ДЕИОНИЗАЦИИ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к области магнитодинамической обработки воды и жидких растворов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, строительстве, сельском хозяйстве для полива растений и снижения засоленности почв, в коммунальном хозяйстве для защиты оборудования от образования накипи, в медицине для приготовления биологически активной воды и лекарственных средств на ее основе.

Известен способ деионизации и опреснения соленой воды, протекающей по трубопроводу, создаваемым серией постоянных магнитов полем с отбором средней части потока, обедненного ионами (см. SU, авторское свидетельство, 361981, C 02 F 1/48, 15.11.73). Однако этот способ недостаточно эффективен.

При совместном воздействии на поток воды постоянного магнитного поля и высокочастотного электромагнитного поля повышается качество обработки воды (см. RU, патент, 2094385, C 02 F 1/48, 27.10.97). Известно также одновременное применение для обработки воды поля постоянного магнита и упругих волн ультразвуковой частоты (см. RU, патент, 2120415, C 02 F 1/48, 1998). К недостаткам этих способов относятся необходимость использования относительно сложного оборудования и дополнительный расход энергии.

Более перспективными являются способы активации потока воды, которые основываются на различных вариантах установки постоянных магнитов вдоль трубопровода. Так, способ, известный из SU, авторское свидетельство, 1212969, C 01 F 1/48, 23.02.86, предусматривает обработку воды посредством пар магнитов, расположенных на расстояниях друг от друга, величины которых образуют геометрическую прогрессию. Однако этот способ предполагает размещение магнитов на значительном по длине участке трубопровода, что не всегда возможно в реальных условиях.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ обработки протекающей по каналу жидкости, в том числе воды, путем воздействия на нее нескольких постоянных магнитов, направление силовых линий которых по крайней мере один раз меняется на противоположное (US, патент, 5356534, C 02 F 1/48, 18.10.94). Недостатком этого способа является необходимость использования достаточно сложного оборудования и ограниченные возможности повышения эффективности активации и деионизации воды.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, являлась разработка экономичного и простого в использовании способа, позволяющего с высокой эффективностью активировать и деионизировать воду.

Поставленная задача решается тем, способ магнитной активации и деионизации воды, предусматривающий воздействие на поток воды создаваемым постоянными магнитами полем, направление вектора напряженности которого по крайней мере один раз изменяется на противоположное, отличается тем, что воздействию подвергают поток воды, движущейся со скоростью не менее 20 см/с и пересекающей по крайней мере четыре участка, при этом на первом участке напряженность магнитного поля постоянная, на втором участке напряженность уменьшается по абсолютной величине до нуля, на третьем участке напряженность увеличивается по абсолютной величине от нуля до значения, которое имеет напряженность поля на четвертом участке, на котором она постоянная, причем направление вектора напряженности на первом и втором участках одно, на третьем и четвертом участках изменено на противоположное, а длины первого и четвертого участков равны или больше длин второго и третьего участков.

Дополнительные отличия предлагаемого способа состоят в том, что комбинация из четырех участков может последовательно повторяться n раз.

При осуществлении способа в воде происходят изменения, обусловленные следующими причинами. Любое магнитное поле в той или иной степени воздействует на воду, при этом разупрочняются связи между молекулами воды, в результате чего меняется ее микрокластерная структура - ассоциации (микрокластеры) распадаются на отдельные молекулы.

Кроме того, присутствующие в воде ионы солей, окруженные сольватными оболочками, под действием магнитного поля лишаются этих оболочек, и на освобожденные ионы эффективно воздействует магнитное поле. Под действием силы Лоренца анионы и катионы движутся в противоположных направлениях по спиральной траектории. В результате их движения создаются локальные участки с увеличенной концентрацией разноименных ионов, что приводит к образованию молекул, деионизации воды и выделению твердой фазы.

Поскольку силовые линии магнитных полей, создаваемых соседними парами магнитов, направлены по-разному, частицы воды, обладающие дипольным моментом, в разных сечениях потока двигаются по различным траекториям, благодаря чему характер движения потока частиц фактически становится турбулентным. Этот фактор существенно усиливает эффект разупрочнения водородных связей между отдельными молекулами воды и связей между их ассоциациями.

Экспериментально было установлено, что максимальная эффективность воздействия на воду несколько постоянных магнитов достигается именно при указанной в независимом пункте формулы совокупности существенных признаков изобретения: выбранной скорости потока, заданного характера изменения напряженности магнитного поля и выбранном соотношении размеров участков поля с различной напряженностью. Важно, чтобы на первом и четвертом участках поле было неизменным во времени и в пространстве, на втором и третьем - изменялось в пространстве без изменения во времени, на первом и втором имело одно направление вектора напряженности, а на третьем и четвертом - противоположное направление вектора напряженности. При этом получают предусмотренный технический результат - сочетание экономичности и упрощения процесса с высокой эффективностью магнитной активации и деионизации воды.

Признаки изобретения, указанные в дополнительном пункте, усиливают этот результат.

Предложенный способ может быть реализован при помощи различных устройств. Один из вариантов устройства для осуществления способа показан на фиг. 1, 2. На фиг.3 представлена эпюра изменения напряженности магнитного поля по длине устройства.

Устройство для осуществления способа активации и деионизации воды содержит корпус из ферромагнитного материала 1, выполняющий роль замыкающего магнитопровода, с патрубками ввода 2 и вывода воды 3, размещенные в корпусе в кассете из магнитного материала 4 четыре пары постоянных магнитов 5, намагниченных и расположенных таким образом, что создают в рабочем канале 6, по которому протекает обрабатываемая вода, магнитное поле сложной конфигурации, включающее четыре участка. Поступающий в устройство поток воды после патрубка 2 попадает в расширительную камеру 7, а выходящий после обработки магнитным полем поток попадает в расширительную камеру 8. Магниты выполнены в форме брусков. Первые две пары магнитов установлены так, что южный полюс одного из магнитов каждой пары находится над каналом, а северный полюс второго магнита каждой пары - под каналом. Две следующие пары магнитов расположены противоположным образом. Магниты второй и третьей пары намагничены так, что напряженность магнитного поля в рабочем канале меняется в соответствии с эпюрой, показанной на фиг.3 (см. участки II и III). Такое изменение напряженности магнитного поля можно получить, например, если намагнитить магниты второй и третьей пар с использование экрана, имеющего переменное по его длине сопротивление магнитному полю.

Пример. Водопроводную воду со скоростью 25 см/с подают в устройство, изображенное на фиг.1. На первом участке, длина которого составляет 20 мм, напряженность поля постоянная и равна 160 кА/м. На втором участке, длина которого 20 мм, силовые линии магнитного поля направлены в ту же сторону, что и на первом участке, а напряженность поля уменьшается от 160 кА/м до 0. На третьем и четвертом участках (их длины также по 20 мм) направление силовых линий поля меняется на противоположное, причем на третьем участке напряженность поля постепенно изменяется от 0 до 160 кА/м, а на четвертом участке напряженность поля остается постоянной и составляет 160 кА/м.

При прохождении воды через четыре участка происходит ее активация и деионизация. Органолептические и вкусовые показатели воды не изменяются. Физико-химические показатели (pH, электропроводность, время релаксации при исследованиях ЯРМ), измеренные непосредственно после обработки, свидетельствуют о структурных изменениях, происшедших с водой по сравнению с необработанной исходной водопроводной водой.

Технологические свойства активированной воды также изменяются.

Ее использование в паровых котлах приводит к тому, что твердая накипь на их стенках не образуется.

Средний рост урожайности овощных сельскохозяйственных культур после их полива в течение двух месяцев активированной водой составляет около 15%.

Скорость схватывания бетона, приготовленного на активированной воде, возрастает приблизительно на 14%.

Приведенные примеры не охватывают все возможные случаи использования предложенного способа активации и деионизации воды, а лишь иллюстрируют некоторые из них и свидетельствуют о том, что предложенное изобретение позволяет расширить арсенал эффективных способов воздействия на воду.

Изобретение относится к магнитодинамической обработке воды и жидких растворов и может быть использовано в строительстве, сельском хозяйстве для полива растений и снижения засоленности почв, в коммунальном хозяйстве для защиты оборудования от образования накипи и т.д. Способ заключения в том, что воздействию подвергают поток воды, движущейся со скоростью не менее 20 см/с и пересекающий по крайней мере четыре участка. На первом участке магнитное поле является однородным, на втором участке его напряженность уменьшается по абсолютной величине до нуля, на третьем участке напряженность увеличивается по абсолютной величине, на четвертом участке магнитное поле является однородным. Направление вектора напряженности на первом и втором участках одно, на третьем и четвертом участках изменено на противоположное, а длины первого и четвертого участков равны или больше длин второго и третьего участков. Комбинация из четырех участков может последовательно повторяться n раз. Технический результат - разработка экономичного и простого в использовании способа, позволяющего с высокой эффективностью активировать и деионизировать воду. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ магнитной активации и деионизации воды, предусматривающий воздействие на поток воды создаваемым постоянными магнитами полем, направление вектора напряженности которого по крайней мере один раз изменяется на противоположное, отличающийся тем, что воздействию подвергают поток воды, движущейся со скоростью не менее 20 см/с и пересекающей по крайней мере четыре участка, при этом на первом участке напряженность магнитного поля постоянная, на втором участке напряженность уменьшается по абсолютной величине до нуля, на третьем участке напряженность увеличивается по абсолютной величине от нуля до значения, которое имеет напряженность поля на четвертом участке, на котором она постоянная, причем направление вектора напряженности на первом и втором участках одно, на третьем и четвертом участках изменено на противоположное, а длины первого и четвертого участков равны или больше длин второго и третьего участков. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что комбинация из четырех участков может последовательно повторяться n раз.