Спосіб активації води

Спосіб активації води, що включає неперервну подачу в зону обробки води, нашарування в 3 дією перемінного (електромагнітні хвилі певної частоти) або постійного магнітного поля із значним градієнтом величини індукції. [Промислова власність. Офіційний бюлетень 2001 р. № 4. Патент UA37414 А Пристрій для обробки водних розчинів магнітним полем / Баран Б.А., Дроздовський В.Б. Опубл. 15.05.2001. C02F1/48]. За цією технологічною схемою здійснюють очищення води хлоруванням окисно-відновним методом у поєднанні із одночасною її магнітною обробкою з метою підвищення дією магнітного поля швидкості окисних реакцій та покращення якості очищення. До складу пристрою для реалізації цього методу входять ємність для розчину флокулянта, хлоратор, ємність для розчину кремнієвої кислоти, фільтри та трубопровід, на якому розташовано магнітний пристрій для додаткової магнітної обробки води. Однак, даний спосіб відрізняє порівняно низький рівень активації води, йому властиві незначна ефективність та ступінь пришвидшення окисних реакцій дією формованого тут магнітного поля. Найбільш близьким до корисної моделі є спосіб магнітно-кавітаційної підготовки стічних та промислових вод, який включає подачу оброблюваної води в робочу камеру, вплив на воду для її активації неоднорідним магнітним потоком із значним градієнтом індукції, сформованим постійними магнітами, та збурення у омагніченій воді гідродинамічної кавітації для ініціювання окиснювальновідновлювальних процесів в обробленій воді, пришвидшення окисних реакцій, що, в кінцевому, забезпечує її очищення [Сілін Р.І., Баран Б.А., Гордєєв А.І. Властивості води та сучасні способи її очищення: монографія - Хмельницький: ХНУ 2009.-254, с. (Рис.11.7, стор. 217)]. Сумарна дія гідрокавітації та магнітного поля тут енергетично впливає на структуру води, подрібнюючи її молекулярні кластери із формуванням мономолекул з хімічно активними водневими зв'язками, покращуючи її властивості. Певним обмеженням у застосуванні даного способу є низька його продуктивність, зумовлена тим, що всю оброблювану воду необхідно пропомпувати крізь невеликі отвори - збурювачі кавітації. Практично це унеможливлює обробку протічної води у неперервному потоці, зводячи її до порційної дискретної, а отже, і малопродуктивної активації та водоочищення. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу активації води подрібненням її молекулярних кластерів із формуванням мономолекул з хімічно активними водневими зв'язками, у якому подачею в зону обробки пульсуючого стиснутого повітря із частотою пульсацій, що співпадає із частотою пульсацій перемінного магнітного поля та кратна частоті власних коливань наявних в рідині зародків кавітації, інтенсифікується процес активації води, забезпечується обробка води у неперервному потоці, підвищуючи тим самим продуктивність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі активації води, який включає неперервну подачу в зону обробки води, нашарування в зоні обробки на воду магнітного та кавітаційного полів, згідно з корисною моделлю, в зону обробки пода 67504 4 ють пульсуюче стиснуте повітря під тиском, що не менше, ніж вдвічі перевищує тиск у воді, формують газорідинну суміш, обробку здійснюють при співпадаючих пульсаціях перемінного магнітного поля і подачі повітря при частоті їх пульсацій, що кратна частоті власних коливань наявних у воді зародків кавітації до подрібненням її молекулярних кластерів із формуванням мономолекул з хімічно активними водневими зв'язками. Сформована подачею в зону обробки води пульсуючим стиснутим повітрям газорідинна суміш, завдяки насиченню рідини газом, забезпечує зменшення енергії міжмолекулярних (водневих) зв'язків у воді. Завдяки цьому, при одночасній дії на неї перемінного магнітного та кавітаційного полів вода набуває підвищеної здатності до переструктуризації і подрібнення її молекулярних кластерів та зумовленого цим утворення мономолекул із хімічно активними водневими зв'язками, що і є основою та суттю процесу активації води з метою надання їй властивостей апротонного розчинника. При цьому, завдяки потужному енергетичному впливу на воду, формується нова її структура, в якій міститься переважна більшість молекул у вільному (незв'язаному) стані, а обробка води у неперервному потоці забезпечує високу продуктивність. Суть способу проілюстрована на фіг. 1, де відображено схему реалізуючого його кавітатора, на фіг. 2 наведено поперечний переріз А-А (фіг. 1) кавітатора із відображенням силових ліній магнітного поля. До складу реалізуючого спосіб пристрою входять трубопровід 1 подачі оброблюваної води, корпус кавітатора 2, пневмопровід 3 подачі стиснутого повітря із пневмоелектрозолотником 4, який закінчується всередині кавітатора сферичною насадкою 5 із отворами-форсунками для проникання у воду пульсуючого повітря (фіг. 1). Поряд із насадкою 5 в корпусі кавітатора 2 за напрямом перетікання оброблюваної води встановлено виготовлену із магнітопроникного матеріалу вставку 6, яку охоплюють чотири рівномірно розташовані по колу і попарно електрично з'єднані між собою в двох взаємно перпендикулярних площинах електромагніти 7 із обмотками котушок 8 (фіг. 2). Сердечники електромагнітів при проходженні по обмотках котушок струму формують магнітне поле із силовими магнітними лініями 9. За електромагнітами в корпусі кавітатора 2 розміщено відвідний патрубок 10 для виходу в атмосферу відпрацьованого повітря та трубопровід 11 для відводу в накопичувальні ємності обробленої води. Належну до активуючої обробки воду із резервуара (чи відкритої водойми) насосом по трубопроводу подачі 1 подають в корпус кавітатора 2. Одночасно із балона пневмопроводом 3 в кавітатор подають пульсуючий струмінь стиснутого повітря під тиском, що не менш ніж вдвічі перевищує тиск води в кавітаторі, наприклад, понад 1 МПа. Пульсацію повітря із частотою, кратною частоті власних коливань завжди наявних в рідині ядер кавітації, тобто 22-44 Гц, забезпечують вмонтованим в пневмопровід 3 подачі повітря пневмоелектрозолотником 4. Проходячи крізь отвори-форсунки 5 сферичної насадки 5, якою в кавітаторі 2 закінчується пневмопровід пульсуючої подачі повітря 3, повітряний пульсуючий струмінь розсіюється на велику кількість окремих струминок, утворюючи газорідинну суміш. Поверхневий натяг води формує із цих струминок газові бульбашки, які постають джерелами зародків кавітаційних каверн, сплескування котрих супроводжується формуванням імпульсної ударної сферичної хвилі. Вивільнена при сплескуванні кавітаційних бульбашок енергія приводять до зменшення енергії міжмолекулярних (водневих) зв'язків у воді. Одночасно із подачею в зону обробки води та пульсуючого повітря на обмотки 8 котушок електромагнітів подають змінну напругу, яка сердечниками електромагнітів 7 трансформується у перемінне магнітне поле. Завдяки тому, що діаметрально протилежні електромагніти попарно електрично з'єднані між собою, в перший півперіод змінної напруги магнітне поле із замкнутими силовими лініями 9 (фіг. 2) формує одна пара електромагнітів, а в другий півперіод - інша пара електромагнітів. Перемінне магнітне поле, пронизуючи неперервний потік оброблюваної води, призводить до змін в електронній структурі її молекул, які проявляються у гальмуванні протонів у поперечному магнітному полі, що й зумовлює послаблення водневих зв'язків між молекулами води, причому, протон, об'єднуючись з гідроксильною групою ОН , утворює молекулу води з іншим енергетичним станом в магнітному полі, ніж без поля. Механізм руйнування міжмолекулярних зв'язків обумовлений короткочасним перетворенням молекул води при їхньому русі в зоні великих градієнтів магнітних полів зі стану "правода" у "ортоводу", тобто змінами напрямку спинів атомів водню у молекулі води, що призводить до розриву зв'язків у структурі кластерів. При цьому, завдяки потужному енергетичному впливу на воду, зумовленому одночасній дії на неї в зоні обробки магнітного та кавітаційного полів, формується нова її структура, в якій міститься переважна більшість молекул у 67504 6 вільному (незв'язаному) стані, тобто мономолекул. А саме в мономолекулярному стані воді притаманна підвищена хімічна активність. У подальшому через відвідний патрубок 10 відпрацьоване повітря виділяється з обробленої води в атмосферу, а активована вода по трубопроводу 11 подається для цільового її використання чи у накопичувальні ємності. Зміною частоти пульсацій та тиску стиснутого повітря, що подається в робочу зону кавітатора, регулюють інтенсивність самоутворення зародків кавітації, що надає можливість регулювання в конкретних часових проміжках кількості кавітаційних бульбашок в одиниці об'єму газорідинної суміші, а отже, і інтенсивності впливу на структуру кластерів оброблюваної води. Зміною величини струму, що подається на обмотки 8 котушок електромагнітів, регулюють напруженість та градієнт напруженості пронизуючого неперервний потік оброблюваної води магнітного поля, чим забезпечують регулювання впливу на водневі зв'язки молекул води таінтенсивність формування її нової структури з мономолекулярним станом. Цим забезпечується регулювання якості вихідного готового продукту, тобто ступеня активації обробленої води і, відповідно, її властивостей як реагента хімічних реакцій та окисних процесів. Перевагами даного способу активації води є висока його продуктивність завдяки обробці води у неперервному режимі, спроможність регулювання в широких межах змін її структури, розчинної здатності та зумовленої цим спроможності до ініціювання хімічних реакцій, перш за все окиснювальних. Даному способу властива довговічність та висока надійність реалізуючого його обладнання завдяки відсутності в ньому приводів рухів збурювачів кавітації та незначна собівартість реалізації завдяки застосуванню як збурювача кавітації порівняно дешевого повітря. Поряд з тим, відсутність у даному способі обертових чи коливних збурювачів кавітації, механізмів їх приводу забезпечує його енергоощадність. 7 67504 8 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601