Спосіб магнітної обробки та освітлення водних розчинів і пристрій для його здійснення

1. Спосіб магнітної обробки та освітлення водних розчинів, що полягає в послідовному проходженні водних розчинів через магнітні поля з різною величиною магнітної індукції, який відрізняється тим, що на початковому етапі, коли потік водного розчину піддають впливу магнітного поля з меншою величиною магнітної індукції в межах 0,1 - 0,2 Тл, забезпечують оптимальні умови поляризації для агрегації, коагуляції нерозчинних частинок, а на кінцевому етапі, коли потік водного розчину піддають впливу магнітного поля з більшою величиною магнітної індукції в межах 0,3 - 0,8 Тл, забезпечують оптимальні умови для запобігання асоціації протиіонів. C2 2 (11) 1 3 51270 4 Відомий спосіб магнітного впливу для запобіних розчинів, в якому магнітні системи виконані у гання випадання карбонатних і інших осадів в привигляді магнітних стержнів. строях із магнітною системою з полярністю, що Поставлена задача може бути досягнута у чергується, і величиною магнітної індукції 0,06 пристрої для магнітної обробки та освітлення вод0,10Тл [3, 4]. них розчинів, в якому всі стержні магнітних систем Недоліком відомих способів є низька ефективвстановлені з можливістю відведення їх за межі ність у зв'язку з відсутністю комплексного магнітнокорпусу без зняття кришки і розгерметизації корпуго впливу на компоненти (різного ступеня дисперсу. сності) водних розчинів для інтенсифікації їхнього Поставлена задача може бути досягнута у вилучення і запобігання утворення карбонатних і пристрої для магнітної обробки та освітлення водінших відкладень. них розчинів, в якому в об'ємі сітчастого фільтруНайбільш близьким до способу, що пропонуючого елементу розміщене зернисте завантаженється, по технічній суті та результату, який досяганя, наприклад, пінополістирол. ється, є спосіб очищення рідин від зважених і коУ результаті реалізації рішення, що пропонулоїдних частинок інерційно - гравітаційним ється, в якому водні розчини послідовно пропусосадженням із використанням магнітного впливу каються через магнітні поля, магнітна індукція яких на домішки, які осаджуються, що використовується зростає у напрямку руху потоку водного розчину, в пристрої [5] й обраний у якості прототипу. здійснюється комплексний вплив на всі компоненНедоліком відомого способу є те, що його рети дисперсної системи. Відомо [6], що вплив зовалізація не може забезпечити достатньо високу нішнього магнітного поля викликає зсув (дефорефективність магнітного впливу на дисперсні пемацію) електронних хмар, що визначає ретворення (агрегація, коагуляція, асоціація у водполяризаційні явища в розчині - зміни ближніх і них розчинах). дальніх взаємодій між компонентами розчину (диВ основу винаходу поставлена задача в спополь-диполь, іон-протиіон і т.д.), що виявляються в собі магнітної обробки та освітлення водних роззмінах хімічних, фізико - хімічних властивостей. У чинів і пристрої для його здійснення шляхом посзв'язку з відсутністю теоретичних основ, механізм лідовного проходження останніх через магнітні впливу магнітного поля пояснюється на основі поля, магнітна індукція яких зростає у напрямку узагальнення експериментальних даних. Відомо руху потоку водного розчину, забезпечити оптима[6], що в результаті впливу магнітного поля змінюльні умови поляризації частинок для підвищення ється поверхневий натяг, який в основному визнаефективності їх дисперсних перетворень і ступеня чається диполь-диполь взаємодіями. У зв'язку з вилучення та оптимальні умови для запобігання цим природно очікувати зміну здатності до змочуасоціації протиіонів. вання. На змочуваній поверхні може утворюватися Поставлена задача досягається в способі магадсорбційний шар із молекули розчинника і розчинітної обробки та освітлення водних розчинів, що нених компонентів. Таким чином, у результаті полягає в послідовному проходженні водних розвпливу магнітного поля змінюються основні чинничинів через магнітні поля з різною величиною магки стійкості колоїдних частинок (адсорбційнонітної індукції, в якому на початковому етапі, коли гідративний, електростатичний). При цьому, здатпотік водного розчину піддають впливу магнітного ність до коагуляції частинок може збільшуватися поля з меншою величиною магнітної індукції, досяабо зменшуватися. Відомо [7], що, в результаті гаються оптимальні умови поляризації для агрегавпливу магнітного поля, змінюється (зменшується) ції і коагуляції нерозчинних частинок, а на кінцеступінь гідратації іонів, що сприяє утворенню асовому етапі, коли потік водного розчину піддають ціатів, тобто, створюються сприятливі умови для впливу магнітного поля з більшою величиною магвиділення розчинених компонентів у тверду фазу. нітної індукції - запобігання асоціації протиіонів. Утворення асоціатів-іонів можна пояснити як із Поставлена задача може бути досягнута в погляду поляризаційних ефектів (взаємодія диспособі магнітної обробки та освітлення водних поль-іон, іон-протиіон), так і кінетичних. У резульрозчинів, завдяки тому, що потік водного розчину таті впливу зовнішнього магнітного поля змінюєтьна початковому етапі піддають впливу магнітного ся траєкторія руху іонів (дрейф протиіонів), що поля з індукцією в межах 0,1 - 0,2Тл, на кінцевому визначає можливість підвищення локальної кон- з індукцією в межах 0,3 - 0,8Тл, а час магнітного центрації протиіонів і виділення їх у тверду фазу. впливу поля на початковому етапі в межах 0,6 Відомо [4], що ефектом впливу магнітного поля 1,2с, на кінцевому етапі - в межах 0,3 - 0,5с. може бути стабілізація розчину і запобігання видіПоставлена задача реалізується в пристрої лення розчинних компонентів у тверду фазу, що для магнітної обробки та освітлення водних розпояснюється зменшенням ймовірного зближення чинів, що включає корпус із кришкою, який складапротиіонів і утворенням асоціатів. Вище розглянуті ється з камери осадження і шламозбірника, роздіполяризаційні і кінетичні явища відбуваються одлених решіткою, перегородки, вхідний і вихідний ночасно, взаємно пов'язані між собою і проявляпатрубки, що розміщені у верхній частині корпуса, ються як єдиний комплексний ефект впливу магніпатрубок відведення шламу, сітчастий фільтруютного поля, який залежить від певних параметрів: чий елемент, магнітні системи, що виконані з різтипу магнітної системи, часу обробки, гідродинаміною величиною магнітної індукції, при цьому величних та інших умов. Враховуючи ступінь впливу чина магнітної індукції систем збільшується в параметрів у рішенні, яке запропоновано, реалізунапрямку руху потоку водного розчину. ється той принцип, що комплексний ефект впливу Поставлена задача може бути досягнута у магнітного поля, який виявляється як у стабілізації, пристрої для магнітної обробки та освітлення водтак і в дестабілізації окремих компонентів диспер 5 51270 6 сної системи, залежить від величини індукції (нації розчину - запобігання утворення асоціатівпруженості) магнітного поля і часу його впливу на протиіонів. водний розчин. Віддаленість магнітної системи з величиною На фіг.1 подані графіки залежності зміни оптимагнітної індукції в межах 0,1 - 0,2Тл від магнітної чної густини водного розчину після дії магнітних системи з величиною магнітної індукції в межах 0,3 полів із різною величиною магнітної індукції від - 0,8Тл, дозволяє розмежувати процеси дестабілічасу магнітної дії: крива 1 - для магнітного поля з зації і стабілізації солевої системи водного розчивеличиною магнітної індукції, рівною 0,2Тл; крива ну відповідно кожному етапу проходження потоку 2 - для магнітного поля з величиною магнітної інкрізь магнітні системи. дукції, рівною 0,6Тл. Відносні зміни оптичної густиВиконання магнітних систем у вигляді стержнів ни відповідають процесам: фазоутворення - роззменшує опір потоку водного розчину і його турбучинення - фазоутворення. При цьому досягненню лентність для ефективного видалення забруднень, необхідного ефекту в системі з більшою індукцією а також сприяє зручності обслуговування, що зувідповідає менший час впливу і навпаки. мовлено можливістю відведення стержневих магНа початковому етапі забезпечуються оптинітних систем за межі корпусу без зняття кришки і мальні умови поляризації для агрегації, коагуляції розгерметизації корпусу в режимі регенерації. нерозчинних частинок, що дозволяє підвищити Розміщення в об'ємі сітчастого фільтруючого ступінь і швидкість їхнього вилучення в камері елемента зернистого завантаження дозволяє підосадження під впливом сил інерції і тяжіння. При вищити ефект вилучення як нерозчинних (d = 0,1 цьому процеси дестабілізації обумовлені збіль10мкм), так і розчинних компонентів (наприклад, шенням поверхневого натягу води на поверхні іонів Fe+2, Fe+3) шляхом їхньої адсорбції на поверподілу фаз, посиленням процесів адсорбції розчихні зерен завантаження. нених компонентів. Таким чином, одночасно в Використання в якості зернистого завантаженосад переходять колоїдні частинки і частина розня пінополістиролу дозволяє більш точно відкоречинених компонентів. ктувати фракційний склад завантаження з метою Обробка потоку водного розчину магнітним забезпечення необхідного ефекту очищення, а полем на початковому етапі проходить за умов, також швидкості фільтрування, запобігти винесенщо величина магнітної індукції складає 0,2Тл, а ню зерен через сітку. тривалість впливу - 0,6с, на противагу кінцевому На фіг.2 показаний загальний вигляд і розріз етапу, коли магнітним полем величиною магнітної пристрою для магнітної обробки та освітлення індукції 0,6Тл відповідний ефект досягається при водних розчинів. тривалості впливу поля 0,1с. Це дозволяє забезПристрій для магнітної обробки та освітлення печити процес фазоутворення в метастабільній водних розчинів включає корпус 1 із кришкою 2, області для укрупнення частинок, а, отже, збільякий складається з камери осадження 3 і шламозшення швидкості їх осадження. бірника 4, розділених решіткою 5, перегородки 6, Використання на кінцевому етапі магнітного вхідний 7 і вихідний 8 патрубки, що розташовані у поля з більшою величиною магнітної індукції доверхній частині корпуса 1, патрубок відведення зволяє забезпечити умови для запобігання утвошламу 9, магнітні стержні 10, сітчастий фільтруюрення іонних асоціатів, які надалі можуть бути чий елемент 11, зернисте завантаження 12. центрами кристалізації твердої фази. При цьому Пристрій для магнітної обробки та освітлення заряджені частинки рухаються більш хаотично і водних розчинів працює наступним чином. непередбачене, що зменшує можливість їх зблиПотік середовища, що підлягає очищенню, наження і наступних взаємодій. Можливість забезпеприклад, живильна вода систем опалення, надхочення величини магнітної індукції в межах 0,6Тл дить у камеру осадження. На початковому етапі, дозволяє скоротити час впливу магнітного поля до коли потік водного розчину піддають впливу магні0,4с, у той час, як відповідний ефект із використного поля з величиною магнітної індукції в межах танням магнітної системи з меншою величиною 0,1 - 0,2Тл протягом 0,6 - 1,2с, забезпечують осамагнітної індукції забезпечується за більший час, дження частинок із сильніше вираженими магніттобто 1,4с. ними властивостями на магнітних стержнях та їх Розміщення на початковому етапі руху потоку укрупнення. При цьому утворюються більші за водного розчину магнітної системи з меншою вемасою агрегати у вигляді зкоагульованих магнітличиною магнітної індукції дозволяє забезпечити них і немагнітних частинок, швидкість осадження оптимальні умови вилучення колоїдних частинок і яких збільшується на 30%. Таким чином, переважчастково розчинених частинок за рахунок утвона частина забруднень із водних розчинів вилучарення агрегатів у вигляді зкоагульованих магнітних ється гравітаційно - інерційним осадженням у і немагнітних частинок і, таким чином, запобігти шламозбірник, проходячи крізь лабіринти перегошвидкому забрудненню поверхні магнітної систеродок (табл.1): ми з більшою величиною магнітної індукції, ствоЕфект вилучення частинок забруднень із водрюючи оптимальні умови для наступної стабілізаних розчинів, % 7 На віддалений кінцевий етап надходить потік водного розчину з частинками із меншою магнітною сприйнятливістю та дрібні немагнітні частинки. Вплив магнітного поля з величиною магнітної індукції в межах 0,3 - 0,8Тл складає 0,3 - 0,5с, що забезпечує осадження частинок із слабше вираженими магнітними властивостями на магнітних системах і стабілізацію солевої системи. Більш легкі магнітні і немагнітні частинки затримуються сітчастим фільтруючим елементом. Ефект їх вилучення при наявності зернистого завантаження, наприклад пінополістиролу, збільшується в 2 - 4 рази. Таким чином, із камери осадження у вихідний патрубок надходить освітлений водний розчин. Зменшення випадання шламу в об'ємі водного розчину і на поверхні теплообміну, %, у результаті впливу магнітного поля наведено в таблиці 2. 51270 8 Таким чином, запропоноване технічне рішення, використане в системах водяного опалення, дозволяє зменшити випадання з води карбонатів, фосфатів, сульфатів з утворенням осаду, як у формі шламу, так і щільного накипу на поверхні теплообмінника. Використана інформація: 1. Магнітна обробка промислових вод "УКР НДІНТІ". 1988, №12, с.21. 2. Патент США №4289621, кл. 210/222 (В01D35/06). 3. Заявка 4107512, ФРН, МПК 5 C02F1/48. 4. Новий пристрій для магнітної обробки води. Prod finish - 1990 - 93, п1 - С28 - Англія. 5. Патент Росії №2175954, кл. C02F1/48/ /C02F103:02. 6. Душкін С.С., Євстратов В.Н. Магнітна водопідготовка на хімічних підприємствах. М., "Хімія", 1986, с.136. 7. Солдатов B.C. Прості іонообмінні рівноваги. Мінськ, "Наука", 1972, с.224. 9 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 51270 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601