Магнитно третиране на промишлена вода
Статията представя две широки групи резултати от експериментално изследване на магнитното третиране на индустриална вода, насочено към изследване на промените в образуването на отлагания. Първо, това е четиримесечен експеримент, в който е изследвано състоянието на две топлообменни устройства с мощност 25 kW всяко, като едното от тях работи с вода, обработена по магнитохидродинамичен метод. Отлаганията бяха отстранени от всеки топлообменник и подложени на цялостно изследване чрез химичен анализ, рентгенова дифракция (R-лъчи), PIXE[1] и IR спектроскопия. Количеството отлагания от сурова вода, състоящо се главно от калцит, нараства експоненциално с повишаване на температурата и достига 20 g/m тръба в горещата част на топлообменника. Масата на отлаганията от вода, пречистена по магнитен метод, не зависи от температурата и е приблизително 0,5 g/m от тръбата. Техният състав е представен предимно от некристален, богат на силициев диоксид материал. По-нататъшни резултати са получени на три промишлени електроцентрали с мощност 1 GW. Меките, аморфни отлагания от магнитно третиране на вода имат специфична повърхност от 80 m2/g и инфрачервен спектър, подобен на силициевия хидрогел. Така се създава впечатлението, че в резултат на преминаване през магнитното устройство кристализацията на карбонатите във водата е блокирана поради инициирането на друг, конкурентен процес. Този процес представлява активиране на колоиден силициев диоксид, който адсорбира калциеви, магнезиеви или други метални йони и след това се утаява от разтвора като коагулиращ агломерат. Най-вероятният механизъм, отговорен за активирането на силициев диоксид, е силата на Лоренц, причиняваща деформациядифузионен слой и водещ до увеличаване на концентрацията на противойони в адсорбционния слой на отрицателно зареден силициев диоксид.
Феноменът на влиянието на магнитното поле върху водни разтвори и други немагнитни системи е интересен обект на изследване. Проблемът с намаляването на отлаганията от твърда вода върху повърхностите на тръбопроводите при магнитно третиране на вода (MWT) все още е до голяма степен неизследван. Известно е, че образуването на отлагания от котлен камък във всички процеси, при които водата се нагрява или използва като охладител, е широко разпространен и скъп проблем. От първия патент на Vermeiren [1] до днес, множество видове широко използвани магнитни устройства за пречистване на вода обикновено използват поле с ниска сила, ориентирано перпендикулярно на водния поток. В случай на подходящ избор на параметри на MWT могат да се получат следните резултати: образуване на малко количество утайка и лесно отмиващи се отлагания вместо твърди карбонатни (подобни на цимент) мащаби, забавяне на разтварянето и отстраняване на стари отлагания, избистряне на вода, съдържаща веществото под формата на суспензия [2-6]. Докладите за MWT ефекти обаче понякога са неясни или невъзпроизводими. Това вероятно се дължи на вариациите в състава на водата, както и на разликите в хода на процеса на обработка и сложността на процесите, които протичат във водните разтвори. Именно тази трудност обяснява защо MWT е почти винаги от полза в производствената среда. Друг интересен проблем е положителният ефект на MWT върху биологичните процеси [7].
По-ранни проучвания, проведени през 1960-1980 г., главно в български институти [2, 4, 5, 8, 9], не доведоха до появата на задоволителна физическахимичен модел, способен да обясни всички аспекти на наблюдаваното явление. Идеята за промени в действителната структура на водата в резултат на магнитно действие е критикувана [8] поради ниската интензивност на използваното поле. Дълго време като основен метод за изследване на промените, настъпващи във водни разтвори и утайки по време на обработка с магнитно устройство, се използва прост качествен анализ. Много често дори не се установява дали утайките са образувани само от карбонати или в състава им влизат и други вещества. Общоприетата хипотеза беше предположението, че в магнитно обработената вода кристализацията на карбонатите се извършва не върху нагряващата повърхност, а вътре в целия обем на течността. Тестът за ефективността на метода обикновено беше определянето на размера на калцитните зърна: колкото по-малък е размерът на калцитните зърна, образувани в третираната вода, толкова по-висока е ефективността на обработката.
2. Експериментални методи
За експеримента са проектирани две идентични вериги B и M, симулиращи топлообменника на електроцентрала. Всяка верига беше направена от 16 месингови секции (тръби с дължина 1 m, вътрешен диаметър = 30 mm, дебелина на стената 1 mm) и огъната част, поставена в средата. Тръбите се нагряваха с променлив ток с мощност 1,5 kW, използвана за всяка секция. Устройството MWT беше инсталирано на входа на един от контурите, обозначен като М-контур. Схематична диаграма на експеримента е показана на фигура 1. Фигура 2а е диаграма на устройството. Устройството имаше цилиндрична симетрия и използваше пакет от постоянни магнити от стронциев ферит, поставени във феромагнитна тръба.
Магнитите са с цилиндрична форма с външен диаметър 35 мм, вътрешен диаметър 5 мм.mm, височина равна на 15 mm и са монтирани с редуване