Механізм впливу магнітної обробки води на процеси накипоутворення і корозії

Викладене дозволяє сформулювати механізм впливу магнітної обробки води на процеси накипоутворення і корозії. Магнітний пристрій затримує в своєму зазорі феромагнітні домішки; після закінчення деякого проміжку часу в зазорі утворюється пористий шар з добре розвиненою поверхнею.

Якщо в магнітний пристрій надходить нестабільна водна система, пересичена яким-небудь компонентом (газовим, сольовим), то цей компонент сорбується на поверхні шару феромагнітних частинок.

Продукти сорбції потоком води змиваються з поверхні феромагнітних часток, утримуваних в зазорі магнітним полем, самі ж феромагнітні частки за рахунок тривалого перебування в пересиченому потоці змінюють свої поверхневі властивості, наприклад, покриваються шаром карбонату кальцію і набувають функції центрів кристалізації.

За рахунок цих процесів при магнітній обробці можна ліквідувати частину пересичення водної системи. При цьому в потоці, що виходить з магнітного пристрою, з'являться кристали або бульбашки. Протинакипна магнітна обробка води може бути зведена до двох відомих методів обмеження відкладень – контактної стабілізації та вводу зернистої присадки.

3. Механізм явищ, які виникають у воді після обробки в магнітному полі

Теоретичне обґрунтування явища омагнічування води ще не може претендувати на закінченість, незважаючи на увагу до цієї теми з боку багатьох вчених і значну кількість публікацій. Про механізм процесів, що протікають при обробці води в магнітному полі, є лише ряд гіпотез, які можна класифікувати наступним чином [29]. 

Основна група гіпотез пов'язана з дією магнітного поля на сторонні іони, що знаходяться у воді, траєкторію їх переміщення, їх деформацію і поляризацію; зокрема, пояснюється прискорення процесу кристалізації з водних розчинів. Друга група гіпотез зводить усе до впливу зовнішніх впливів на різні колоїдні і органічні домішки у воді мікроскопічних і субмікроскопічних розмірів [25]. Третя група гіпотез описує можливість впливу магнітних полів на взаємодію власне молекул води [16, 26, 41].

Зупинимося дещо докладніше на основних гіпотезах, запропонованих для пояснення ефекту впливу магнітного поля на воду та водні розчини.

На думку Вермейрена [14,16], під дією магнітного поля відбувається «деформація» іонів, що супроводжується зміною магнітного моменту, навіть заряду іона, а також її координаційного числа. Така деформація іонів і молекул, ймовірно, існує, але вона, як вважають Ремпель і Бурлаков [42], зникає відразу ж після виходу розчину з магнітного поля і може зберігатися тільки при наявності додаткових сил стабілізуючих активований стан іона. У цьому випадку вони будуть основною причиною ефекту омагнічування. У поясненні Вермейрена такі сили не згадуються.

При магнітної обробці водопровідної води можна передбачити існування «мікрозародків» кристалів карбонату; які визначають характер подальшої кристалізації солей жорсткості з омагніченной води. Однак залишкові зміни в ній виявлено при порівняно низьких концентраціях хлоридів кальцію, натрію, калію, магнію [42], де майже виключена поява так званих мікрозародків. Мабуть, мікрозародки збільшують ефективність магнітної обробки, але не є основною причиною ефекту. Більш переконливі припущення Лапотишкіной [30] про вплив магнітного поля на переорієнтацію молекул рідини. Те, що при цьому відбувається зміна, мабуть, надмолекулярної структури води не може не позначитися на процесах кристалізації. Чернов, Зеленков та Агафонова провідну роль відводять впливу магнітного поля на іони електроліту [1-5]. Найбільш цікавими є дослідження Міненко та інших [34, 36-38]. У зазначених роботах стверджується, що накладення зовнішнього магнітного поля викликає ларморову прецесію електронних орбіт і ядер і поляризацію електронних хмар у молекулах води, завдяки чому останні набувають індукований магнітний момент, спрямований антипараллельно зовнішньому полю. Внаслідок цього енергія водневих зв'язків змінюється, відбувається їх «згинання» (виникає асиметрія коливань) і частковий розрив, що тягне за собою зміну взаємного розташування молекул, а отже, і структури води.

Зі збільшенням напруженості зовнішнього магнітного поля поляризація електронної хмари посилюється, кількість розірваних водневих зв'язків зростає і збільшується кількість молекул, які втратили рівновагу у вузлах решітки та потрапили в порожнечі, внаслідок чого підвищується густина води. Природно, що після магнітної обробки розриваються в першу чергу більш слабкі «довгі» зв'язки. Кількість міцних «коротких» зв'язків між молекулами води після магнітної обробки, мабуть, зростає. Відношення між кількістю міцних і слабких зв’язків зростає ще й тому, що енергія зв'язку молекул, що потрапили в порожнечі, з молекулами каркаса виявляється більше енергії зв'язку молекул між собою поза каркасом [22]. Оскільки кінетична енергія коливань молекул води поблизу тимчасових положень рівноваги при магнітній обробці не змінюється (температура стала), підвищення відносної кількості міцних зв'язків між молекулами обумовлює зменшення іонного добутку води.

Можливою причиною зміни властивостей води і тривалого їх збереження після магнітної обробки є збільшення відносної кількості молекул орто-води, в яких ядерні спіни протонів паралельні [40].

Вивчення ІЧ-спектрів розчину води у важкій воді, ацетонітрили і чотири хлористому вуглеці дає підставу припустити, що під впливом магнітного поля змінюється характер взаємодії молекул води. Збільшення інтенсивності смуги попоглинання води в області 3450 (розчин Н₂0 і D₂0) і 3540 см^-1 (розчин Н₂О в СН₃СN) вказує на посилення зв'язку між молекулами води після омагнічування. Мабуть, це спричинить за собою орієнтацію молекул і структурування води. Останнє дуже ймовірно, якщо уявити собі, що молекули води зв'язані один з одним не більш ніж двома колективними зв'язками (модель Аджено).

Аналогічних поглядів дотримується Пікарді [16], який на підставі численних спостережень і даних про вплив магнітного поля Землі на процеси, що відбуваються у водних розчинах, пов'язує вплив магнітного поля зі структурним змінами води внаслідок водневих зв'язків між сусідніми її молекулами.

У роботі [28] автори виходять з того, що молекули води і їх асоціати здійснюють безперервний коливальний рух, якому відповідає певний енергетичний рівень, і якщо на воду впливати будь-яким високочастотним полем, то певна група асоціатів увійде з ним в резонанс. У цьому випадку можливе виникнення квантів енергії, здатних зруйнувати водневі зв'язки.