Зміна властивостей води під дією магнітного поля

Властивості дисперсних систем взагалі і розчинів зокрема визначаються природою розчинника, а також природою і концентрацією розчинених або диспергованих речовин. Зазвичай їх розглядають в залежності від складу, тиску і температури і, як правило, не враховують умов і станів, що передують отриманню системи в даному виді. 

Вважають, що в силу відносно високих рухливості і швидкості дифузії частинок метастабільний («квазірівноважний») стан рідких систем недовговічний і тому термічний вплив або інша силова обробка не може привести до скільки-небудь помітного, довгострокового зберігання зміни їх властивостей. Між тим, рідкі і, зокрема, водно-дисперсні системи протягом тривалого відрізка часу можуть мати властивості, які істотно відрізняються від властивостей цих систем у стійкому (рівноважному) стані. 

Залежність властивостей води від її природи особливо чітко виявляється на прикладах ряду біологічних об'єктів. Колонія спірогіри, як знайшов Ф. Барнес, у воді, тільки що сконденсованої з пари, розвивається повільніше, ніж у звичайній, а в останній - повільніше, ніж у щойно отриманої з льоду. 

Особливості впливу води в залежності від її походження обумовлені відмінностями структури і фізико-хімічних властивостей. Електропровідність води, отриманої шляхом конденсації пари, виявляється вище електропровідності води, отриманої з льоду. Незначно різняться і інші властивості. Все це свідчить про наявність у води своєрідною «пам'яті» - здатності тривалий час зберігати властивості, обумовлені попереднім станом. Ці особливості води як розчинника зумовлюють можливість впливати на властивості водно-дисперсних систем і їх поведінку при зміні умов шляхом короткочасного впливу випромінювань і магнітних полів. 

Про можливість застосування магнітних та інших полів з метою впливу на процеси, що протікають в рідких системах, знали давно. Електромагнітне поле використовується, наприклад, для прискорення процесів полімеризації при отриманні високомолекулярних сполук. Однак технічне застосування короткочасних впливів випромінювань і полів почалося з появи так званих безреагентний методів запобігання накипоутворювання в парових котлах та інших теплообмінних апаратах (обробка високочастотним електричним полем, ультразвукова та магнітна обробка). 

За характером заповнення частот у структурі вода, що піддається впливу поля, відповідає воді, що має більш високу температуру. Тому можна говорити про підвищення структурної температури води в результаті дії на неї магнітного поля. 

Встановлено вплив короткочасного впливу магнітних полів на поверхневий натяг, підвищення на 2% в низькочастотному змінному магнітному полі, що зникає через 24 години після припинення дії поля. Густина поляризованої магнітним полем води виявилося на 0,02-0,03% більше густини початкової води. Дещо більше зміни (на 0,1% і більше) спостерігаються для розчинів. 

Обробка води та розчинів призводить до зменшення абсолютних значень інтегральної та диференціальної теплот розчинення ряду речовин. Особливе значення має зміна характеру виділення солей з розчинів. У воді, що зазнала магнітної обробки, солі жорсткості не відкладаються у вигляді накипу на стінках теплообмінних апаратів, а виділяються у вигляді зважених часток (шламу), які легко змиваються потоком рідини. 

Магнітна обробка обов'язково вимагає, щоб вода протікала через одне або декілька магнітних полів, на нерухому воду магнітні поля впливають значно менше. Експериментально підтверджено той факт що переміщення води обов'язково має проходити в штучно створеному магнітному полі. Оскільки вода яка підлягає обробці, завжди має деяку електропровідність, при її переміщенні в магнітному полі виникає невеликий електричний струм. Як наслідок, можна вважати що має місце не магнітна, а електромагнітна обробка водної системи. 

При попаданні води в магнітне поле всі її молекули розташовуються уздовж силових ліній магнітного поля. У такому випадку у молекули води залишається тільки один ступінь свободи - коливання навколо цієї осі. Таким чином, молекула води стає як би «затиснутою» між полюсами магніту. Певне положення диполів молекул води в магнітному полі вздовж силових ліній поля буде зберігатися, а як наслідок вода стає більш впорядкованою і структурованою. 

На жаль, вплив магнітних полів на властивості води не можна назвати стійкими - спостерігаються часті і незрозумілі коливання результатів, які проводилися здавалося б у строго стандартних умовах. 

Після впливу на воду магнітного поля, у ній збільшується швидкість хімічних процесів і кристалізації розчинених речовин, інтенсифікуються процеси абсорбції, поліпшується коагуляція домішок і випадання в осад. Вплив магнітного поля на воду відбивається на поведінці домішок, які знаходяться в її складі, хоча сутність цих явищ поки що остаточно не визначена. 

Розтопивши воду, після заморожування, ми отримуємо талу воду, яка в набагато м'якша, ніж звичайна. Аналогічний ефект в 1936 році бельгійський інженер Т.І.С.Веймейрен отримав при нагріванні рідини, яка перетинала лінії магнітного поля. Результатом виявилося те що на теплообмінної поверхні не з'являлася накип, а визначення жорсткості води вказувало на їх близькість до властивостей більш м'якою дощової води. Цей ефект використовується для зменшення накипу на стінках парових котлів. Цікаво, що магнітна обробка допомагає не тільки запобігти випаданню неорганічних солей з води, а значною мірою зменшує відкладення органічних сполук, наприклад парафінів. 

Для видалення з води важко обложеної суспензії (каламуті) використовують іншу властивість магнітної води - здатність збільшувати коагуляцію (злипання і осадження) малих часток з наступним збільшенням їх розміру. Магнітна обробка успішно застосовується на водопровідних станціях при значній каламутності природних вод; аналогічна обробка промислових стоків дозволяє швидко осаджувати дрібнодисперсні забруднення. У цьому випадку магнітна вода охороняє природні річки, не допускаючи потрапляння в них шкідливих домішок. 

Зміна змочуючої здатності води після магнітної обробки залежить від складу змочуючої поверхні твердого тіла: якщо в її складі є кремній, то змочуюча здатність покращується, в протилежному випадку - погіршується. Здатність магнітної води покращувати змочуваність поверхонь твердого тіла використовується для видобування корисних металів з руди при їх флотаційному збагачення. 

Незвичайне спостереження опублікувала Є.В. Веріжська. Вона визначила, що корозійне дію концентрованих розчинів (до 700г-екв / л) різних кислот на метали можна регулювати попередньої магнітної обробкою цих розчинів, а величина результату залежить від концентрації кислоти і природи металу. Також було визначено, що магнітна обробка змінює густину і в’язкість розчинів, а також число перенесення катіона.

Магнітна обробка виникла як метод запобігання накипоутворювання і корозії, яка незабаром рекомендували як метод запобігання інкрустацій апаратах пивоваріння, цукрової, целюлозної та хімічної промисловості, а також сольових відкладень у трубах нафтових свердловин. Крім того, її почали застосовувати для прискорення твердіння і підвищення міцності бетонів і інших матеріалів на основі цементу і алебастру, прискорення процесів осадження зважених часток, впливу на активну масу акумуляторів при її формуванні, поліпшення та інтенсифікації процесів збагачення корисних копалин і таке інше.