Магнітна обробка промислових вод
У статті представлені дві великі групи результатів експериментального дослідження магнітної обробки промислової води, що має на меті вивчення змін при формуванні відкладень. По-перше, це чотиримісячний експеримент, в якому вивчався стан двох теплообмінних пристроїв потужністю по 25 кВт, причому один із них функціонував на воді, обробленій магніто-гідродинамічним методом. З кожного теплообмінника було вилучено відкладення та піддано комплексному дослідженню методами хімічного аналізу, дифракції рентгенівських променів (R-променів), PIXE[1] та ІЧ-спектроскопії. Кількість відкладень з необробленої води, що складаються головним чином кальциту, зростала експоненційно зі збільшенням температури, і досягала 20 г/м труби в гарячій частині теплообмінника. Маса відкладень з очищеної магнітним шляхом води не залежала від температури і була приблизно 0.5 г/м труби. Їх склад переважно представлений некристалічним, багатим кремнеземом, матеріалом. Подальші результати отримали на трьох промислових енергоблоках електростанції з потужністю 1 GW. М'які, аморфні відкладення при магнітній обробці води мали питому площу поверхні 80 м2/г та інфрачервоний спектр, подібний до кремнекислого гідрогелю. Таким чином, створювалося враження, що в результаті проходу через магнітний пристрій кристалізація карбонатів у воді була блокована через ініціювання іншого, конкурентного процесу. Цей процес - активація колоїдного кремнезему, який адсорбує кальцій, магній або інші металеві іони і потім осаджується з розчину як агломерат, що коагулюється. Найімовірніший механізм, відповідальний за активацію кремнезему – сила Лоренца, що викликає деформаціюдифузійного шару, що веде до збільшення концентрації протиіонів в адсорбційному шарі негативно зарядженого кремнезему.
Феномен впливу магнітного поля на водні розчини та інші немагнітні системи є найцікавішим предметом вивчення. Проблема зниження величини відкладень із твердої води на поверхнях трубопроводів при магнітній обробці води (MWT) все ще залишається багато в чому невивченою. Відомо, що утворення відкладень накипу у всіх процесах, де вода нагрівається або використовується як холодоагент, є поширеною і дорогою проблемою. Починаючи з першого патенту Вермейрена [Vermeiren] [1] і до теперішнього часу, численні типи широко поширених пристроїв магнітної обробки води зазвичай використовують поле низької напруженості, орієнтоване перпендикулярно до водного потоку. У разі відповідного вибору параметрів MWT можуть бути отримані наступні результати: утворення малої кількості шламу і відкладень, що легко змиваються замість твердого карбонатного (цементоподібного) накипу, уповільнення розчинення і видалення старих відкладень, освітлення води, що містить речовину у вигляді суспензії [2-6]. Проте повідомлення про MWT ефекти іноді бувають незмістовними або відтворюваними. Ймовірно, це виникає через варіації водного складу, а також відмінності в процесі обробки і складності процесів, що відбуваються у водних розчинах. Саме ця скрута пояснює, чому MWT майже завжди дає корисний ефект у виробничих умовах. Інша цікава проблема – позитивний вплив MWT на біологічні процеси [7].
Більш ранні дослідження, проведені протягом 1960 – 1980 років, переважно в українських інститутах [2, 4, 5, 8, 9], не призвели до виникнення задовільної фізико-хімічної моделі, здатної пояснювати всі сторони явища, що спостерігається. Ідея про зміни власне в структурі води, як результату магнітного впливу, була піддана критиці [8] через низьку інтенсивність поля, що використовується. Протягом тривалого часу як основний метод дослідження змін, що відбуваються у водних розчинах і відкладеннях при обробці магнітним пристроєм, використовувався простий якісний аналіз. Дуже часто навіть не було визначено: чи були шламові відкладення утворені лише карбонатами, чи до їхнього складу входили й деякі інші речовини. Загальноприйнятою гіпотезою було припущення про те, що в обробленій магнітним способом воді кристалізація карбонатів відбувається не на поверхні нагріву, а всередині всього об'єму рідини. Випробуванням ефективності методу зазвичай було визначення розміру зерен кальциту: чим менший розмір кальцитових зерен, що утворилися в обробленій воді, тим вища ефективність обробки.
2. Експериментальні методи
Для проведення експерименту були сконструйовані два ідентичні контури В і М, що моделюють теплообмінник електростанції. Кожен контур був виготовлений із 16 латунних секцій (труби 1 м довжиною, внутрішній діаметр = 30 мм, товщина стінки 1 мм) та зігнутої частини, вміщеної в середині. Труби нагрівалися змінним струмом, потужністю 1.5 кВт, що використовується для кожної секції. MWT пристрій було встановлено на вході одного контуру, позначеного як М-контур. Схематична діаграма експерименту наводиться на малюнку 1. Малюнок 2a представляє схему пристрою. Прилад мав циліндричну симетрію та використовував пакет постійних магнітів з фериту стронцію, поміщених у феромагнітну трубу.
Магніти мали циліндричну форму із зовнішнім діаметром 35 мм, внутрішнім діаметром 5мм, висотою, що дорівнює 15 мм і встановлювалися з чергуванням