CN113105061B - 一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氢气溶液的制备技术领域，提出了一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，包括供液机构、供气机构、气液混合器和磁化器，关键在于：所述磁化器包括壳体、以及设置在壳体内的磁铁和管道，壳体内设置有定位板，定位板两侧都设置有磁铁，管道设置在定位板上，管道的进口同时与供液机构的出水口和供气机构的出气口连接，管道的出口与气液混合器的进口连接。不仅能够提高水中氢气的容存时间，还能实现在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液，实现更广泛的应用。

Description

一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置及方法

技术领域

本发明涉及超饱和长效磁化富氢溶液的制备技术领域，具体的，涉及一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置及方法。

背景技术

氢气溶液是指氢气溶解于水后形成的气液混合物。2007年7月，日本医科大学太田成男教授在《自然医学》上发表了第一篇氢气生物学论文，掀起了氢气治疗疾病的国际研究热潮。日本、中国等国家的众多学者围绕呼吸氢气、饮用氢气水和注射氢气盐水等对各类疾病的临床应用及治疗效果进行了广泛研究。

氢气水溶液的生物学效应也正逐渐的被人们所接受和认可。氢气溶液因为具有中等强度的还原能力，并且具有极高的生物安全性，能够在一定程度上起到逆转病理损伤的作用，可以将身体血液和细胞里的活性氧自由基进行中和，消除了部分促进人体衰老的因子在人体内的负面作用，能够起到提高人体免疫力，改善代谢的作用，长期使用后能对现在人们身体普遍存在的亚健康状况产生一定正面辅助效果。虽然目前氢气溶液已经成为世界范围内医疗保健市场最值得关注的项目之一，但超饱和氢气溶液的制备以及延长溶液中氢气的存留时间仍是当前研究中最应攻破的重要内容。

对于市面上的富氢液体类产品技术来说，富氢液体制作方法主要有三种：电解法、氢气灌注法、镁反应生成法。氢气保存不易，短时间内氢气容易跑掉，造成浓度急速衰减，另外，就非隔膜电解法而言，电解后不单纯有阴极产物，阳极产物也存在于水中，仍具备一定氧化作用。而且在强电流作用下，会产生一定副产物，例如H₂O₂、O₃等。对于氢气灌注法而言，用压力将氢气灌注入纯净水中，这应该叫做含有氢气的水，而不是氢“溶”于水，所以氢气无法长时间保存。对于镁反应生成法而言，利用镁与水的反应制造出氢气，而需要注意的是极难溶于水的副产物氢氧化镁仍存在于水中，经常摄入这种含有氢氧化镁的高碱性水，会对身体产生不利的影响。

可见，对于大多数单纯根据上述原理所制造的制备富氢水的机器而言，其所制取的富氢水要么是溶解氢含量较低，要么是靠强电流可以提高溶解氢但是会带来副产物。为了获得高浓度富氢水，人们进行了大量的探索工作。尤其是在采用电解法制备富氢水方面，对装置做了一些改进，可用来制备超饱和富氢水。

公布号为CN106000136A的文件公开了超饱和氢气溶液的制备装置及其制备方法，该超饱和氢气溶液的制备装置包括气体发生器、气液混合器和水箱。经过所述叶轮泵反复切削搅拌加压形成气液混合体，所述气液混合体流经所述释压器，使得所述气液混合体压力从高压状态的气液混合体转化为常压状态，使得溶入水中的氢气在常压下以大量微纳米气泡的方式逸出，所述的超饱和氢气溶液的制备方法，其特征在于：所述气液混合体在所述制备装置内运行的流速为2～5升/分钟，且所述释压器释压前压力大于0.2MPa。该方法通过高压反复搅拌剪切作用下形成微纳米气泡的气液混合体，制备时间虽短但仍需要在高压条件下实现。

授权公告号为CN206616108U的文件公开了一种量子富氢磁化健康水器，包括前置过滤器、物理过滤器、磁化器、连接盖、安装座、滤芯和储水桶。本实用新型提高经处理的健康水对人体的吸收；解决水倒流问题，更换过滤配件更方便，操作更简单；增添泡饮功能提高实用性。缺点是整体装置较为复杂，且并未从根本上解决溶液中氢气存留时间及实现超饱和的问题。

公布号为CN107827213A的文件公开了一种富氢磁化水发生器，采用分体式装置，底座上连接有可拆卸的壶体。其特征在于采用动态旋转的旋磁对水体进行强磁切割，可短时间内提高水体表面张力，加快水物质的溶解速度。缺点是仍未完全解决现今氢气溶液中难以延长氢气在溶液中的容存时间等的多重问题，且富氢水发生器采用电极环作为电极电解水制造富氢水，电极环内圈、外圈相对应的作用面积小，电解效率低；且旋磁的体积有限、磁化效果差。

公布号为CN110550807A的文件公开了一种高磁化富氢多功能饮水机，壳体内设有依次相连的磁化滤芯、陶瓷滤芯、富氢水产生器和紫外消毒滤芯。通过在磁化滤芯设置第一定位板、第二定位板、第三定位板及棒状的钕磁铁、圆柱状或圆环状的钕磁铁，可增大自来水与磁体的接触面积、接触时间，磁体体积大、磁化效果好。但该发明仅仅是从磁体设置上入手在一定程度上增大了电解效率，并未具体解决难以延长氢气在溶液中的容存时间等问题。

发明内容

本发明提出一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置及方法，解决了现有技术中氢气在氢气溶液中容存时间较短的问题。

本发明的技术方案如下：一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，包括供液机构、供气机构、气液混合器和磁化器，关键在于：所述磁化器包括壳体、设置在壳体内的至少两个磁铁以及位于相邻两个磁铁之间的管道，相邻两个磁铁朝向同一管道一面的极性相反，所有的管道串联形成管道组，管道组的进口同时与供液机构的出水口和供气机构的出气口连接，管道组的出口与气液混合器的进口连接，至少一个磁铁朝向管道的N极面和/或S极面为凹凸面。

在相邻两个磁铁之间设置有定位板，管道设置在定位板上。

在定位板内部沿其厚度方向开设有两个管道槽组，同一管道槽组的所有管道槽沿定位板的宽度或长度方向排列且相邻的管道槽首尾连接形成为S形结构，每个管道槽的长度方向与定位板的长度方向相同或垂直，管道借助两个管道槽组盘绕设置在定位板内部。

所述管道沿定位板的长度方向在定位板外围盘绕设置。

至少一个磁铁朝向管道的N极面和/或S极面为凹凸面。

在壳体内定位板的两侧都是同时设置有两个限位板，位于定位板同一侧的两个限位板沿定位板的宽度方向排列，每个限位板朝向定位板的一侧都向另一个限位板方向弯折延伸形成为限位沿，磁铁嵌装在限位沿、两个限位板与壳体之间，在壳体的至少一个侧板上与磁铁端部相对应的位置开设有磁铁取放口。

在管道的进口处设置有过滤层，过滤层包括由靠近供液机构的一侧向另一侧依次设置的PP滤网、椰壳活性炭层、离子交换树脂层、超滤膜层和紫外消毒滤芯层。

在管道组上设置有控温加热装置。

所述磁铁为长方体结构，磁铁的长度方向与壳体的长度方向相同，在磁化器外围包覆有磁屏蔽壳。

一种在常压下制备超饱和氢气溶液的方法，关键在于，所述方法包括以下步骤：

a、供液机构将流体送入到磁化器的管道内，管道两侧的磁铁对流体进行磁化处理；

b、磁化后的流体进入到气液混合器；

c、供气机构中的氢气经过磁化器磁化后进入到气液混合器内，得到常压下超饱和长效磁化富氢溶液。

本发明的工作原理及有益效果为：在壳体内设置有至少两个磁铁，在相邻两个磁铁之间设置管道，利用磁铁对管道内流过的气体或液体进行磁化处理，结构合理、简单，生产和使用成本低，不仅能够制备富氢磁化水，还能提高水中氢气的容存时间，实现在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液，提高氢气在溶液中溶解速率的目的，实现更广泛的应用。

至少一个磁铁朝向管道的N极面和/或S极面为凹凸面，从而形成不均匀的磁场，通过设置不均匀的磁场，使原本均一的磁场强度等性质发生改变。至少有一种流体多次流经N极和/或S极所形成的不均匀磁场，当流体通过磁场的磁场环境发生变化或磁场强度发生改变时，在这些不均匀磁场的作用下，磁化效果得到显著增强。

不论是氢气还是水溶液受到不均匀磁场的作用均能表现出增益趋势。位于管道两侧的磁铁除了对管道内流过的气体或液体进行通常的磁化处理外，还附加了一种不均匀磁场力，在不均匀磁场中磁场强度较高位置处的洛伦兹力较强，洛伦兹力可以作为驱动力，使受到更大洛伦兹力的分子首先开始运动，相邻两个或更多受到更大洛伦兹力作用的分子都具有比低洛伦兹力处分子获得更高能量、运动更加剧烈的倾向，促使流体内的微混速度要比扩散效应引起的自然对流高得多，不均匀磁场可以显著降低浓度过电势，提高微混传质效率。当氢气或水溶液多次切割磁铁边缘或磁铁凹凸结构的不均匀磁场时，更易受到此处不均匀磁场磁梯度力和洛伦兹力的激发作用，从而在非均匀磁场下出现“边缘效应”现象，促进了氢气与水的能级在不均匀磁场下发生了分裂，使得磁化效果及二者之间的相互作用力得到了显著增强，使热稳定性增加。该结构简单、合理，生产和使用成本低，不仅能够制备磁化富氢水，还能提高氢气在溶液中的溶解速率，显著提高氢气在水中的容存时间，实现在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的效果，更加有利于发挥磁化富氢溶液的效能，实现更广泛、更高效的应用。

利用本发明的装置和方法生产的磁化氢气、超饱和长效磁化富氢溶液可用于医疗保健方面，能治疗多种疾病，例如对治疗各种结石病症(胆结石、膀胱结石、肾结石等)、胃病、高血压、糖尿病及感冒等均有辅助疗效，对于健康的人来说，饮用超饱和长效磁化富氢溶液还能起到防病健身的作用。本装置可选择性的对氢气或水进行磁化，且当通过额外设置并行的双管道时可以同时对氢气、水进行磁化，高效生成高质量的超饱和长效磁化富氢磁化水。人们通过呼吸磁化的氢气或饮用超饱和长效富氢磁化水，使氢气在体内的浓度和存留时间得以大幅度提高，从而显著提高保健效果。还可应用于日常生活方面，制备超饱和长效磁化富氢沐浴产品和超饱和长效磁化富氢化妆品来增强产品的美容效果。

超饱和长效磁化富氢溶液还可用于动物养殖，增强动物抗病能力、免疫能力和健康水平。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的一种结构示意图。

图3为图2内部一个管道槽组的结构示意图。

图4为本发明的一种结构示意图。

图5为图4内部容纳槽的结构示意图。

图6为本发明中壳体的内部结构示意图。

图7为本发明的一种结构示意图。

图中：1、供液机构，2、供气机构，3、气液混合器，4、磁化器，5、壳体，6、磁铁，7、管道，8、定位板，8-1、管道槽，8-2、容纳槽，9、磁铁取放口，10、限位板，11、限位沿，12、长条孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

具体实施例，如图1、图2和图4所示，一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置及方法，包括供液机构1、供气机构2、气液混合器3和磁化器4，磁化器4包括壳体5、设置在壳体5内的至少两个磁铁6以及位于相邻两个磁铁6之间的管道7，相邻两个磁铁6朝向同一管道7一面的极性相反，所有的管道7串联形成管道组，管道组的进口同时与供液机构1的出水口和供气机构2的出气口连接，管道组的出口与气液混合器3的进口连接，至少一个磁铁6朝向管道7的N极面和/或S极面为凹凸面。磁铁6是条形永久磁铁，管道组的进口借助第一阀门与供液机构1的出水口连接，管道组的进口借助第二阀门与供气机构2的出气口连接，利用第一阀门来控制进液过程的启停，利用第二阀门来控制进气过程的启停，方便快捷，省时省力。

设置在壳体5内的至少一个磁铁6的N极面和/或S极面为不规则的凹凸面，从而形成不均匀的磁场，当所通过磁场的磁场强度发生改变或所经磁场环境发生变化时，不论是氢气或水溶液受到的磁场作用均能表现出增益趋势。通过设置上述不规则的磁铁，使原本均一的磁场强度等性质发生改变，当流体通过这些不均匀磁场处时，磁化效果得到显著增强。

在量子化学理论中，除了量子力学直接给出的描写原子轨道特征的三个量子数n、l和m之外，当存在磁场时，除了磁量子数m以外，还有一个描述轨道电子特征的量子数，叫做电子的自旋磁量子数m_s。m_s与体系所处磁场环境的性质也息息相关。经过磁场的激发，电子束在不均匀或非均匀磁场作用下分裂成两束，形成两条谱线。这两条谱线的能量不同，说明氢原子的能级在不均匀磁场下发生了分裂，和磁场间的作用也有所不同，随之整个磁场的能量效应等也产生相应变化。当流体流经上述不断发生变化的不均匀磁场环境后，磁化效果会更佳。上述不规则磁场的意义在于：当氢气或水溶液等多次切割磁铁不规则处的不均匀磁场时，更易受到此处磁场的激发作用，从而使得磁化效果能得到明显增强，由此磁化后的氢气与水的作用力会得到加强。

一般情况下，影响磁化效果的主要因素主要包括：磁场强度、流体的流速、流体切割磁力线的长度。磁场强度越大，磁化效果越明显；且管路距磁极的距离越近，磁感线分布越密集，磁感线对管路中流体的影响越大，磁化效果越好；当管路中气/液体流速增大时，切割磁感线的速度越快，则磁化效果越好；当流速一定时，流体切割磁力线的长度越长，相应地在磁场中停留的时间也就越长，受到磁场磁化的作用越大，磁化效果也相应增强。

本发明中通过改变管路的排列方式，采用蛇形排列管路或螺旋缠绕管路等方式，增长了流体在磁场内切割磁力线路径的长度和时间，大大增强了磁化效果。更为重要的是，至少有一种流体多次流经N极和/或S极所形成的不均匀磁场，在不均匀磁场中磁场强度较高位置处的洛伦兹力较强，洛伦兹力可以作为驱动力，使受到更大洛伦兹力的分子首先开始运动，相邻两个或更多受到更大洛伦兹力作用的分子都具有比低洛伦兹力处分子获得更高能量、运动更加剧烈的倾向，促使流体内的微混速度要比扩散效应引起的自然对流高得多，不均匀磁场可以显著降低浓度过电势，提高微混传质效率。当氢气或水溶液多次切割磁铁边缘或磁铁凹凸结构的不均匀磁场时，更易受到此处不均匀磁场磁梯度力和洛伦兹力的激发作用，从而在非均匀磁场下出现“边缘效应”现象，促进了氢气与水的能级在不均匀磁场下发生了分裂，使得磁化效果及二者之间的相互作用力得到了显著增强，使热稳定性增加，这种效应不仅作用于顺磁性物质，也可作用于抗磁性物质。

作为对本发明的进一步改进，在相邻两个磁铁6之间设置有定位板8，管道7设置在定位板8上，如图3和图5所示，定位板8起到固定管道7的作用，整体的牢固性和稳定性更好。

管道7和磁铁6在壳体5内的排列方式有很多种，本发明给出以下三种，三种不同的切割磁场的方式，可以充分利用磁体之间的磁场，提高磁化效率，实现更好的磁化效果，具体如下：

第一种，以壳体5内设置有两个磁铁6、一个管道7和一个定位板8为例，在定位板8内部沿其厚度方向开设有两个管道槽组，同一管道槽组的所有管道槽8-1沿定位板8的宽度或长度方向排列且相邻的管道槽8-1首尾连接形成为S形结构，每个管道槽8-1的长度方向与定位板8的长度方向相同或垂直，管道7借助两个管道槽组盘绕设置在定位板8内部。如图2和图3所示，壳体5的长度方向沿前后方向设置，定位板8水平设置，将壳体5内部分成上下两个腔室，两个磁铁6分别位于定位板8的上方、下方，每个管道槽8-1的长度方向都与壳体5的长度方向相同，磁铁的长度等于或略小于单段管道槽(不含两端弯槽)的长度。

两个管道槽组上下排列且一个管道槽组的尾端与另一个管道槽组的首端连通，下方管道槽组的排列方式如图3所示，管道7的进口和出口都位于壳体5后端的右侧。

第二种，以壳体5内设置有磁铁6、一个管道7和一个定位板8为例，管道7沿定位板8的长度方向在定位板8外围盘绕设置。如图4和图5所示，在定位板8与壳体5接触的上端面和下端面上都开设有用来穿过管道7的容纳槽8-2，壳体5和定位板8的长度方向都是沿前后方向设置，定位板8将壳体5内部分成左右两个腔室，两个磁铁6分别位于定位板8的左侧、右侧，如图5所示，壳体5由左右两个盒子拼接形成，定位板8位于两个盒子之间，管道7沿着容纳槽8-2盘绕在定位板8上，管道7的进口位于定位板8前端/后端的底部，管道7的出口位于定位板8后端/前端的底部，管道7的进口和出口可以位于定位板8的同一侧，也可以位于不同侧。如图5所示，定位板8为中空结构，定位板8底部开设有豁口，定位板8底部的一部分容纳槽8-2位于豁口处，方便管道7的安装。如图4所示，在壳体5左右两个侧板上都开设有长条孔12，管道7的进口和出口都通过长条孔12延伸到壳体5外部。

第三种，与第二种不同的是，定位板8水平放置，磁铁6不是位于定位板8的左侧、右侧，而是在定位板8的上方和下方分别设置一个或多个瓦形的磁铁6且内弧形面都朝向定位板8的中心方向，瓦形的磁铁6内弧形面长度方向设置有多条横向凹槽，两个所对应的内弧形面的磁极极性相反，如图7所示，此时在定位板8的中空结构内增设一个管路，该管路与管道7分别通入水、氢气，即可以实现同时对氢气及水的磁化。或者是，在定位板8上设置两个螺旋缠绕的管道7，两个管道分别通入氢气、水，也可以实现同时对氢气及水的磁化。

作为对本发明的进一步改进，至少一个磁铁6朝向管道7的N极面和/或S极面为凹凸面，从而形成不均匀的磁场，使原本均一的磁场强度等性质发生改变，当流体通过磁场的磁场环境发生变化或磁场强度发生改变时，在这些不均匀磁场的作用下，磁化效果得到显著增强。

作为对本发明的进一步改进，在壳体5内定位板8的两侧都是同时设置有两个限位板10，位于定位板8同一侧的两个限位板10沿定位板8的宽度方向排列，每个限位板10朝向定位板8的一侧都向另一个限位板10方向弯折延伸形成为限位沿11，磁铁6嵌装在限位沿11、两个限位板10与壳体5之间，在壳体5的至少一个侧板上与磁铁6端部相对应的位置开设有磁铁取放口9。如图6所示，磁铁6可拆卸，通过磁铁取放口9可以随时更换磁铁6，可以更好地保证磁化器4的磁化效果。

作为对本发明的进一步改进，在管道7的进口处设置有过滤层，过滤层包括由靠近供液机构的一侧向另一侧依次设置的PP滤网、用于过滤余氯的椰壳活性炭层、用于过滤重金属的离子交换树脂层、用于过滤细菌的重力式超滤膜层和紫外消毒滤芯层。对水体进行多重过滤及杀菌消毒，以保证水体健康。

作为对本发明的进一步改进，在管道组上设置有控温加热装置。可用来制备热的富氢水。加热更有利于进一步加快氢气的溶解速率。

作为对本发明的进一步改进，磁铁6为长方体结构，磁铁6的长度方向与壳体的长度方向相同。

作为对本发明的进一步改进，在磁化器4外围包覆有磁屏蔽壳，磁屏蔽壳为圆形或方形，可以实现磁铁6所处环境能够形成一定磁屏蔽效应，防止磁化器4内部受到外界磁场的干扰，亦防止磁化器4本体对外界造成电磁干扰。

一种在常压下制备超饱和氢气溶液的方法，所述方法包括以下步骤：

a、供液机构1将流体(例如水)送入到磁化器4的管道7内，管道7两侧的磁铁6对流体(例如水)进行磁化处理；

b、磁化后的流体(例如水)进入到气液混合器3；

c、供气机构2中的氢气经过磁化器4磁化后进入到气液混合器3内，得到常压下超饱和长效磁化富氢溶液，其中，液体或氢气的流速可以根据管路的直径大小及实际用途进行调整。

实施例1、如图2和图3所示，两个磁铁6形成NSNS形磁化器，图2中上面磁铁的N(或S)极面朝下，下面磁铁的S(或N)极面相则朝上，即中间定位板8上面与N(或S)极面接触，下面与另一磁铁的S(或N)极面相接触，磁铁与管道距离越近越好。当气体或液体流经管道7时，不断切割上下两块磁铁6形成的磁场，途径弯曲处时多次切割不均匀磁场，从而实现充分NSNS磁化。管道7在定位板8内部盘绕设置，大大加大了气体/液体在管道7中的流经时间，即大大延长了磁化时间，不均匀磁场进一步增强了磁化效果。当选择对氢气进行NSNS磁化后，溶液中氢浓度的初始值为1400±20ppb，放置26小时后，溶液中氢浓度仍未出现大幅度下降趋势，均保持在1200ppb以上，放置30小时后溶液中氢浓度为均保持在900ppb以上；未经磁化的情况下，氢浓度的初始值与对氢气进行NSNS磁化后的初始值相等，放置26小时后溶液中氢浓度仅为115ppb，放置30小时后溶液中氢浓度接近为零。通过与未经磁化时的数据进行对比我们可以发现，经本发明磁化后，在很大程度上延长了富氢溶液中氢气的容存时间，使富氢溶液的有益效果得以延长。

实施例2、利用实施例1中的装置单独对水进行NSNS磁化后，得到氢浓度维持在1400ppb±20ppb的富氢溶液，放置24h后，溶液中氢浓度仍保持在1300ppb以上，放置30h后氢浓度保持在600ppb以上。

实施例3、利用实施例1中的装置同时对氢气和水进行NSNS磁化后，得到氢浓度维持在1400ppb±20ppb的富氢溶液，放置24h后，溶液中氢浓度保持在1350ppb以上，放置30h后氢浓度仍保持在1000ppb以上。

对比例1、将实施例1中的装置上的磁铁去掉，在其它条件都相同的条件下，不进行磁化处理制备出的氢浓度维持在1400±20ppb的富氢溶液，放置24h后，溶液中氢浓度已经降至500ppb以下，放置30h后已经几乎为零。

由上述实施例和对比例1的试验结果可以看出，通过本发明研制的磁化器磁化后的氢气溶液具有明显延长氢气在水中保持高浓度水平容存时间的特点，一定程度上解决了在常温常压下富氢溶液中延长氢容存时间的难题。

实施例4、与图4不同的是，壳体5内沿左右方向设置有三个磁铁6，三个磁铁6左侧面和右侧面的极性由左向右依次是N极、S极、N极、S极、N极、S极，或者由左向右依次是S极、N极、S极、N极、S极、N极。相邻两个磁铁6之间都设置有定位板8，两个管道7分别以螺旋的缠绕方式缠绕在其中一个定位板8上且两个管道7串联，当气体或液体流经管道7时，在螺旋前半部分与后半部分以不同的方向切割两块磁铁6形成的磁场，从而实现NSSN磁化。当同时对氢气和水进行NSSN磁化后，溶液中氢浓度的初始值为1400±20ppb，放置30小时后，溶液中氢浓度均可保持在1200ppb以上；而水及氢气均不进行磁化的情况下，氢浓度的初始值与对氢气进行NSSN磁化后的初始值相等，放置30小时后，溶液中氢浓度已经降至0ppb。与未经磁化时的数据进行对比我们可以很明显地发现，经本发明磁化后，在极大程度上延长了氢气在富氢溶液中的容存时间，使富氢溶液中氢气一直保持在较高的浓度水平。与NSNS磁化方式相比，二者所用磁铁的大小及磁场强度相同，流体切割磁场的长度相同，其它条件基本一致，该种缠绕式磁化方式所受到的不均匀磁场磁梯度力的作用更强，磁化效果更佳，实验终止时，得到的溶液氢气留存时间更长，富氢溶液中氢气浓度更高。

实施例5、当将实施例4所用装置的磁铁与流体管道7相邻的N极面、S极面改用为四方锥凹凸面后，对氢气和水同时进行磁化后，得到氢浓度维持在1400±20ppb的富氢溶液，放置24h后，溶液中氢浓度仅有微量下降，其浓度高达1380ppb，放置30h后氢浓度仍保持在1300ppb以上。

一般而言，通过水气双膜界面向水体里溶解气体，常规情况下无论采用何种方法，都不能使水体产生超饱和溶解度，这是因为它受液表面溶气性质和传递规律的限制。现今其他制备超饱和富氢溶液的方法一般均在高压条件下，仅有个别案例为在非高压条件下，由于超饱和溶解度属于热力学不稳定体系，所制得的过饱和溶液中氢气保存时间极短，过饱和这一性质难以维持。如在CN108236851A超饱和稳定气泡液生成装置和CN108238666A超饱和富氢饮水机当中，提出的技术方案是：通过循环泵，使位于所述循环回路上的阴电解室或阳电解室中电极生成的气体与该电解室中的水体混合生成气泡并在所述循环回路中高速流动。通过保持封闭循环管路中水体的高流速，来确保生成小气泡，随着电解室中气泡持续进入水中，循环回路中的气体溶解浓度和气泡数量稳步均匀增加，很快达到饱和乃至超饱和。实际试验测试中，以氢气和水混合制取的氢水，溶解氢浓度可以稳定维持在3.0ppm以上，气泡密度为1500-3100/mL(CN108238666A给出的浓度为1200ppb-2000ppb)。该发明装置生成的气泡水的气泡溶解度达到饱和或超饱和，气泡可在水体中保持一段时间。但达到过饱和的时间仍然较短，仅能维持在5min左右。

而通过本发明的上述装置和方法可制备出在常压下超饱和长效磁化富氢溶液，且方法更为简便，效果更佳。通过将理论氢气浓度与实际溶液中的氢浓度进行比较，在不进行磁化的情况下，难以实现在常压下制备过饱和富氢溶液。而通过本发明的装置对氢气进行磁化后，实际溶液中的氢浓度达到理论饱和值的2.59倍，对水进行磁化后，实际溶液中的氢浓度达到理论饱和值的2.62倍，而当对氢气和水都进行磁化后，实际溶液中的氢浓度达到理论饱和值的2.68倍。

在相同实验条件下，将氢气以相同流速通入水中至溶液中氢气浓度基本保持不变。在未经磁化的该组实验中，氢气的最终浓度在1600ppb，当放置10h时，溶液中氢气浓度已降至1100ppb；而经过本发明所述装置单独对水进行磁化，溶液中氢气浓度维持在4200ppb上下，单独对氢进行磁化，溶液中氢气浓度维持在4140ppb上下；而对水及氢气均进行磁化后，溶液中氢气浓度达到4290ppb上下，当放置10h时，溶液中氢气浓度仍保持在3500ppb以上。经上述实验数据证明，通过本发明中的方法对氢气及水溶液进行磁化，能够实现在常压状态下制备超饱和长效富氢溶液，显著提高了氢气在溶液中的存留时间，使氢气溶液在长时间内保持过饱和状态且维持在较高的氢浓度水平。

与现有技术相比，本发明在实现对水及氢气磁化的同时充分提高水中溶氢浓度，实现常压下超饱和长效富氢溶液的制备，达到延长富氢溶液保存时间的效果，有利于提高富氢溶液对人体健康及动植物生长的促进作用。避免了传统富氢溶液制备方法制备过程中氢气容易逸出、不易保存、要求过高以及存在副产物所带来的困扰。

本发明通过改进磁化流体所用磁铁与流体管道的设计与布局，重要的是，使流体在两磁铁间流动时，在大大增强切割普通均匀磁场的基础上，增加并强化了多次切割不均匀磁场所带来的增益作用，且增加了NSNS/NSSN多种不同磁化方式的选择，通过增强切割不均匀磁场的次数及方式，使磁化效果得到了显著提升，体现了不均匀磁化的优势。通过与不磁化及现有磁化技术的对比可知，本发明的磁化装置可以通过不均匀磁场效应，显著延长富氢溶液的保存时间，实现在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的目的。

实施例中NSSN磁化方式优于NSNS磁化方式。当采用螺旋式绕线的NSSN磁化方式时，流体流经管路弯曲处所受到磁铁所产生的不均匀磁场作用显著强于NSNS磁化方式。同理，磁体中与流体管道组相邻的N极面或S极面改用为凹凸磁体后优于NSSN磁化方式。由此可见，除了通常的影响因素外，流体切割非均匀磁场的次数、方式及总强度会显著影响磁化效果。不均匀磁场会使流体进一步产生能量分裂，加速并促进了氢气或水在管路中的磁化进程，获得了附加或额外的磁化效应，使磁化带来的有益效果更加突出明显。此外，流体切割磁力线的方式二者也存在区别，NSNS磁化方式中，假设流体在通过弯曲处之前为NS切割方式，通过弯曲处之后仍然为NS切割方式；而NSSN磁化方式则不同，假设流体在通过弯曲处之前为NS切割方式，通过弯曲处之后则改变为SN切割方式，这种切割方式不断的改变也能具有增益效应。

本发明通过独特的技术结构，灵活的磁化方式选择，根据不同情况下的不同需求，可以实现在不均匀磁场下单独磁化氢气，单独磁化水及同时磁化氢气和水制备磁化富氢溶液的目的，同时可显著延长氢气在富氢溶液中的容存时间，且在常压下可以制备出超饱和磁化富氢溶液。该溶液集磁效、超高浓度的氢效及长效于一体，可使磁化富氢溶液在各领域中的有益效果得到更好发挥。

氢气亦是一种具有独特生物学作用的抗氧化抗炎症物质，研究证据提示氢气对缺血和炎症造成的多种器官损伤具有治疗作用。经磁化得到的超饱和长效富氢溶液对特应性皮炎、皮肤美白、保湿、祛皱、抗氧化、延缓老化等具有更好的效果。较之传统的氢气医学来说，通过本发明制得的磁化氢气，在溶液中容存时间更长，当吸入人体后，能够延长氢在血液中的容存时间，在更大程度上保证其在人体内发挥作用的时间与功效，可使治疗、保健达到更好的效果。磁化氢气通入到人体的血液当中，参与到人体内抗氧化的过程当中，对改善患者的高血压、低血压、下肢供血不足和尿毒症等炎症和氧化相关损伤均可发挥更显著的作用。

本发明，可以根据需求实现对氢和水的不均匀磁化，制备超饱和长效磁化富氢溶液，磁化时间短，磁化效率高；磁化器体积较小，方便操作，并且通过对磁化器结构的设计，具有一定的磁屏蔽效果，使得磁化效果更佳。

上述给出了部分磁化后再混合的实施例，根据本发明原理，也可在混合过程中或混合后进行磁化。

Claims (5)

1.一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，包括供液机构（1）、供气机构（2）、气液混合器（3）和磁化器（4），其特征在于：所述磁化器（4）包括壳体（5）、设置在壳体（5）内的至少两个磁铁（6）以及位于相邻两个磁铁（6）之间的管道（7），相邻两个磁铁（6）朝向同一管道（7）一面的极性相反，所有的管道（7）串联形成管道组，管道组的进口同时与供液机构（1）的出水口和供气机构（2）的出气口连接，管道组的出口与气液混合器（3）的进口连接；

在相邻两个磁铁（6）之间设置有定位板（8），管道（7）设置在定位板（8）上 ；

所述管道（7）沿定位板（8）的长度方向在定位板（8）外围盘绕设置；

至少一个磁铁（6）朝向管道（7）的N极面和/或S极面为凹凸面；

在定位板（8）内部沿其厚度方向开设有两个管道槽组，同一管道槽组的所有管道槽（8-1）沿定位板（8）的宽度或长度方向排列且相邻的管道槽（8-1）首尾连接形成为S形结构，每个管道槽（8-1）的长度方向与定位板（8）的长度方向相同或垂直，管道（7）借助两个管道槽组盘绕设置在定位板（8）内部；

在壳体（5）内定位板（8）的两侧都是同时设置有两个限位板（10），位于定位板（8）同一侧的两个限位板（10）沿定位板（8）的宽度方向排列，每个限位板（10）朝向定位板（8）的一侧都向另一个限位板（10）方向弯折延伸形成限位沿（11），磁铁（6）嵌装在限位沿（11）、两个限位板（10）与壳体（5）之间，在壳体（5）的至少一个侧板上与磁铁（6）端部相对应的位置开设有磁铁取放口（9）。

2.根据权利要求1所述的一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，其特征在于：在管道（7）的进口处设置有过滤层，过滤层包括由靠近供液机构的一侧向另一侧依次设置的PP滤网、椰壳活性炭层、离子交换树脂层、超滤膜层和紫外消毒滤芯层。

3.根据权利要求1所述的一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，其特征在于：在管道组上设置有控温加热装置。

4.根据权利要求1所述的一种在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的装置，其特征在于：所述磁铁（6）为长方体结构，磁铁（6）的长度方向与壳体的长度方向相同，在磁化器（4）外围包覆有磁屏蔽壳。

5.一种采用权利要求1所述的装置在常压下制备超饱和长效磁化富氢溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、供液机构（1）将流体送入到磁化器（4）的管道（7）内，管道（7）两侧的磁铁（6）对流体进行磁化处理；

b、磁化后的流体进入到气液混合器（3）；

c、供气机构（2）中的氢气经过磁化器（4）磁化后进入到气液混合器（3）内，得到常压下超饱和长效磁化富氢溶液。

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