JP2005288436A - Modulated electromagnetic field treatment apparatus and method for fluid to be treated - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理流体の変調電磁場処理装置と該装置を用いる変調電磁場処理方法に関する。 The present invention relates to a modulated electromagnetic field processing apparatus for a fluid to be processed and a modulated electromagnetic field processing method using the apparatus.
本発明者は各種流体に変調電磁場処理を施すことにより、その後の流体の扱いが容易になる技術を開発し、その技術は各種分野に使用されている。その内容は特許第3247942号の特許公報などに開示されていて、経過時間に対して周波数が変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中に結晶化可能な物質を含む被処理流体を流した後、該流体を乾燥させた際にできる結晶体粒径が小粒子化することをラボテストで確認し、次に実設備において、前記被処理流体が流れる流体流路などの表面にコイルを巻きつけ、適用するコイル電流値を可変させ、ラボテストで確認された小粒径結晶体が得られるコイル電流出力を決定し、前記コイルに20Hz〜1MHzの帯域で周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流し、コイルに流れる電流により誘起される電磁界により前記流体流路を流れる前記被処理流体を処理することにより流体流路を構成する壁面を防錆する方法又は前記流体流路を構成する壁面に海生物が付着することを防止する方法など及び前記方法を実施するための変調電磁場処理装置である。
被処理流体に対して上記変調電磁場処理を施すことにより、その後の流体の扱いが容易になることが判明したが、流体の種類によっては電磁場処理効果が少ないか、ほとんど効果がない場合がある。 It has been found that by applying the modulated electromagnetic field treatment to the fluid to be treated, the subsequent fluid can be easily handled. However, depending on the type of fluid, the electromagnetic field treatment effect may be small or almost ineffective.
たとえば、カルシウム成分などのスケールが付着した流水配管内部は上記本発明者らの開発した変調電磁場処理では、スケールの除去がはかどらないことが分かってきた。 For example, it has been found that the inside of a flowing water pipe to which a scale such as a calcium component is attached cannot be removed by the modulated electromagnetic field treatment developed by the present inventors.
このような現象が生じる原因について種々検討してきたが、流体中に含まれる成分によって電磁場処理効果が異なることが判明した。 Various studies have been made on the cause of such a phenomenon, but it has been found that the electromagnetic field treatment effect differs depending on the components contained in the fluid.
そこで本発明の課題は、異なるタイプの被処理流体であっても、それぞれ異なる方式で効果的な変調電磁場処理が可能な装置と方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of performing effective modulated electromagnetic field processing in different methods even for different types of fluids to be processed.
上記課題を解決するための手段として本発明者は、被処理流体が流れる配管や貯留槽内の壁面のスケール防止及び腐食防止等に対する変調電磁場処理装置において、酸化又は還元作用を与える性質の異なる変調電磁場を発生させる装置を発明した。 As means for solving the above-mentioned problems, the present inventor considered that modulation with different properties that give an oxidizing or reducing action in a modulation electromagnetic field treatment apparatus for preventing scale and corrosion of a wall in which a fluid to be processed flows and a wall surface in a storage tank. An apparatus for generating an electromagnetic field was invented.
本発明の上記課題は、次の解決手段により解決される。
請求項1記載の発明は、被処理流体照射用のコイル部と、該コイル部に20Hz〜1MHzの帯域で周波数が時間的に変化する交流電流を流す酸化(+)型変調電磁場発生器とを備えた変調電磁場処理装置である。
The above-described problems of the present invention are solved by the following solution means.
The invention described in
請求項2記載の発明は、被処理流体中に前記変調電磁場処理を促進させるカチオン系薬剤を添加するカチオン系薬剤添加手段を設けた請求項1記載の変調電磁場処理装置である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、被処理流体照射用のコイル部と、該コイル部に20Hz〜1MHzの帯域で周波数が時間的に変化する交流電流を流す還元(−)型変調電磁場発生器と、コイル部に20Hz〜1MHzの帯域で周波数が時間的に変化する交流電流を流す酸化(+)型変調電磁場発生器と、前記2つの変調電磁場発生器と前記コイル部との間に前記2つの変調電磁場発生器のいずれかを作動させるための切替器を備えた請求項1又は2記載の変調電磁場処理装置である。
The invention according to
請求項4記載の発明は、被処理流体照射用の永久磁石と、被処理流体照射用のコイル部と、該コイル部に20Hz〜1MHzの帯域で周波数が時間的に変化する交流電流を流す酸化(+)型変調電磁場発生器とを備えた請求項1ないし3のいずれかに記載の変調電磁場処理装置である。
The invention described in
請求項5記載の発明は、コイル部は、(a)被処理流体が流れる流体流路の表面に巻き付けたコイル、(b)被処理流体中に浸漬したコイル設置部材表面に巻き付けたコイル又は(c)被処理流体が流れる流体流路の近傍に配置したコイル設置部材表面に巻き付けたコイルの内の少なくとも一つのコイルを備えた請求項1ないし4のいずれかに記載の変調電磁場処理装置である。
In the invention according to
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の変調電磁場処理装置を用いて行う被処理流体の流路又は被処理流体を貯める貯留槽の壁面の錆び、スケール、その他の成分の付着防止及び/又は除去を行う変調電磁場処理方法である。
The invention described in
請求項7記載の発明は、請求項1又は2記載の酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置を用いて行う変調電磁場処理方法において、被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかが含まれる場合は前記薬剤又は前記化合物を除いた後に該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をするか、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態でカチオン系薬剤を添加した後に該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をする請求項6記載の変調電磁場処理方法である。
The invention according to claim 7 is the modulated electromagnetic field treatment method using the modulated electromagnetic field treatment apparatus using the oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator according to
請求項8記載の発明は、周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中に前記被処理流体を流した後、該流体を乾燥させ、乾燥後にできる結晶体粒径が小粒子化すること及び流体乾燥物の界面付近への結晶体の集合性を失うことを確認して、前記被処理流体の変調電磁場処理の効果の程度を判定する被処理水の机上試験を行い、その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかが含まれていると、これらを除いた後に該流体に対して変調電磁場処理をするか、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態でカチオン系薬剤を添加した後に該流体に対して変調電磁場処理をする請求項7記載の変調電磁場処理方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a crystal obtained by flowing the fluid to be treated in a test flow channel wound with a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time, and then drying the fluid. Water to be treated for determining the degree of the effect of the modulated electromagnetic field treatment of the fluid to be treated, by confirming that the body particle size is reduced and the aggregation of the crystals near the interface of the dried fluid is lost. When a desktop test is performed and the determination result by the desktop test method is not good, an anionic drug, sodium carbonate, sodium bicarbonate or sodium hydroxide is contained in the fluid to be treated. After removing these, perform a modulated electromagnetic field treatment on the fluid, or add a cationic agent in the absence of anionic agents, sodium carbonate, sodium bicarbonate and sodium hydroxide It is a modulation electromagnetic field treatment method according to claim 7 wherein the modulated electromagnetic field treatment against fluid in after.
請求項9記載の発明は、前記被処理流体に変調電磁場処理を施した場合の該被処理流体中の粒子のゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を施してない粒子のゼータ電位に比較してプラス側に極大値を示す周波数及びその近傍の周波数領域で該被処理流体に対して前記変調電磁場処理をする請求項7又は8記載の変調電磁場処理方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, the amount of change in the zeta potential of the particles in the fluid to be treated when the fluid to be treated is subjected to a modulated electromagnetic field treatment is compared with the zeta potential of particles that have not been subjected to the modulated electromagnetic field treatment. 9. The modulated electromagnetic field processing method according to claim 7, wherein the modulated electromagnetic field processing is performed on the fluid to be processed in a frequency having a maximum value on the plus side and a frequency region in the vicinity thereof.
請求項10記載の発明は、500Hzとその近傍及び40kHzとその近傍の周波数領域で前記被処理流体に対して変調電磁場処理をする請求項9記載の変調電磁場処理方法である。 A tenth aspect of the present invention is the modulated electromagnetic field processing method according to the ninth aspect, in which the modulated electromagnetic field process is performed on the fluid to be processed in a frequency range of 500 Hz and the vicinity thereof and 40 kHz and the vicinity thereof.
請求項11記載の発明は、請求項3記載の還元(−)型と酸化(+)型の2つの変調電磁場発生器とコイル部との間に前記2つの変調電磁場発生器のいずれかを作動させるための切替器を備えた変調電磁場処理装置を用いて行う変調電磁場処理方法において、アニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを含有又は添加した被処理流体又はカチオン薬剤を除いた被処理流体に還元(−)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をし、一方、カチオン系薬剤を含有又は添加した被処理流体又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムを除いた被処理流体に酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をすること請求項5記載の変調電磁場処理方法である。
According to an eleventh aspect of the present invention, one of the two modulated electromagnetic field generators is operated between the two modulated electromagnetic field generators of the reduction (-) type and the oxidized (+) type and the coil unit according to the third aspect. In a modulated electromagnetic field treatment method performed using a modulated electromagnetic field treatment apparatus provided with a switching device, a fluid to be treated or a cation containing or added at least one of an anionic agent, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate or sodium hydroxide The treated fluid excluding the chemical is subjected to a modulated electromagnetic field treatment using a reduced (−) type modulated electromagnetic field generator, while the treated fluid or anionic chemical containing or added a cationic chemical, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and 6. A modulated electromagnetic field treatment according to
請求項12記載の発明は、還元(−)型変調電磁場発生器により、周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中に前記被処理流体を流した後、該流体を乾燥させ、乾燥後にできる結晶体粒径が小粒子化すること及び流体乾燥物の界面付近への結晶体の集合性を失うことを確認して、前記被処理流体の変調電磁場処理の効果の程度を判定する被処理水の机上試験を行い、その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にカチオン系薬剤が含まれていると、これを除いた後に該流体に対して還元(−)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をする、又はカチオン薬剤が含まれない状態で前記被処理流体にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを添加した後に該流体に対して還元(−)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をする請求項11記載の変調電磁場処理方法である。
According to a twelfth aspect of the present invention, after the fluid to be treated is caused to flow through a test flow path in which a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time is wound by a reduction (-) modulation electromagnetic field generator. The fluid is dried, and it is confirmed that the crystal grain size formed after the drying is reduced and that the aggregation of the crystal near the interface of the fluid dried product is lost. When the desktop test of the water to be treated to determine the degree of the effect is not good and the judgment result by the desktop test method is not good, the treatment fluid contains a cationic drug, and this was excluded Thereafter, the fluid is subjected to a modulated electromagnetic field treatment using a reducing (−)-type modulated electromagnetic field generator, or an anionic chemical, sodium carbonate, sodium bicarbonate or water in the fluid to be treated in a state in which no cationic drug is contained. Natrium oxide Reduction relative to the fluid after the addition of at least one of (-) modulator electromagnetic field generator using a modulated electromagnetic field treatment method according to
請求項13記載の発明は、酸化(+)型変調電磁場発生器により、周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中に前記被処理流体を流した後、該流体を乾燥させ、乾燥後にできる結晶体粒径が小粒子化すること及び流体乾燥物の界面付近への結晶体の集合性を失うことを確認して、前記被処理流体の変調電磁場処理の効果の程度を判定する被処理水の机上試験を行い、その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムが含まれると、これらの薬剤又は化合物を除いた後に、該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をし、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態で該流体にカチオン系薬剤を添加した後に、該被処理流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をする請求項11記載の変調電磁場処理方法である。
According to the thirteenth aspect of the present invention, after the fluid to be treated is caused to flow through a test flow channel in which a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time is wound by an oxidation (+) modulation electromagnetic field generator. The fluid is dried, and it is confirmed that the crystal grain size formed after the drying is reduced and that the aggregation of the crystal near the interface of the fluid dried product is lost. If the result of the desktop test is not good, the anionic chemical, sodium carbonate, sodium bicarbonate or sodium hydroxide is contained in the fluid to be treated. After the removal of these drugs or compounds, the fluid is subjected to a modulated electromagnetic field treatment using an oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator, or an anionic drug, sodium carbonate,
請求項14記載の発明は、還元(−)型変調電磁場発生器を作用させて前記被処理流体に変調電磁場処理を施した場合には前記被処理流体に変調電磁場処理を施した場合の該被処理流体中の粒子のゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を施してない粒子のゼータ電位に比較してマイナス側に極大値を示す周波数及びその近傍の周波数領域で該被処理流体に対して変調電磁場処理をする請求項11又は12に記載の変調電磁場処理方法である。
According to the fourteenth aspect of the present invention, in a case where a modulated electromagnetic field treatment is performed on the fluid to be treated by operating a reduction (−) type modulated electromagnetic field generator, the subject to be treated when the fluid to be treated is subjected to a modulated electromagnetic field treatment. The amount of change in the zeta potential of particles in the treatment fluid is modulated with respect to the fluid to be treated at a frequency that shows a maximum value on the negative side compared to the zeta potential of particles that have not been subjected to modulation electromagnetic field treatment and in the frequency range in the vicinity. The modulation electromagnetic field processing method according to
請求項15記載の発明は、4,000〜6,000Hzとその近傍の周波数領域で前記被処理流体に対して前記変調電磁場処理をする請求項14記載の変調電磁場処理方法である。 A fifteenth aspect of the present invention is the modulated electromagnetic field processing method according to the fourteenth aspect, wherein the modulated electromagnetic field process is performed on the fluid to be processed in a frequency range of 4,000 to 6,000 Hz and the vicinity thereof.
請求項16記載の発明は、請求項4記載の変調電磁場処理装置を用いて行う変調電磁場処理方法において、500Hzとその近傍及び40kHzとその近傍の周波数領域で前記被処理流体に対して変調電磁場処理をする請求項6記載の変調電磁場処理方法である。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a modulated electromagnetic field processing method using the modulated electromagnetic field processing apparatus according to the fourth aspect, wherein a modulated electromagnetic field processing is performed on the fluid to be processed in a frequency range of 500 Hz and its vicinity and 40 kHz and its vicinity. The modulated electromagnetic field processing method according to
(作用)
まず、被処理流体用の配管の内壁、被処理流体貯留槽の内壁等にスケールが付着するメカニズムを説明する。なお、被処理流体は、一般的に水系であるので、以下これを被処理水ということがある。
図32に示すように被処理水に接する配管の内壁、貯槽内壁等の表面はマイナスに帯電している。被処理水中で、飽和条件下にあるスケール成分が析出して生成するスケール結晶体の表面は、通常プラスに帯電する。この互いに異符号(プラスとマイナス)の電位間の電気的引力によって前記内壁等の表面にスケール成分が付着する。
(Function)
First, the mechanism by which the scale adheres to the inner wall of the pipe for the fluid to be treated, the inner wall of the fluid reservoir for the fluid to be treated, and the like will be described. In addition, since the fluid to be treated is generally an aqueous system, this may be hereinafter referred to as water to be treated.
As shown in FIG. 32, the surfaces of the inner wall of the pipe in contact with the water to be treated, the inner wall of the storage tank, etc. are negatively charged. The surface of the scale crystal formed by precipitation of scale components under saturation conditions in the water to be treated is usually positively charged. The scale component adheres to the surface of the inner wall or the like due to the electric attractive force between the potentials having different signs (plus and minus).
前記スケール成分は被処理水中に含まれる無機化合物が主体であり、CaCO3(炭酸カルシウム)、CaSO4(硫酸カルシウム)などである。ただし、単体無機化合物としてのスケール結晶体はほとんど無く、例えばシリカスケールではSiO2(シリカ)を主体として、Ca、Mg又はAl等の金属類を含み、共有結合またはイオン結合している。また、CaCO3単結合としてのスケール結晶体は少なく、ほとんどが10〜100個またはそれ以上の結晶の集合体である。前記結晶の集合体を形成する力は前述の電気的引力、又は水和力によって生じる。 The scale component is mainly an inorganic compound contained in the water to be treated, such as CaCO 3 (calcium carbonate), CaSO 4 (calcium sulfate). However, there is almost no scale crystal as a simple inorganic compound. For example, in silica scale, SiO 2 (silica) is the main component, and metals such as Ca, Mg, and Al are included, and covalent bonds or ionic bonds are formed. Further, there are few scale crystals as CaCO 3 single bonds, and most are aggregates of 10 to 100 or more crystals. The force for forming the crystal aggregate is generated by the above-described electrical attraction or hydration force.
また、被処理水中に溶解するCa2+、Fe3+等の陽イオン(カチオン)の量が多いほど、同時に形成されたスケール結晶体の表面のプラス帯電力が増し、また、上記結晶の集合体の濃度も増加してスケール成長性も高くなる。 Further, as the amount of cations (cations) such as Ca 2+ and Fe 3+ dissolved in the water to be treated increases, the positive band power on the surface of the simultaneously formed scale crystal increases, and the aggregate of the crystals The concentration of the body is also increased, and the scale growth is increased.
次に、本発明の請求項3記載の還元(−)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置により被処理水用配管の内壁等にスケールが付着するのを防止するメカニズムを図29に示す。
前述のように、被処理水と接する配管内壁又は貯留槽内壁等の表面はマイナスに帯電しているが、還元(−)型変調電磁場により処理された被処理水中で形成されるスケール結晶体の表面は、図29に示すように中性またはマイナスに帯電する。この同符号電位間の電気的斥力によって、反発力を生じて、前記内壁表面などへのスケール付着を防止する。また、このとき、スケール結晶体同士も反発力によって分散し、スケール成長性を抑制し、小粒子化した結晶が多くできやすい。
Next, FIG. 29 shows a mechanism for preventing the scale from adhering to the inner wall or the like of the pipe for water to be treated by the modulated electromagnetic field treatment apparatus using the reduction (−) type modulated electromagnetic field generator according to
As described above, the surface of the pipe inner wall or storage tank inner wall that contacts the water to be treated is negatively charged, but the scale crystal formed in the water to be treated treated by the reduced (−) modulation electromagnetic field The surface is neutrally or negatively charged as shown in FIG. The repulsive force is generated by the electric repulsive force between the same sign potentials, and scale adhesion to the inner wall surface or the like is prevented. At this time, the scale crystals are also dispersed by the repulsive force, the scale growth property is suppressed, and a large number of small crystals can be easily formed.
また、還元(−)型変調電磁場処理した被処理水の浸透性が増加するのに伴い、スケール結晶体内部での結晶体の溶解と再結晶化及びスケール結晶体表面のマイナス帯電による反発力によってスケール結晶体は小粒子化され、そのため分散されやすくなる。こうして被処理水の高流速部では小粒子化した結晶が流下除去され易くなり、低流速部ではそれらが沈降・堆積しやすくなる。 In addition, as the permeability of treated water subjected to reduction (-) modulation electromagnetic field treatment increases, the rebound of the scale crystal due to the dissolution and recrystallization of the crystal and negative charge on the scale crystal surface. Scale crystals are reduced in size and are therefore more easily dispersed. In this way, the crystallized particles are easy to flow down and remove at the high flow rate portion of the water to be treated, and they are easily settled and deposited at the low flow rate portion.
また、硬質のスケール、例えばシリカ主体のスケール結晶体は、そのスケール表面が平滑であればあるほど、変調電磁場処理水の浸透力を阻害させ、その軟化及び除去に長い時間を要する。また、被処理水のpHが低いほど、また温度が低いほど、スケール除去又はスケール軟化に時間がかかる。しかし、硬質のスケールであっても、通常の凹凸面を有するスケールの場合は、本発明の変調電磁場処理で容易に軟化又は除去できるものが多い。 Further, a hard scale, for example, a silica-based scale crystal body, the more smooth the scale surface, the more impeding the permeability of the modulated electromagnetic field treated water, and the longer it takes to soften and remove it. In addition, the lower the pH of the water to be treated and the lower the temperature, the longer it takes to remove scale or soften the scale. However, even if the scale is a hard scale, there are many that can be easily softened or removed by the modulated electromagnetic field treatment of the present invention in the case of a scale having an ordinary uneven surface.
軟質スケール、例えばFe(OH)3、Ca(OH)2等は水和物(Fe(OH)3・nH2O)としてスケールを形成し、本発明の還元(−)型変調電磁場処理水と前記水和物内の水分子との置換が阻害され易く、スケール除去効果が小さい。また軟質スケールが他のスライム防止剤または防食剤として用いられるポリマー薬剤により付着物を形成している場合も本発明の還元(−)型変調電磁場処理を阻害しやすい。 A soft scale, for example, Fe (OH) 3 , Ca (OH) 2, etc. forms a scale as a hydrate (Fe (OH) 3 .nH 2 O), and the reduced (−) type modulated electromagnetic field treated water of the present invention Substitution with water molecules in the hydrate is likely to be inhibited, and the scale removal effect is small. Moreover, also when the soft scale forms the deposit by the polymer chemical | medical agent used as another anti-slime agent or an anticorrosive agent, it is easy to inhibit the reduction | restoration (-) type | mold modulation electromagnetic field process of this invention.
本発明の還元(−)型変調電磁場処理は、好ましくは20Hz〜10MHz、より好ましくは100Hz〜1MHz、さらに好ましくは2,000Hz〜20,000Hz、さらに好ましくは4,000Hz〜6,000Hzの帯域で周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流すコイルを流体流路に巻き付けて行う。このとき、例えば10〜500msの時間間隔で前記周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を繰り返してコイルに流す方法を採用しても良い。 The reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment of the present invention is preferably performed in a band of 20 Hz to 10 MHz, more preferably 100 Hz to 1 MHz, further preferably 2,000 Hz to 20,000 Hz, more preferably 4,000 Hz to 6,000 Hz. A coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time is wound around the fluid flow path. At this time, for example, a method may be adopted in which a square-wave alternating current whose frequency changes with time at a time interval of 10 to 500 ms is repeatedly passed through the coil.
また、本発明の還元(−)型変調電磁場処理により鋼鉄製の装置壁面に黒錆が生成するメカニズムは以下のように推定される。
本発明の還元(−)型変調電磁場処理により発生する渦電流の原因となる誘導電場Eが図30(a)に示すように形成され、その誘導電場Eが図30(b)に示すように極大値となり、これが電子供与帯として還元状態となる。
In addition, the mechanism by which black rust is generated on the steel device wall surface by the reduction (-) modulation electromagnetic field treatment of the present invention is estimated as follows.
An induction electric field E that causes eddy currents generated by the reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment of the present invention is formed as shown in FIG. 30 (a), and the induction electric field E is as shown in FIG. 30 (b). It becomes a maximum value, which becomes a reduced state as an electron donating band.
水中の溶存酸素は次式に従ってOHイオンとして働き、次の反応式のように黒錆が生成する。黒錆が生成すると、以後壁面の腐食が進行しないので、黒錆は防食作用がある。
O2+2H2O+4e-→4OH-
Fe2O3(赤錆)→Fe3O4(黒錆)
なお、本発明の還元(−)型変調電磁場処理によって帯電する箇所は水中における水−スケール結晶、水−ガス(空気等)、水−配管内壁等、水−油分等の界面等である。
Dissolved oxygen in water works as OH ions according to the following formula, and black rust is generated as in the following reaction formula. When black rust is generated, the wall corrosion does not proceed thereafter, so black rust has an anticorrosive action.
O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH −
Fe 2 O 3 (red rust) → Fe 3 O 4 (black rust)
The portions charged by the reduction (-) modulation electromagnetic field treatment of the present invention are water-scale crystals in water, water-gas (air, etc.), water-pipe inner walls, water-oil interfaces, and the like.
また、被処理水には各種薬剤が添加されることが多いが、カチオン系薬剤が本出願人の還元(−)型変調電磁場処理を阻害させる薬剤であるので、これを除去した後に還元(−)型変調電磁場処理を行うことが効果的であることを見出し、先に特許出願した(特開2001−259691号公報)。 In addition, various chemicals are often added to the water to be treated. However, since the cationic chemical is a chemical that inhibits the applicant's reduction (-) modulation electromagnetic field treatment, reduction (- ) It has been found that it is effective to perform type modulation electromagnetic field processing, and a patent application has been filed earlier (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-259691).
この現象は次のようなメカニズムで生じると考えられる。
すなわち、カチオン系薬剤がマイナスに帯電する被処理水配管内壁をプラスに帯電させると共に、スケール結晶体表面のプラス荷電力を高め、プラス(配管内壁)対プラス(スケール結晶体)の反発力によって配管内壁面にスケールが付着するのを防止する。また、スケール結晶間の反発力によってスケール結晶体の成長性も抑制する。すなわち、上記防食剤の腐食防止作用は本発明の変調電磁場処理作用でスケール結晶体をマイナスに帯電させて、マイナス帯電の配管内壁と反発させることで防食させることとは正反対の帯電作用に基づくものである。
This phenomenon is considered to occur by the following mechanism.
In other words, the inner wall of the water pipe to be treated, which is charged negatively by the cationic agent, is charged positively, and the positive load on the surface of the scale crystal is increased, and the pipe is driven by the repulsive force of plus (pipe inner wall) vs. plus (scale crystal). Prevents scale from adhering to the inner wall. Further, the growth of scale crystals is also suppressed by the repulsive force between the scale crystals. That is, the anticorrosive action of the anticorrosive agent is based on the oppositely charged action of anticorrosion by negatively charging the scale crystal body and repelling it with the negatively charged pipe inner wall by the modulated electromagnetic field treatment action of the present invention. It is.
カチオン系薬剤としては、界面活性剤、高分子系薬剤とリン酸塩系薬剤を含む防食剤、清缶剤、スケール防止剤、スライム防止剤、帯電防止剤、リンス(乾燥仕上)剤、床ワックス剤、消泡剤及び海生物付着防止剤などの薬剤がある。 Cationic agents include surfactants, anticorrosives containing high molecular weight agents and phosphate agents, canning agents, scale inhibitors, antislime agents, antistatic agents, rinse (dry finish) agents, floor waxes There are drugs such as agents, antifoaming agents, and marine organism adhesion prevention agents.
カチオン系薬剤とは反対にアニオン系薬剤は前記還元(−)型変調電磁場処理を促進させる薬剤であることは、上記推定から容易に想到されることであり、前記特許出願にもこのために食品容器の洗剤などのアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムを積極的に被処理水に添加して、結晶の表面電荷の中性化を促すことでスケール結晶体及び被処理水配管内壁のプラス荷電力を弱める還元(−)型変調電磁場処理を行うことを提案した。 It is easily conceivable from the above estimation that an anionic drug is a drug that promotes the reduction (-) modulation electromagnetic field treatment, as opposed to a cationic drug. An anionic agent such as a container detergent, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or sodium hydroxide is actively added to the water to be treated to promote neutralization of the surface charge of the crystals, thereby causing the scale crystals and the water to be treated. A reduction (-)-type modulated electromagnetic field treatment that weakens the positive load on the inner wall of the pipe was proposed.
本発明の請求項1又は3記載の発明によれば、還元(−)型変調電磁場処理だけでなく、酸化(+)型変調電磁場処理も行える装置を開発できたことにより、前記酸化(+)型変調電磁場処理装置により、被処理水中でスケール結晶化する上で炭酸イオン及び炭酸水素イオンが少なく、過剰のCa2+、Fe3+、Mg2+等の陽イオンが存在する場合は、被処理水のカチオン度が高いときでも、容易にスケール除去などが行えるようになった。
According to the invention described in
この現象は、図31に示すように、本発明の酸化(+)型変調電磁場処理作用でスケール結晶体をプラスに帯電させて、同時に酸化(+)型変調電磁場処理作用は被処理水配管内壁をプラスに帯電させるため、プラス(被処理水配管内壁)対プラス(スケール結晶体)の反発力によって被処理水配管内壁面にスケールが付着するのを防止させるものと推定される。 As shown in FIG. 31, this phenomenon causes the scale crystal to be positively charged by the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment action of the present invention, and at the same time, the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment action is the inner wall of the water pipe to be treated. Is positively charged, it is presumed that the scale is prevented from adhering to the inner wall surface of the water pipe to be treated due to the repulsive force of plus (the inner wall of the water pipe to be treated) versus plus (the scale crystal).
従って、前記した被処理水中にCa2+、Fe3+、Mg2+等の陽イオンが溶解していても、酸化(+)型変調電磁場処理作用でCa2+、Fe3+、Mg2+等の陽イオン含有スケール結晶体の表面のプラス帯電力が増し、同時に酸化(+)型変調電磁場処理作用で被処理水と接する配管壁又は貯留槽壁等の表面がプラスに帯電するので、電気的斥力によって、反発力を生じて、前記壁面などへのスケール付着を防止する。 Thus, Ca 2+ in the water to be treated mentioned above, Fe 3+, be dissolved cations of Mg 2+, etc., Ca 2+ oxide (+) type modulation electromagnetic field treatment effect, Fe 3+, Mg 2 Since the positive band power of the surface of the cation-containing scale crystal such as + increases, and at the same time, the surface of the pipe wall or the storage tank wall in contact with the water to be treated by the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment action is positively charged. The repulsive force is generated by the electric repulsive force to prevent the scale from adhering to the wall surface.
このため、専ら還元(−)型変調電磁場処理した被処理水の浸透性により前記壁面と陽イオン含有スケール結晶体との剥離によっていた前記壁面への陽イオン含有スケール付着防止効果に比べて酸化(+)型変調電磁場処理作用は格段のスケール付着防止効果がある。 For this reason, oxidation (compared to the effect of preventing the cation-containing scale from adhering to the wall surface due to the separation of the wall surface and the cation-containing scale crystal due to the permeability of the treated water treated exclusively by the reduced (−) modulation electromagnetic field) ( The +) type modulation electromagnetic field processing action has a remarkable effect of preventing scale adhesion.
また、当然ながら、酸化(+)型変調電磁場処理のみを行う場合には、還元(−)型変調電磁場処理とは逆にアニオン系薬剤を予め除去した後に酸化(+)型変調電磁場処理を行うことが必要であり、またカチオン系薬剤を添加して処理すると電磁場処理効果がより促進される。 Of course, when only the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment is performed, the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment is performed after removing the anionic agent in advance, contrary to the reduction (−) modulation electromagnetic field treatment. In addition, the treatment with the addition of a cationic agent further promotes the electromagnetic field treatment effect.
このように、本発明の請求項3記載の変調電磁場処理装置によれば、コイル部に通電する交流を還元(−)型と酸化(+)型の2種類の電磁場発生器を切り替えることにより、コイル部において発生する電磁場の被処理流体(被処理水)および、該被処理流体(被処理水)が流れる配管や貯留槽内の壁面(界面)における帯電作用が次の様に異なることが分かる。
(−)帯電作用:還元(−)型(電子を与える作用)変調電磁場発生器による作用
(+)帯電作用:酸化(+)型(電子を奪う作用)変調電磁場発生器による作用
また、請求項8,12及び13記載の発明によれば、コイル部に与える電流信号が還元(−)型と酸化(+)型で、前記配管や貯留槽内の壁面(界面)に対する帯電作用が異なり、さらに被処理水系の前記界面における帯電化の活用メカニズムも大きく異なると考えられるので、逆に、テストピースを用いた机上試験などにより、テストピースの腐食性の判定、顕微鏡による乾燥液滴界面のスケール成分の小結晶化確認テスト(ラボテスト)などを利用して本発明の2種類の変調電磁場発生器に基づく帯電作用が還元(−)型であるのか、酸化(+)型であるかを見極めることができるようになった。
Thus, according to the modulated electromagnetic field processing apparatus of the third aspect of the present invention, by switching between two types of electromagnetic field generators, a reduction (−) type and an oxidation (+) type, for alternating current supplied to the coil portion, It can be seen that the charging action of the fluid to be treated (treated water) of the electromagnetic field generated in the coil section and the wall or interface (interface) in the storage tank through which the fluid to be treated (treated water) flows differs as follows. .
(-) Charging action: Reduction (-) type (action giving electron) Modulation electromagnetic field generator action (+) Charging action: Oxidation (+) type (electron depriving action) Modulation electromagnetic field generator action According to the inventions described in 8, 12, and 13, the current signal applied to the coil portion is a reduction (−) type and an oxidation (+) type, and the charging effect on the wall surface (interface) in the pipe or the storage tank is different. Since the mechanism of charging at the interface of the water system to be treated is also considered to be greatly different, on the contrary, the test piece is tested for corrosiveness by a desktop test, etc. It is possible to determine whether the charging action based on the two types of modulated electromagnetic field generators of the present invention is a reduction (−) type or an oxidation (+) type using a small crystallization confirmation test (lab test) of I can do it now.
すなわち図1と図7に開示した回路構成からなる装置がそれぞれどのようなメカニズムで対象の被処理流体(被処理水)に作用しているのかは推定の域を出ないが、前記テストピースの腐食性テストとテストピースの腐食性の判定、顕微鏡により乾燥液滴界面のスケール成分の小結晶化確認テスト(ラボテスト)などから、逆に図1と図7に記載の回路構成からなる装置が還元(−)型の装置であるか、酸化(+)型の装置であるかを判定できる。 In other words, the mechanism by which the device having the circuit configuration disclosed in FIG. 1 and FIG. 7 is acting on the target fluid to be treated (treated water) does not deviate from the estimation range. From the corrosivity test and the corrosivity determination of the test piece, and the small crystallization confirmation test (lab test) of the scale component at the interface of the dry droplets using a microscope, the apparatus having the circuit configuration shown in FIGS. 1 and 7 is reduced. It can be determined whether it is a (−) type device or an oxidation (+) type device.
また、前記顕微鏡による乾燥液滴界面のスケール成分の小結晶化確認テスト(ラボテスト)で本発明の電磁場処理の効果を確認できるが、前記ラボテストにおいて本発明の還元(−)型電磁場処理と酸化(+)型電磁場処理の効果がある周波数領域では、被処理流体中の粒子は電磁場処理をしない場合を基準(「ゼロ」)として、そのゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を施してない粒子のゼータ電位に比較して、それぞれマイナス側とプラス側に極大値を有する変化量を示すことが判明した。 In addition, the effect of the electromagnetic field treatment of the present invention can be confirmed by a small crystallization confirmation test (lab test) of the scale component at the dry droplet interface by the microscope. In the lab test, the reduction (−) type electromagnetic field treatment of the present invention and oxidation ( +) In the frequency region where the electromagnetic field treatment is effective, the amount of change in the zeta potential of the particles in the fluid to be treated is not subjected to the modulated electromagnetic field treatment with reference to the case where the electromagnetic field treatment is not performed (“zero”). It was found that the amount of change has a maximum value on the minus side and the plus side, respectively, compared to the zeta potential.
すなわち、請求項9及び14記載の発明によれば、本発明の還元(−)型電磁場処理効果がある周波数は、前記マイナス側の極大値を示すゼータ電位の前記変化量が4,000〜6,000Hz及びその近傍にあり、酸化(+)型電磁場処理効果がある周波数は、前記プラス側の極大値を示すゼータ電位の変化量が500Hz及びその近傍と40kHz及びその近傍にあることが推定できる。
That is, according to the inventions of
このように机上試験(ラボテスト)及び/又はゼータ電位の測定によって、性質が不明の被処理水に対して、図1と図7に記載の回路構成からなる2つの装置をいずれの装置を適用すべきかを容易に判定できるようになった。 As described above, any of the two devices having the circuit configuration shown in FIGS. 1 and 7 should be applied to the water to be treated whose properties are unknown by the desktop test (lab test) and / or the zeta potential measurement. It is now possible to easily determine whether or not
また、請求項4記載の発明によれば、酸化(+)型変調電磁場処理において酸化力を適用する場合は、永久磁石を併用することで更に強い酸化作用を得ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the oxidizing power is applied in the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment, a stronger oxidizing action can be obtained by using a permanent magnet together.
請求項1、2、6〜10記載の発明による(a)酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置の単独による電磁場処理、又は請求項3、11〜16記載の発明による(b)酸化(+)型変調電磁場発生器と還元(−)型変調電磁場発生器を併用して、これらを切り替えてコイル部で変調電磁場を発生させる装置による電磁場処理により、あらゆる被処理流体(被処理水)を用いる流路又は貯留槽の壁面でのスケール防止、スケールの除去及びあらゆる流路又は貯留槽の壁面の腐食防止、油含有排水の流路の詰まり防止、アンモニア含有水からのアンモニア臭の脱臭、被処理水のろ過用フィルターの詰まり防止及び被処理水流路又は貯留槽の壁面への海生物付着防止等の効果が得られるようになった。
(A) Electromagnetic field treatment by a single modulated electromagnetic field processing apparatus using an oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator according to the inventions according to
また、請求項4、16記載の発明によれば、酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理において酸化力を適用する場合は、永久磁石を併用することで更に強い酸化作用を得ることができ、上記スケール除去などの効果を更に発揮させることができる。
According to the inventions of
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかに記載の変調電磁場処理装置を用いて、それぞれ被処理流体の態様に応じて被処理流体が流れる流体流路の表面、被処理流体中に浸漬したコイル設置部材表面又は被処理流体が流れる流体流路の近傍に配置したコイル設置部材表面に被処理流体照射用のコイルを巻き付けた構成にすることで、被処理流体に対して適切で、効果的な電磁場処理を行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, using the modulated electromagnetic field processing device according to any one of the first to fourth aspects, the surface of the fluid flow path through which the fluid to be treated flows according to the aspect of the fluid to be treated, The coil installation member surface immersed in the processing fluid or the coil installation member surface arranged in the vicinity of the fluid flow path through which the processing fluid flows has a configuration in which a coil for irradiation of the processing fluid is wound. Appropriate and effective electromagnetic field treatment.
請求項7記載の発明によれば、酸化(+)型の変調電磁場処理の場合には被処理流体中に含まれるアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムを除いて行う又はカチオン系薬剤を添加して被処理流体を電磁場処理することで電磁場処理単独の場合に比べてより効果的に前記流体流路又は前記流体の貯留槽の壁面の錆び、スケール、その他の成分の付着防止及び/又は除去を行うことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, in the case of the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment, the anionic agent, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or sodium hydroxide contained in the fluid to be treated is removed or a cation. Prevents adhesion of rust, scale, and other components of the fluid flow path or the wall of the fluid storage tank more effectively than the case of electromagnetic field treatment alone by adding a system chemical and treating the fluid to be treated with an electromagnetic field treatment And / or removal can be performed.
請求項8記載の発明によれば、酸化(+)型の変調電磁場処理による被処理水の机上試験による結果が良くない場合には、前記被処理流体中に含まれるアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムを除いた後に又は前記被処理流体にカチオン系薬剤を添加した後に、該流体に対して酸化(+)型の変調電磁場処理をすることで、実機で用いる被処理流体に対して無駄なく、効果的に電磁場処理ができる。
According to invention of
請求項9記載の発明によれば、被処理流体に酸化(+)型の変調電磁場処理を施した場合の該被処理流体中の粒子のゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を施してない粒子のゼータ電位に比較してプラス側に極大値を示す周波数及びその近傍の周波数領域で該被処理流体に対して前記酸化(+)型の変調電磁場処理をすることで変調電磁場処理を効果的に行うことができる。 According to the ninth aspect of the invention, the amount of change in the zeta potential of the particles in the fluid to be treated when the fluid to be treated is subjected to the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment is not subjected to the modulated electromagnetic field treatment. By applying the oxidized (+) type modulated electromagnetic field treatment to the fluid to be treated at a frequency having a maximum value on the plus side compared to the zeta potential of the liquid and the frequency region in the vicinity thereof, the modulated electromagnetic field treatment is effectively performed. It can be carried out.
請求項10記載の発明によれば、500Hzとその近傍及び40kHzとその近傍の周波数領域で被処理流体に対して酸化(+)型の変調電磁場処理をすることで、変調電磁場処理を効果的に行うことができる。 According to the tenth aspect of the invention, the modulated electromagnetic field treatment is effectively performed by performing the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment on the fluid to be treated in the frequency range of 500 Hz and the vicinity thereof and 40 kHz and the vicinity thereof. It can be carried out.
請求項11記載の発明によれば、アニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを含有又は添加した被処理流体には還元(−)型変調電磁場処理を行い、一方、カチオン系薬剤を含有又は添加した被処理流体には酸化(+)型変調電磁場処理を行うことで、前記各薬剤添加を含まない変調電磁場処理だけをする場合に比較してより効果的に変調電磁場処理ができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the fluid to be treated containing or added with at least one of an anionic drug, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or sodium hydroxide is subjected to reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment, In addition, by applying an oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment to a fluid to be treated containing or added a cationic drug, modulation is more effectively performed than when only the modulated electromagnetic field treatment without adding each of the chemicals is performed. Electromagnetic field processing is possible.
請求項12記載の発明によれば、還元(−)型の変調電磁場処理による机上試験法による結果が良くない場合には、カチオン系薬剤を除いた後の該被処理流体に対して還元(−)型の変調電磁場処理を行うか、又は前記被処理流体にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを添加した後に該被処理流体に対して還元(−)型の変調電磁場処理をすることで実機に対して無駄なく、効果的に電磁場処理ができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, when the result of the desktop test method using the reduced (−) type modulated electromagnetic field treatment is not good, the reduction (− ) Type modulated electromagnetic field treatment, or after adding at least one of an anionic agent, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, or sodium hydroxide to the fluid to be treated, the reduced (−) type to the fluid to be treated By performing the modulated electromagnetic field processing, it is possible to effectively perform the electromagnetic field processing without wasting the actual machine.
請求項13記載の発明によれば、酸化(+)型の変調電磁場処理による机上試験法による結果が良くない場合には、前記被処理流体中に含まれるアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムを除いた後に該被処理流体に対して酸化(+)型の変調電磁場処理をするで、被処理流体を用いる実機に対して無駄なく、効果的に電磁場処理ができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, when the result of the desktop test method by the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment is not good, the anionic drug, sodium carbonate, sodium bicarbonate contained in the fluid to be treated Further, after removing the sodium hydroxide and performing the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment on the fluid to be treated, the electromagnetic field treatment can be effectively performed without waste on the actual machine using the fluid to be treated.
請求項14記載の発明によれば、前記被処理流体に還元(−)型の変調電磁場処理を施した場合の該被処理流体中の粒子のゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を施してない粒子のゼータ電位に比較してマイナス側に極大値を示す周波数及びその近傍の周波数領域で該被処理流体に対して還元(−)型の変調電磁場処理をすることで変調電磁場処理を効果的に行うことができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the amount of change in the zeta potential of particles in the fluid to be treated when the fluid to be treated is subjected to reduction (-) type modulated electromagnetic field treatment is not subjected to the modulation electromagnetic field treatment. By applying a reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment to the fluid to be treated at a frequency having a maximum value on the minus side compared to the zeta potential of the particle and a frequency region in the vicinity thereof, the modulation electromagnetic field treatment is effectively performed. It can be carried out.
請求項15記載の発明によれば、4,000〜6,000Hzとその近傍の周波数領域で前記被処理流体に対して還元(−)型の変調電磁場処理をすることで、変調電磁場処理を効果的に行うことができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the modulation electromagnetic field treatment is effective by performing the reduction (−) type modulation electromagnetic field treatment on the fluid to be treated in the frequency range of 4,000 to 6,000 Hz and the vicinity thereof. Can be done automatically.
本発明の実施の形態について図面とともに説明する。
本実施例は被処理流体(以下、流体の主成分は水であることがほとんどであるので単に被処理水という)に還元(−)型変調電磁場処理と酸化(+)型変調電磁場処理を選択して行うことができる変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置を利用するものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, a reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment and an oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment are selected for a fluid to be treated (hereinafter, simply referred to as water to be treated because the main component of the fluid is mostly water). Thus, a modulated electromagnetic field processing apparatus using a modulated electromagnetic field generator that can be performed is used.
(A)還元(−)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置
まず、図1に示す還元(−)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置(簡単に「還元型装置」ということがある。)の説明をする。
(A) Modulated Electromagnetic Field Processing Device Using Reduced (−) Modulated Electromagnetic Field Generator First, a modulated electromagnetic field processing device (referred to simply as “reduced device”) using the reduced (−) modulated electromagnetic field generator shown in FIG. Explain.)
図1において、スイープ信号発振回路から連続可変周波数発生回路にスイープ信号が所定時間間隔で発振され、周波数が変化しながら波形整形増幅回路に出力される。このとき連続可変周波数発生回路には周波数幅設定回路と中心周波数設定回路からの出力が入り、それぞれ周波数の幅の中心周波数が設定される。波形整形増幅回路では、レベル設定回路で電磁場強度を設定し、その後、電力増幅回路で適切な大きさの電力を得てコイル部に出力する。 In FIG. 1, a sweep signal is oscillated from a sweep signal oscillation circuit to a continuous variable frequency generation circuit at a predetermined time interval, and is output to a waveform shaping amplifier circuit while changing the frequency. At this time, the continuous variable frequency generation circuit receives outputs from the frequency width setting circuit and the center frequency setting circuit, and the center frequency of the frequency width is set. In the waveform shaping amplifier circuit, the electromagnetic field strength is set by the level setting circuit, and then an electric power of an appropriate magnitude is obtained and output to the coil unit by the power amplifier circuit.
なお、電磁場強度とは空間における電磁波の強さを意味し、単位は[V/m]又は[A/m]である。測定方法は使用目的により使い分けるが、本発明においては[A/m]である(Vは電圧、Aは電流、mは長さ)。コイルに流す電流に比例し、センサーを置いた所での磁界の大きさをこの場合の電磁波の強さ又は強度としている。 The electromagnetic field strength means the strength of electromagnetic waves in space, and the unit is [V / m] or [A / m]. Although the measurement method is properly used depending on the purpose of use, in the present invention, it is [A / m] (V is voltage, A is current, and m is length). The magnitude of the magnetic field at the place where the sensor is placed is proportional to the current passed through the coil, and the intensity or strength of the electromagnetic wave in this case.
この還元(−)型装置は、20Hz〜1MHzの帯域で連続的に周波数が時間的に変化する方形波の変調交流電流を被処理水流路に巻いたコイルに流す変調電磁場処理装置であり、当該装置により発生する電流により誘起される電磁界により前記水流路を流れる被処理水を処理するものである。 This reduction (-) type device is a modulated electromagnetic field treatment device for flowing a square-wave modulated alternating current whose frequency continuously changes in time in a band of 20 Hz to 1 MHz through a coil wound around the water channel to be treated. The water to be treated flowing in the water flow path is treated by an electromagnetic field induced by a current generated by the apparatus.
この還元(−)型装置から発生する電流を、例えば400msサイクル(任意可変可能)で順次周波数を変えてコイル部に流すと、図2に示す電磁場強度が得られる。なお、図2は周波数に対する電磁場強度のイメージ図であり、6×10-3ガウスの電磁場強度で約4,000〜6,000Hzの周波数帯にピーク値を有する主要周波数を示す。また、前記電磁場強度はコイル2に流す電流値に比例してその大きさが変化する。
P=K×i2×t
P:被処理水液体への変調電磁場照射エネルギー[W]
i:コイルに流れる電流[A]
t:照射時間[秒]
K:定数[H/m3]
前記図2に示す電磁場強度のピーク値を示す周波数付近で水中に含まれる粒子のゼータ電位の変化量が図3に示すように変調電磁場処理を行わない場合(未処理時)のゼータ電位(ゼロ値)に比べて大きく低下した値を示すことが分かった。なお粒子のゼータ電位の変化については後述する。
When the current generated from the reduction (-) type device is sequentially passed through the coil section with the frequency changed, for example, in a cycle of 400 ms (optionally variable), the electromagnetic field strength shown in FIG. 2 is obtained. FIG. 2 is an image diagram of the electromagnetic field strength with respect to the frequency, and shows the main frequency having a peak value in a frequency band of about 4,000 to 6,000 Hz with an electromagnetic field strength of 6 × 10 −3 Gauss. The electromagnetic field strength changes in proportion to the value of the current flowing through the
P = K × i 2 × t
P: Modulated electromagnetic field irradiation energy [W] to the water to be treated
i: Current flowing in the coil [A]
t: Irradiation time [seconds]
K: Constant [H / m 3 ]
The zeta potential (zero) when the modulated electromagnetic field treatment is not performed (when untreated) as shown in FIG. 3 is the amount of change in the zeta potential of particles contained in water near the frequency at which the peak value of the electromagnetic field intensity shown in FIG. It was found that the value was greatly reduced as compared to (value). The change in the zeta potential of the particles will be described later.
次にコイル部の配置について説明する。
図4には被処理水配管1の外側にコイル2を設置する例を示す。コイル部2は被処理水が流れる配管1の外側へ設置され、該コイル2部へ還元(−)型変調電磁場発生器3から変調電磁波を流すとコイル部2より発生する変調電磁場が配管1を透過して被処理水に照射される。配管1の材質によっては電磁波の透過量が異なり、鋼鉄管<ステンレス管<塩化ビニル管の順に電磁波透過量は多くなる。透過率の悪い材質に対してはコイル電流値を増加させて被処理水に必要な変調電磁波量を確保する。
Next, arrangement | positioning of a coil part is demonstrated.
FIG. 4 shows an example in which the
図5には投げ込み式のコイル部2とコイル部2へ電流を流す還元(−)型変調電磁場発生器3を有する投込み照射型の変調電磁場処理装置を示す。処理対象の液体槽4(主に水を主成分とする液であるので、以下「水槽」ということがある)内に、例えば塩化ビニール管からなるコイル設置部材にコイルを巻いたコイル部2を投込み、コイル部2より発生する変調電磁場を水槽4内の液体に作用させる。
FIG. 5 shows a throw-irradiation type modulated electromagnetic field processing apparatus having a throwing
本発明者らは、図4に示すような、被処理水が流れる配管1の外側にコイルを巻く方法では、配管1の電磁波透過性が良くない場合には配管1内部を通過する被処理水への電磁場の作用が著しく低下することを見出した。特に、配管1の材質として、鋼鉄管、鋳鉄管、ステンレス管等の金属材質からなる配管1を用いる場合には、電磁波の透過性が悪く、被処理水への電磁場の作用が著しく低下することが判った。そこで、このような場合には、コイル部2を水槽4内の被処理水中に浸漬した投込み照射型の変調電磁場発生器により被処理水を処理する方法を実施した。図5(a)に示す投込み照射型の変調電磁場処理装置の変調電磁場発信部を図5(b)に示すように絶縁性の合成樹脂製のケース5内に密封することが効果的である。
In the method of winding a coil around the
図5に示すコイル部2を水槽4内に投げ込む方式のコイル部2は、図4の被処理水配管1にコイルを巻く方法と比較して配管1の材質に左右されないで電磁場を被処理水に有効に作用させることができる。また、図5に示す方法は図4に示す方法に比べて単位時間当たりの電磁波の照射エネルギーが高い。このように変調電磁波による照射エネルギーが高いため、投げ込み方式のコイル部2により発生させる電磁場強度は小さくても良い。
The
また、被処理水に対する還元力及び酸化力を促進させる変調電磁場を作用させる手段として、図5に示す被処理水が一時的に貯留される水槽4等を有する場合には、コイル部2の投込み照射型の変調電磁場処理装置を採用することで、図4に示す方法に比較して効率的な変調電磁場処理が可能となる。
In addition, as a means for applying a modulated electromagnetic field that promotes a reducing power and an oxidizing power for the water to be treated, when the
図5に示すように水槽4内の被処理水中に投込み照射型の変調電磁場処理装置のコイル部2を浸漬しておくと、変調電磁場処理装置から発する変調電磁場エネルギーは全て被処理水に供給されるのでエネルギーのロスがない。しかも、図4の配管1内を流れる被処理水とは異なり、水槽4内に被処理水が滞留しているので長時間の電磁波を照射できる。このため、電磁波の照射時間の制御が容易になる。
なお、変調電磁場の処理効果判定は従来より用いている図20に示す机上テスト(ラボテスト)による顕微鏡判定を行うことができる。
As shown in FIG. 5, when the
Note that the processing effect determination of the modulated electromagnetic field can be performed using a conventional microscope test (lab test) shown in FIG.
図6には外部照射方式のコイル部を示す。
図6(a)は外部照射方式コイル部2を被処理水配管1の外側に位置するコイル部2から変調電磁波を照射するものであり、図6(b)は水槽4内の水面より上側に設置するコイル部2から被処理水に変調電磁波を照射する様子を示す。
FIG. 6 shows an external irradiation type coil section.
FIG. 6 (a) irradiates the external irradiation
以上図4〜図6に示すコイル部2からの変調電磁場処理方法のうち、最も少ない電磁場強度で処理が可能な方法は図5に示す投げ込み式である。透過させる物質の影響を受けず、直接、水に照射させることが可能である。
Among the methods for processing the modulated electromagnetic field from the
以上の還元(−)型装置を用いる変調電磁場処理は、次のような用途に用いられる。
(a)被処理水を用いて壁面にスケールが付着し易い性質又は壁面が腐食性を有する設備へ適用することが最も適している。
特に、被処理水の性質として壁面に対して腐食性を有する場合には壁面を構成する、例えば鋼材の腐食防止を行う必要がある。このような腐食性を有する被処理水を扱う設備に還元(−)型変調電磁場処理が有効である。また、被処理水と(−)帯電性薬剤との併用により還元(−)型変調電磁場処理の相乗効果を生む。
The modulated electromagnetic field processing using the above reduction (-) type device is used for the following applications.
(A) It is most suitable to apply to the property which a scale tends to adhere to a wall surface using a to-be-processed water, or the wall surface is corrosive.
In particular, when the water to be treated is corrosive to the wall surface, it is necessary to prevent the corrosion of the steel material that constitutes the wall surface, for example. Reduction (-) type modulated electromagnetic field treatment is effective for facilities that handle such treated water having corrosive properties. In addition, the combined use of the water to be treated and the (−) charging agent produces a synergistic effect of the reduction (−) type modulation electromagnetic field treatment.
但し、一般的な水処理剤は(+)帯電性のものが多く、このような(+)帯電性の水処理剤が混入した場合は還元(−)型電磁場処理が阻害される(このような還元(−)型電磁場処理が効果的に行われないことを、本明細書では「阻害性がある」という)。 However, many common water treatment agents are (+) chargeable, and when such (+) chargeable water treatment agents are mixed, reduction (-) type electromagnetic field treatment is hindered (such as In the present specification, it is referred to as “inhibitory” that effective reduction (−) type electromagnetic field treatment is not performed.
(b)工場排水、生活排水、アンモニア含有水などの各種被処理水が流れる配管又は水槽を構成する壁面の浄化に利用され、該壁面の防錆、海生物の付着防止、配管の付着物による詰まり防止、アンモニア臭気の消臭に利用できる。
(c)残コンクリートの消泡、固液分離膜の延命作用などにも利用可能である。
(B) Used for purification of pipes or water walls that make up various treated water such as factory effluents, domestic sewage, ammonia-containing water, etc. It can be used for clogging prevention and deodorization of ammonia odor.
(C) It can also be used for defoaming residual concrete and extending the life of solid-liquid separation membranes.
(B)酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置
次に、図7に示す酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置(簡単に「酸化型装置」ということがある。)の説明をする。
図7において、OSCからの信号を任意の周波数の信号に変換するための分周器11a、11bと2系統へ信号を分ける分配器12a、12bを通し、R系統ゼネレータ13a又はS系統ゼネレータ13bに電気的に掛け合わせた後、それぞれ電力増幅器14a、14bによりコイル部(図示せず)に出力する。この時、信号の流れとして同一構成で2系統を持ち、例えば一つの分配器12aからの信号を波形ゼネレータ13a、13bに送ることによる同期型とそれぞれ独立した系統(図7の上段と下段)で信号をそれぞれ波形ゼネレータ13a、13bに送る非同期型を選択可能である。
(B) Modulated electromagnetic field processing apparatus using oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator Next, a modulated electromagnetic field processing apparatus using the oxidation (+) type modulation electromagnetic field generator shown in FIG. There is an explanation.)
In FIG. 7, frequency dividers 11a and 11b for converting a signal from the OSC into a signal of an arbitrary frequency and
この酸化(+)型装置は、コイル部に方形波にサイン波を乗せた変調電磁場信号を間欠的に流すものである。
前記変調電磁場信号の周波数は0.5kHzの他に10又は20,40,60,・・・、200kHz等の中から、任意の周波数の信号を1以上の任意の数だけ、組み合わせて変調した信号を出力して被処理水に流す。4〜6種の周波数信号を組み合わせて使用することが望ましい。
This oxidation (+) type device intermittently sends a modulated electromagnetic field signal in which a sine wave is placed on a square wave in a coil part.
The frequency of the modulated electromagnetic field signal is a signal modulated by combining any number of signals having an arbitrary frequency from 1 or any number of 10 or 20, 40, 60,. Is output to the treated water. It is desirable to use a combination of 4 to 6 frequency signals.
図9にはA、B及びCの3種類の周波数信号を20ms毎の時間間隔で組み合わせて使用した場合の電磁場強度の時間変化を示す。図9に示すようにコイルに流す電流値に比例して発生電磁場強度は変化するので、3種類の電磁場を組み合わせることで3つのピーク値を有する電磁場強度信号が定期的に発生する。使用する周波数は複数種類を組み合わせて、図9のように複数段変化させるが、1種類の周波数を用いても良い。また、図9では20msの時間間隔で同一周波数の電磁波信号を繰り返して出力しているが、この時間間隔も任意に可変できる。また、発生する電磁場強度は選択する周波数ごとに任意可変可能であり、さらにA、B及びCの少なくとも1以上の周波数を組み合わせた信号を出力しても良い。 FIG. 9 shows the time variation of the electromagnetic field intensity when three types of frequency signals A, B, and C are used in combination at a time interval of 20 ms. As shown in FIG. 9, the generated electromagnetic field strength changes in proportion to the value of the current flowing through the coil. Therefore, an electromagnetic field strength signal having three peak values is periodically generated by combining three types of electromagnetic fields. A plurality of types of frequencies to be used are combined and changed in a plurality of stages as shown in FIG. 9, but one type of frequency may be used. In FIG. 9, electromagnetic wave signals having the same frequency are repeatedly output at a time interval of 20 ms, but this time interval can also be arbitrarily changed. The generated electromagnetic field intensity can be arbitrarily changed for each frequency to be selected, and a signal combining at least one frequency of A, B, and C may be output.
この酸化(+)型装置から発生する電流を、例えば400msサイクル(任意可変可能)で順次周波数を変えてコイル部に流すと、図8に示す電磁場強度が得られる。なお、図8は周波数に対する電磁場強度のイメージ図であり、電磁場強度は0.5kHz及びその近傍と40kHz及びその近傍にピーク値を有する。 When the current generated from this oxidation (+) type device is passed through the coil section while changing the frequency sequentially, for example, in a cycle of 400 ms (optionally variable), the electromagnetic field strength shown in FIG. 8 is obtained. FIG. 8 is an image diagram of the electromagnetic field strength with respect to frequency, and the electromagnetic field strength has a peak value at 0.5 kHz and its vicinity and at 40 kHz and its vicinity.
また、前記0.5kHz及びその近傍と40kHz及びその近傍の周波数では図3に示すように、水中に含まれる酸化チタン微粒子のゼータ電位の変化量が変調電磁場処理を行わない場合(未処理時)のゼータ電位(ゼロとすると)に比べてプラス側に増加した値を示すことが分かった。 Further, as shown in FIG. 3, when the zeta potential change amount of the titanium oxide fine particles contained in the water is not subjected to the modulated electromagnetic field treatment at the frequency of 0.5 kHz and the vicinity thereof and the frequency of 40 kHz and the vicinity thereof (when not processed). It was found that the value increased on the positive side compared to the zeta potential (assuming zero).
このことから酸化(+)型電磁場処理効果がある周波数は、前記プラス側の極大値を示すゼータ電位の変化量が0.5kHz及びその近傍と40kHz及びその近傍にあることが判明した。 From this, it has been found that the frequency with the oxidation (+) type electromagnetic field treatment effect has the change amount of the zeta potential indicating the positive maximum value at 0.5 kHz and its vicinity, and at 40 kHz and its vicinity.
また、酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置と永久磁石(電磁石)との組合せにより更に被処理水に対する酸化力(+)を増加させることができる。詳細は後述の(D)で述べる。 Further, the combination of a modulated electromagnetic field treatment device using an oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator and a permanent magnet (electromagnet) can further increase the oxidizing power (+) for the water to be treated. Details will be described later in (D).
なお、前記酸化(+)型変調電磁場処理装置コイル部2は前記還元(−)型装置と同じく図4〜図6と同じように、水配管外側にコイルを設置する方式、投げ込み式のコイル部を水槽内の被処理水内に配置する方式及び被処理水の外部に設けたコイル部から被処理水を照射する方式がある。
The oxidation (+) type modulation electromagnetic field processing
最も効率的な酸化(+)型変調電磁場処理は還元(−)型と同様に投げ込み式である。これは、コイルを巻いた電磁波を透過させる配管の材質等の影響を受けず、直接、電磁波を被処理水に作用させることが可能なためである。 The most efficient oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment is a throw-in type as in the reduction (−) type. This is because the electromagnetic wave can be directly applied to the water to be treated without being affected by the material of the pipe that transmits the electromagnetic wave wound with the coil.
酸化(+)型装置の用途は、被処理水を扱う配管又は水槽などの設備の壁面にスケール性付着物が形成される場合に適用できる。特に、カルシウムやマグネシウム系スケールに対して酸化(+)型の変調電磁場処理が有効である。また、下記(a)、(b)の用途でカチオン系薬剤の添加が必要な場合には、酸化(+)型変調電磁場処理が有効である。
(a)工場排水、生活排水、アンモニア含有水などの各種被処理水が流れる配管又は水槽を構成する壁面の浄化及び前記壁面の防錆、海生物の付着防止、配管の付着物による詰まり防止、アンモニア臭気の消臭
(b)残コンクリートの消泡、固液分離膜の延命
但し、腐食されやすい設備には防食を目的として還元(−)型変調電磁場処理が適している。
The use of the oxidation (+) type apparatus can be applied when a scale deposit is formed on the wall surface of equipment such as a pipe or a water tank that handles water to be treated. In particular, an oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment is effective for calcium and magnesium-based scales. Further, when the addition of a cationic drug is necessary for the following uses (a) and (b), the oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment is effective.
(A) Purification of wall surfaces constituting pipes or water tanks through which various treated water such as factory waste water, domestic waste water, ammonia-containing water flows, etc., rust prevention of the wall surfaces, prevention of adhesion of marine organisms, prevention of clogging by deposits on the pipes, Deodorization of ammonia odor (b) Defoaming of residual concrete, life extension of solid-liquid separation membrane However, reduction (-) modulation electromagnetic field treatment is suitable for corrosion protection equipment for the purpose of corrosion protection.
なお、還元(−)型変調電磁場処理ではむしろスケール除去に悪影響があった一般的水処理剤に多い(+)帯電性のカチオン系薬剤を含む被処理水に対して、酸化(+)型の変調電磁場処理を行うと、問題無くスケール除去が行える。これはむしろ、カチオン系薬剤添加と酸化(+)型変調電磁場処理との相乗作用によりカチオン系薬剤の注入率を低減させることができる。 It should be noted that the reduction (−) type modulation electromagnetic field treatment has a negative effect on the removal of scale, but is more common to general water treatment agents (+) than water to be treated containing a cationic cationic agent. If the modulated electromagnetic field processing is performed, the scale can be removed without any problem. Rather, the injection rate of the cationic drug can be reduced by the synergistic action of the cationic drug addition and the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment.
酸化(+)変調電磁場処理の適用例を以下に説明する。
本実施例は図10に示す焼却炉16とその排ガス流路17の冷却設備における高濃度カルシウム(Ca)のスケール付着対策を行ったものである。図10の焼却炉16の壁面に設けたウオータージャケット及び焼却炉16から排出する排ガス流路17の壁面に設けたウオータージャケットを冷却する冷却水配管18を設ける。該冷却水配管18は井戸水が補給される補給水タンク20に戻された後、冷却塔21で冷却され、再び焼却炉16とその排ガス流路17の冷却に使用される。
An application example of the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment will be described below.
In this embodiment, measures against scale adhesion of high-concentration calcium (Ca) in the
補給水タンク20と冷却塔21との間の冷却水配管と補給水タンク20と焼却炉16との間の冷却水配管にコイル部2、2を設けた酸化(+)型変調電磁場発生器6、6を設ける。
An oxidation (+) type modulated
変調電磁場処理をしない場合は、上記焼却炉16とその排ガス流路17の冷却設備では、井水中の全硬度が高く、使用する設備の井戸水と接する壁面にスケールが付着し易い(これをスケール性が高いという)水であったため、軟水器を用いてカルシウムやマグネシウムの硬度成分を予め除去していた。しかし、それでも冷却水の濃縮度が高い排ガス冷却部では「スケール性」が高かった。前記スケールはシリカスケールおよび軟水器からリークするカルシウム等の硬度成分によるスケールである。
When the modulated electromagnetic field treatment is not performed, the cooling equipment for the
井戸水はpH7.4、導電率350μS/cm、全硬度70mg/リットル、シリカ含有量35mg/リットルの物性を有し、冷却水はpH10.5、導電率5000μS/cm、全硬度900mg/リットル、シリカ含有量420mg/リットルであった。
Well water has physical properties of pH 7.4, conductivity 350 μS / cm,
酸化(+)型変調電磁場処理は配管内径100mmに巻いたコイル部2に1.0A、主要周波数40kHzの変調交流電流を流す条件で行った。
The oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment was performed under the condition that a modulated alternating current of 1.0 A and a main frequency of 40 kHz is passed through the
酸化(+)変調電磁場処理の開始前と処理後の焼却炉の冷却部におけるスケール付着状況を比較して図11及び図12に示す。
焼却炉16の冷却部における酸化(+)変調電磁場処理開始前のスケール付着状況を図11(a)(焼却炉16の冷却部上部)、図11(b)(焼却炉16の冷却部の側面)に示し、酸化(+)変調電磁場処理後のスケール付着状況を図12(a)(焼却炉16の冷却部の上部)、図12(b)(焼却炉16の冷却部の側面)にそれぞれ示す。処理開始前のスケールが著しく付着している状況であったのが、約3ヶ月間にわたり前記電磁場処理を実施した結果、図12に示すようにスケール付着物が除去されたことを確認した。
FIG. 11 and FIG. 12 show a comparison of the scale adhesion state in the cooling part of the incinerator before the start of the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment and after the treatment.
FIG. 11 (a) (upper part of cooling part of incinerator 16) and FIG. 11 (b) (side surface of cooling part of incinerator 16) show the state of scale adhesion before the start of the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment in the cooling part of incinerator 16. ) And the state of scale adhesion after the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment is shown in FIG. 12A (upper part of the cooling part of the incinerator 16) and FIG. 12B (side surface of the cooling part of the incinerator 16), respectively. Show. It was confirmed that the scale deposits were removed as shown in FIG. 12 as a result of carrying out the electromagnetic field treatment for about 3 months.
処理開始前と比較し、白色のCaスケール付着物は剥離・除去されているのが判る。また、酸化(+)変調電磁場処理の酸化・溶解作用により短期間でのスケール除去効果が確認された。
なお、還元(−)型変調電磁場処理を約3ヶ月間実施したがスケール付着防止に対しても無効であった。
It can be seen that the white Ca scale deposit is peeled off and removed as compared to before the start of the treatment. Moreover, the scale removal effect in a short period was confirmed by the oxidation / dissolution action of the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment.
In addition, although reduction (-) type | mold modulation electromagnetic field processing was implemented for about 3 months, it was ineffective also with respect to scale adhesion prevention.
(C)還元(−)・酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理装置
図13に示すように、この変調電磁場処理装置は、前記還元(−)型変調電磁場発生器3と酸化(+)型変調電磁場発生器6を並列配置して各変調電磁場発生器3、6から切替器7を介して両方の変調電磁場発生器3、6に共通して使用できるコイル部2に通電させる構成である。
(C) Modulated electromagnetic field processing apparatus using reduction (-) / oxidation (+) type modulation electromagnetic field generator As shown in FIG. 13, this modulation electromagnetic field processing apparatus includes the reduction (-) type modulation
従って、還元(−)型変調周波数又は酸化(+)型変調周波数のいずれかの変調周波数を選択して使用できるので、被処理水の性質に応じて両方を切り替えて使用する。 Therefore, either the reduction (−) type modulation frequency or the oxidation (+) type modulation frequency can be selected and used, so that both are switched and used according to the properties of the water to be treated.
例えば、既存設備におけるCa系やMg系のスケール付着が激しく、これらの成分からなるスケール除去を目的として酸化(+)型変調電磁場処理を行い、スケール除去がほぼ完了した時点で還元(−)型変調電磁場処理に切り替えて、配管などの壁面の鋼材の腐食を抑えることができる。特に、冷却設備等ではほとんどの場合、鋼材が使用されており、配管及び銅製熱交換器等に対しての腐食防止作用が効果的に行える。 For example, Ca and Mg-based scales adhere to existing equipment, and oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment is performed for the purpose of removing scales composed of these components, and reduction (-) type is performed when scale removal is almost completed. By switching to the modulated electromagnetic field treatment, corrosion of the steel material on the wall surface such as piping can be suppressed. In particular, steel materials are mostly used in cooling facilities and the like, and can effectively prevent corrosion of pipes and copper heat exchangers.
(D)還元(−)型変調電磁場処理と酸化(+)型変調電磁場処理の違い
(D−1)机上試験(テストピース腐食試験)
この机上試験の目的は前記還元(−)型と酸化(+)型変調電磁場処理による還元力と酸化力を比較すること又はそれぞれ還元力と酸化力を高める方法を検討することである。
(D) Difference between reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment and oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment (D-1) Desktop test (test piece corrosion test)
The purpose of this desktop test is to compare the reducing power and oxidizing power by the reduction (-) type and oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment, or to examine a method for increasing the reducing power and oxidizing power, respectively.
図14に示す容量15Lの水槽4に東京都上水を入れ、50mm×90mm×2mm厚のテストピース9を上水中に浸漬させ、本発明の投げ込み式コイル部2を用いる変調電磁場処理装置で上水の変調電磁場処理を行い、時間経過による水のORP(酸化還元電位)を測定する。鉄の腐食進行と共に上水のORPは低下するので、単位時間当たりのORP低下量が大きい程、テストピース9の腐食速度が大きいことを示す。
Tokyo water is poured into a
図15には下記表1の条件でテストピースの腐食速度の試験を行ったときのORPの6時間までの経過を示す。 FIG. 15 shows the ORP up to 6 hours when the test piece corrosion rate was tested under the conditions shown in Table 1 below.
[表1]
A : 還元(−)型変調電磁場処理 コイル電流値 3.50Aイ)
B : 酸化(+)型変調電磁場処理 コイル電流値 1.00Aロ)
C : B+永久磁石(MG)4000G(ガウス)(40kHz)ロ)
D : B+永久磁石(MG)6000G(ガウス)(40kHz)ロ))
E : コイル有りハ)+永久磁石(MG)4000G(ガウス)
F : コイル有りハ)+永久磁石(MG)6000G(ガウス)
G : コイル無し +永久磁石(MG)4000G(ガウス)
上記イ)は40kHz変調周波数、上記ロ)は0.5kHzの周波数を共通として、20,30,40,50,80,120kHzの全て又は単独又は任意の複数の周波数を選択する。上記ハ)はコイルに電流は流さない。
[Table 1]
A: Reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment Coil current value 3.50 A b)
B: Oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment Coil current value 1.00 A )
C: B + Permanent magnet (MG) 4000G (Gauss) (40 kHz) b)
D: B + permanent magnet (MG) 6000G (Gauss) (40 kHz) b))
E: With coil C) + Permanent magnet (MG) 4000G (Gauss)
F: With coil C) + Permanent magnet (MG) 6000G (Gauss)
G: No coil + Permanent magnet (MG) 4000G (Gauss)
The above a) is 40 kHz modulation frequency, and the above b) is 0.5 kHz in common, and all of 20, 30, 40, 50, 80, 120 kHz or a single or arbitrary plural frequencies are selected. In c), no current flows through the coil.
図15から明らかな通り、上水の変調電磁場処理をしていない場合(未処理:X)と比較して変調電磁場処理をした場合には、A〜Fの全ての処理方法にてテストピース9の腐食速度の増加が確認された。
As is clear from FIG. 15, when the modulated electromagnetic field treatment is performed as compared with the case where the modulated water electromagnetic field treatment is not performed (untreated: X), the
還元(−)型と酸化(+)型の変調電磁場処理を比較すると、酸化(+)型変調電磁場処理の方が腐食速度が大きい。
両方(酸化(+)型と還元(−)型)の変調電磁場処理によるテストピース9の腐食速度は異なり、テストピース9の腐食速度が大きい方を本発明者らは、酸化(+)型変調電磁場処理と命名した。
When comparing the reduced (−) type and the oxidized (+) type modulated electromagnetic field treatment, the oxidized (+) type modulated electromagnetic field treatment has a higher corrosion rate.
The corrosion rate of the
図15によれば、変調電磁場処理と永久磁石を用いない場合(未処理:X)に比較して永久磁石(MG)(線F)、還元(−)型と酸化(+)型の変調電磁場処理(A、B)の方が腐食が進行している。また、酸化(+)型変調電磁場処理に永久磁石を付加させる(C、D)と、テストピース9の腐食速度は更に増加し、MG4000G(C)と6000G(D)では6000Gの方が腐食速度を増加させる。永久磁石単独で電磁波を照射した場合(G)も時間が遅れながら腐食性を示す。
According to FIG. 15, the modulated electromagnetic field treatment and the permanent electromagnetic (MG) (line F), reduced (−) type and oxidized (+) type modulated electromagnetic field compared with the case where no permanent magnet is used (untreated: X). Corrosion proceeds in the treatment (A, B). Moreover, when a permanent magnet is added to the oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment (C, D), the corrosion rate of the
さらに、コイルを巻いて永久磁石4000Gを付加させた場合(E)には初期の腐食速度は遅いが、時間が経過すると腐食速度が速くなる。これはコイル無しで永久磁石4000Gだけを用いた場合(G)も同じであった。ただし、コイルを巻いて6000Gの永久磁石を用いた場合(F)とコイルを巻いて4000Gの永久磁石を用いた場合(G)に比べて極端に腐食速度がおそくなる。 Furthermore, when the permanent magnet 4000G is added by winding a coil (E), the initial corrosion rate is slow, but the corrosion rate increases with time. This was the same when using only permanent magnet 4000G without a coil (G). However, the corrosion rate is extremely slow compared to the case where a coil is wound and a 6000G permanent magnet is used (F) and the case where a coil is wound and a 4000G permanent magnet is used (G).
これらのことからに次のことが判明した。
1)永久磁石(MG)を併用することによって酸化(+)型変調電磁場処理の酸化力が促進される。
2)酸化(+)型変調電磁場処理に永久磁石を付加させる場合(C、D)は、コイルを巻いて永久磁石4000Gを付加させた場合(E)又はコイル無しで永久磁石4000Gだけを用いた場合(G)に比較して、腐食速度が早期に速くなり、より酸化促進効果が高い。
From these, the following was found.
1) By using a permanent magnet (MG) in combination, the oxidizing power of oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment is promoted.
2) When a permanent magnet is added to the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment (C, D), when a permanent magnet 4000G is added by winding a coil (E), or only the permanent magnet 4000G is used without a coil. Compared to the case (G), the corrosion rate is increased early, and the oxidation promoting effect is higher.
また、図16、図17及び図18は変調電磁場処理をしていない場合(未処理)と表1のA、Dの条件で20日間連続して変調電磁場処理した後のテストピース9の腐食の程度を示す写真である。
16, 17, and 18 show the corrosion of the
図16の未処理のテストピースでは腐食が進み、テストピース9の表面は柔らかい鉄水酸化物を形成している。下地が露出し易く、腐食進行しているのが判る。また、図17に示す還元(−)型変調電磁場処理後のテストピースでは下地には黒色を呈する強固な黒錆被膜が形成されていて、これは赤錆を還元して形成された黒錆であり、腐食が止まっていることを示している。この結果は図15で還元(−)型変調電磁場処理(A)では未処理(X)に比べてテスト開始後6時間では腐食が進んでいたのに対して20日間経過後は腐食の進行が停止することを示している。
In the untreated test piece of FIG. 16, the corrosion progresses, and the surface of the
また、図18に酸化(+)型変調電磁場処理と永久磁石(MG)を併用したテストピースの表面を示すが、変調電磁場未処理の場合と同様にテストピース9の下地が露出し易く、表面に形成されている鉄水酸化物量が少ない。これは上記酸化(+)型変調電磁場処理と永久磁石(MG)の併用による酸化力が強く、水への鉄溶解が進んだことを示すものであり、強いイオン化の作用を有することが判る。
FIG. 18 shows the surface of a test piece in which an oxidation (+)-type modulated electromagnetic field treatment and a permanent magnet (MG) are used together. The surface of the
次に前記酸化(+)型変調電磁場処理における周波数を変化させて最も酸化力の大きい周波数を求める実験を行った。
この実験は図14に示す水槽4に東京都上水15Lを入れて、その中に投げ込み式コイル部2を浸漬し、酸化(+)型変調電磁場処理装置に6000ガウスの永久磁石(MG)を併用して周波数を20、30、40、50、80及び120kHzにそれぞれ単独又はこれらの周波数を混合して上水を処理した場合の上水のORP(酸化還元電位)変化を試験した。
Next, an experiment was performed in which the frequency in the oxidation (+)-type modulated electromagnetic field treatment was changed to obtain a frequency having the largest oxidizing power.
In this experiment, 15 L of Tokyo water is put in the
その結果を図19(a)の経過時間に対するOPR値と図19(b)の5時間後のORP値に示す。6000ガウスの永久磁石(MG)と併用した周波数を20、30、40、50、80及び120kHzとした場合の折れ線をそれぞれa、b、c、d、e、fで示し20Hz〜120kHzを図9に示すように組み合わせて出力した場合を折れ線gで示す。 The results are shown in the OPR value with respect to the elapsed time in FIG. 19A and the ORP value after 5 hours in FIG. 19B. When the frequency used in combination with a 6000 gauss permanent magnet (MG) is 20, 30, 40, 50, 80 and 120 kHz, the broken lines are indicated by a, b, c, d, e and f, respectively, and 20 Hz to 120 kHz are shown in FIG. A broken line g indicates the case of output in combination as shown in FIG.
図19に示すように、40kHzが最もORPが低下した。すなわち、酸化(+)型変調電磁場処理において酸化力を適用する場合は、約40kHz付近の単独周波数とMGを併用することで更に強い酸化作用を得ることができることが判った。なお、20〜120kHzの混合時はそれぞれの周波数を単独で処理した場合のほぼ平均値となっていることからも周波数による酸化力の違いを示すものと考えられる。
なお、0.5kHzの周波数での酸化力については図19(a)には示していない。
As shown in FIG. 19, the ORP decreased most at 40 kHz. That is, it was found that when oxidizing power is applied in the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment, a stronger oxidizing action can be obtained by using a single frequency in the vicinity of about 40 kHz and MG. In addition, it is thought that the difference of the oxidizing power by a frequency is also shown from the fact that the average value is obtained when each frequency is processed independently when mixing at 20 to 120 kHz.
Note that the oxidizing power at a frequency of 0.5 kHz is not shown in FIG.
(D−2)机上試験(乾燥液滴界面視察によるラボテスト)
本出願人の特許である特許第3247942号公報に記載の変調電磁場処理が対象とする被処理水に有効に作用するか否かを机上試験(ラボテスト)で行う方法を紹介した。
(D-2) Desktop test (lab test by inspection of dry droplet interface)
A method of performing a desktop test (lab test) to determine whether the modulated electromagnetic field treatment described in Japanese Patent No. 3247842, which is the patent of the present applicant, effectively acts on the water to be treated is introduced.
前記ラボテストは、経過時間に対して周波数が変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中に結晶化可能な物質を含む被処理水を流した後、該被処理水の水滴試料をガラス板上で乾燥させる際に水滴界面付近へ結晶が集合性を有する場合を「スケール性有り」と判定し、前記界面への結晶集合性を失って小粒子化する場合を「スケール性消失」と判定するものである。 In the lab test, water to be treated containing a crystallizable substance is flowed into a test flow channel wound with a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time. When the sample is dried on a glass plate, the case where the crystal has an aggregation property near the water droplet interface is judged as “with scale property”, and the case where the crystal aggregation property at the interface is lost and the particle size is reduced is referred to as “scale property”. It is determined as “disappearance”.
(1)コイル部投げ込み式照射処理の検証
(a)本実施例の還元(−)型の変調電磁場発生器を用いて、試料としてビール工場の洗たる洗浄設備で用いた次のような物性を有するアルカリ洗浄排水について、図20に示すガラスパイプに本実施例の還元(−)型の変調電磁場発生器3に接続したコイル(コイル部2)を巻き付けておき、これにコイル電流2.0Aで1回、3回、5回の通液テストを行い、通液していない未処理液と比較するテストを行った。
(1) Verification of coil part throwing type irradiation treatment (a) Using the reduction (-) type modulated electromagnetic field generator of this example, the following physical properties used in a washing facility of a beer factory as a sample were used. About the alkaline washing wastewater which has, the coil (coil part 2) connected to the reduction | restoration (-) type modulation | alteration
前記比較テストは試料をガラス板上に滴下し、乾燥させた後、界面部の結晶状況を顕微鏡を用いて確認する。
アルカリ洗浄排水:pH9.8、 導電率2.5mS/cm、全硬度300mg/リットル、シリカ30mg/リットル、全鉄5mg/リットル
(b)また、コイル部投げ込み式に変形して上記還元(−)型の変調電磁場発生器3を用いて前記ビール工場の洗たる洗浄設備で用いた500mリットルのビーカー内のアルカリ洗浄排水について図5に示す照射試験を2秒間、5秒間及び10秒間行った。前記通液テストと同様にガラス板に滴下し、乾燥させた後、界面部の結晶状況を確認する。
In the comparative test, a sample is dropped on a glass plate and dried, and then the crystal state of the interface is confirmed using a microscope.
Alkaline washing drainage: pH 9.8, conductivity 2.5 mS / cm,
図20に示す通液処理方法を行い、図21(a)、図21(b)、図22(a)及び図22(b)にそれぞれ通液未処理、通液処理を1回、3回及び5回行った結果の顕微鏡写真を示し、図23(a)、図23(b)及び図24にそれぞれ図5に示すコイル部投げ込み式の照射処理を2秒間、5秒間、10秒間行った結果の顕微鏡写真を示し、その試験結果を表2に示す。
上記アルカリ洗浄排水が強い結晶の(+)帯電性を有するため、還元(−)型変調電磁場処理にてスケール性を消失させるにはコイル電流値を増加させて対処する方法の他に通液回数を増加させたり、投げ込み式照射時間を長くする方法を用いることが可能である。 Since the alkaline washing wastewater has a strong (+) chargeability of crystals, in order to eliminate the scale property by reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment, in addition to the method of increasing the coil current value and dealing with it, the number of times of liquid passage It is possible to use a method of increasing the length of time or increasing the throwing-type irradiation time.
(2)被処理水の(−)・(+)帯電性の薬品との併用効果の確認
還元(−)型変調電磁場処理に対して同じく(−)帯電性を有する薬品を併用処理すると相乗効果を生むことが判っている(特開2001−259691号公報)。
(2) Confirmation of combined use effect of (-) and (+) chargeable chemicals for water to be treated Synergistic effect when combined with (-) chargeable chemicals for reducing (-) modulated electromagnetic field treatment (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-259691).
次の(−)帯電性薬品を用いて図20に示す通液を行う机上試験を行い、得られた液滴の乾燥物の界面の顕微鏡写真による判定における酸化(+)型変調電磁場処理の影響を確認する。
使用薬品:(株)片山化学工業研究所製スケール洗浄剤OSC−1(主成分:ホスホン酸系)
還元(−)型変調電磁場処理条件:コイル電流値1.0A
酸化(+)型変調電磁場処理条件:コイル電流値1.0A
還元(−)型、酸化(+)型ともそれぞれ20Hz〜120kHzの混合周波数からなる変調電磁波を用いた。
被処理水:東京都上水に上記薬品100ppmを添加し、図20の通液試験を行った。
The following (-) chargeable chemicals were used to conduct a desktop test as shown in FIG. 20, and the influence of the oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment in the determination by the micrograph of the interface of the obtained dried liquid droplets. Confirm.
Chemicals used: Scale cleaning agent OSC-1 (main component: phosphonic acid) manufactured by Katayama Chemical Research Laboratory
Reduction (-) type modulation electromagnetic field treatment condition: coil current value 1.0 A
Oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment condition: Coil current value 1.0A
A modulated electromagnetic wave having a mixed frequency of 20 Hz to 120 kHz was used for each of the reduction (−) type and the oxidation (+) type.
Water to be treated: 100 ppm of the above chemical was added to Tokyo water, and the liquid permeation test of FIG. 20 was performed.
図20に示す通液処理方法を行い、図25(a)、図25(b)、図26(a)及び図26(b)にそれぞれ還元(−)型変調電磁場処理を通液未処理、通液処理を1回、3回及び5回した結果の顕微鏡写真を示し、図27(a)、図27(b)、図28(a)及び図28(b)にそれぞれ酸化(+)型変調電磁場処理を通液処理を1回、3回、5回及び7回行った結果の顕微鏡写真を示し、その試験結果を表3に示す。
以上のように既知の(−)帯電性薬品を含有する被処理水には酸化(+)型変調電磁場処理を行うと、界面(設備壁面)に結晶が集合して(+)帯電作用があることが明らかとなった。従って、このような(−)帯電性薬品を含有する被処理水には還元(−)型変調電磁場処理を行うと効果的であり、逆に(+)帯電性薬品を含有する被処理水には酸化(+)型変調電磁場処理を行うと効果的であることが分かった。 As described above, when water to be treated containing a known (-) chargeable chemical is subjected to an oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment, crystals gather at the interface (facility wall surface) and have a (+) charging action. It became clear. Therefore, it is effective to carry out reduction (−) type modulation electromagnetic field treatment on the water to be treated containing such (−) chargeable chemical, and conversely to the water to be treated containing (+) chargeable chemical. Is effective when treated with an oxidized (+) modulated electromagnetic field.
従来、被処理水中に含まれる水処理薬剤等の影響を受け、変調電磁場処理装置を適用しても設備壁面へのスケールの付着を助長させるか、効果がないことがあったが、被処理水中に含まれる薬剤が(−)アニオン性であっても(+)カチオン性であっても、それぞれに適した変調電磁場処理装置を選択して使用することにより対処することが可能となった。 Conventionally, under the influence of water treatment chemicals contained in the water to be treated, even if a modulated electromagnetic field treatment device is applied, there was a case where the adhesion of scale to the equipment wall surface was promoted or was not effective. Whether the drug contained in (1) is anionic or (+) cationic can be dealt with by selecting and using a suitable modulated electromagnetic field treatment device.
また、付着障害を抱えるあらゆる被処理水含有設備に対して本実施例の還元(−)型又は酸化(+)型変調電磁場処理装置のいづれかを選択して適用することで該被処理水に含まれる成分が(−)アニオン性であっても(+)カチオン性であっても対応可能となる。 Moreover, it is included in this to-be-processed water by selecting and applying either the reduction | restoration (-) type or oxidation (+) type modulation | alteration electromagnetic field processing apparatus of a present Example with respect to all the to-be-processed water containing facilities which have adhesion failure. It is possible to cope with the component to be (−) anionic or (+) cationic.
[ゼータ電位の測定]
図3は、図1に示す回路を有する還元(−)型電磁場処理装置と図7に示す回路を有する酸化(+)型電磁場処理装置を用いて周波数を変化させたときの酸化チタン微粒子を含む塩化カリウム水溶液のゼータ電位の変化を示すグラフである。
[Measurement of zeta potential]
3 includes fine particles of titanium oxide when the frequency is changed using the reduction (−) type electromagnetic field processing apparatus having the circuit shown in FIG. 1 and the oxidation (+) type electromagnetic field processing apparatus having the circuit shown in FIG. It is a graph which shows the change of the zeta potential of potassium chloride aqueous solution.
その際の実験条件は以下の通りである。 The experimental conditions at that time are as follows.
(1)ゼータ電位測定装置:大塚電子(株)製の電気泳動光散乱光度計ELS−800
(2)試料、溶質:酸化チタンのコロイド粒子(粒径100〜200μm)
溶媒:10mモルのKCl水溶液
調整液:pH5.5
温度:25℃
(3)変調電磁場発生器:
(a)図1に示す回路を有する還元(−)型装置を用いてコイル電流を1.0アンペアで図2に示す電磁場強度と周波数の関係を示す変調電磁場を発生させる。
(b)図7に示す回路を有する酸化(+)型装置を用いてコイル電流を1.0アンペアで図8に示す電磁場強度と周波数の関係を示す変調電磁場を発生させる。
(1) Zeta potential measurement device: electrophoretic light scattering photometer ELS-800 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
(2) Sample, solute: colloidal particles of titanium oxide (particle size 100-200 μm)
Solvent: 10 mmol aqueous KCl solution
Adjustment solution: pH 5.5
Temperature: 25 ° C
(3) Modulated electromagnetic field generator:
(A) Using a reduction (-) type device having the circuit shown in FIG. 1, a modulated electromagnetic field showing the relationship between the electromagnetic field strength and frequency shown in FIG.
(B) Using the oxidation (+) type apparatus having the circuit shown in FIG. 7, the modulated electromagnetic field showing the relationship between the electromagnetic field strength and the frequency shown in FIG.
(4)実験方法は図Cに示すようにコイル部2(コイルを20回巻き付けた塩化ビニル配管)の内部空間に前記粒子を含む試料を入れたビーカ24を挿入した後、変調電磁場処理装置3又は6からコイル部2に後述の周波数で1.0アンペアの電流を1分間流して処理をした。その後、ビーカー24内の粒子を含む試料を低部に設けた流出管25からゼータ電位測定装置26内に送り出してゼータ電位を測定した。
なお、還元(−)型装置と酸化(+)型装置共に同一条件で測定した。
コイルに流す電流の主要周波数は、0.5、20,40,60,80,・・・及び120kHzで行った。
また、還元(−)型装置と酸化(+)型装置による電磁場処理をしない場合にも、ビーカー24内の粒子を含む試料を低部に設けた流出管25からゼータ電位測定装置26内に送り出してゼータ電位を測定した。
(4) The experiment method is as shown in FIG. C. After inserting the
The reduction (−) type device and the oxidation (+) type device were measured under the same conditions.
The main frequency of the current passed through the coil was 0.5, 20, 40, 60, 80, ... and 120 kHz.
Further, even when the electromagnetic field treatment is not performed by the reduction (−) type device and the oxidation (+) type device, the sample containing the particles in the
(5)実験結果
還元(−)型装置と酸化(+)型装置を用いて各周波数とゼータ電位の変化量の関係を図3に示す。なお、図3のゼータ電位の変化量は変調電磁場処理を行わない場合(未処理時)のゼータ電位に対する変化量である。
還元(−)型装置による処理では図2に示す5kHz付近に主要周波数を有する処理を行うことでゼータ電位の変化量がマイナス性を示す(負側になる)。
また、酸化(+)型装置による処理では図Bに示す0.5kHz付近又は0.5kHz付近とともに20,40,60,80,120kHz付近に主要周波数を有する処理を行うことでゼータ電位の変化量はプラス性を示す(正側になる)ことが多い。最も(+)帯電性を強く示したのは、0.5kHz付近の周波数だけで電磁場処理した場合であった。
(5) Experimental Results FIG. 3 shows the relationship between each frequency and the amount of change in zeta potential using a reduction (−) type device and an oxidation (+) type device. The change amount of the zeta potential in FIG. 3 is the change amount with respect to the zeta potential when the modulated electromagnetic field process is not performed (when not processed).
In the processing by the reduction (-) type device, the amount of change in the zeta potential is negative (becomes negative) by performing processing having a main frequency in the vicinity of 5 kHz shown in FIG.
Further, in the processing by the oxidation (+) type apparatus, the amount of change in the zeta potential is obtained by performing processing having a main frequency in the vicinity of 20, 40, 60, 80, and 120 kHz in the vicinity of 0.5 kHz or in the vicinity of 0.5 kHz shown in FIG. Often shows a positive character (becomes positive). The strongest (+) chargeability was exhibited when the electromagnetic field treatment was performed only at a frequency around 0.5 kHz.
なお、図3に示したデータは5回の測定値の平均値である。 The data shown in FIG. 3 is an average value of five measurement values.
図17(b)に示すように酸化(+)型変調電磁場処理は、0.5kHzと40kHz付近に主要周波数を有する処理が最も水のORP値(5時間後の値)の低下傾向が大きく、鉄テストピースからの鉄イオンが水中に溶出することに伴って酸化速度が増加することが確認されている。この事実と上記酸化(+)型変調電磁場処理でのゼータ電位の変化量が0.5kHzと40kHz付近に主要周波数を有する処理においてプラス性が有することが確認された点から鉄テストピースの表面電位を(+)性、すなわち電子を鉄から奪う反応を伴う「酸化反応」が促進させる作用が酸化(+)型変調電磁場処理にあると推定される。 As shown in FIG. 17 (b), in the oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment, the treatment having main frequencies in the vicinity of 0.5 kHz and 40 kHz has the greatest tendency to decrease the ORP value of water (value after 5 hours). It has been confirmed that the oxidation rate increases with the elution of iron ions from the iron test piece into the water. From this fact and the fact that the amount of change in zeta potential in the above-described oxidation (+) modulation electromagnetic field treatment has been confirmed to be positive in the treatment having main frequencies near 0.5 kHz and 40 kHz, the surface potential of the iron test piece It is presumed that the oxidation (+)-type modulated electromagnetic field treatment has a (+) property, that is, an action that promotes an “oxidation reaction” involving a reaction of taking electrons from iron.
このように還元(−)型又は酸化(+)型変調電磁場処理によってゼータ電位が変化する、その変化量のマイナス性又はプラス性は従来から本発明者が行っていた机上試験(ラボテスト)で得られたカチオン性又はアニオン性薬剤の影響との相関性とも良く合致していることが判明した。すなわち特有の主要周波数を中心に周波数を変化させる変調電磁場処理により、「界面(表面)電位」を変化させることが可能であり、その「界面(表面)電位」を還元(−)型型変調電磁場処理によって(−)側に、また酸化(+)型変調電磁場処理によって(+)側に変化させることができることを見出した。 In this way, the zeta potential changes due to reduction (-) type or oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatment, and the minus or plus of the amount of change is obtained by a desktop test (lab test) that has been performed by the present inventors. It was found that the correlation with the influence of the obtained cationic or anionic drug was also in good agreement. In other words, it is possible to change the “interface (surface) potential” by modulating electromagnetic field processing that changes the frequency around a specific main frequency, and the “interface (surface) potential” is reduced (−) type modulated electromagnetic field. It has been found that it can be changed to the (−) side by the treatment and to the (+) side by the oxidation (+) type modulation electromagnetic field treatment.
なお、ゼータ電位が変化する要因としては被処理水のpH及び水中に含まれる物質があり、例えばpHに関しては被処理流体中に水酸基が多く含まれれば、含まれる程、前記極大値を示すゼータ電位が小さくなる。 The factors that cause the zeta potential to change include the pH of the water to be treated and substances contained in the water. For example, the pH of the zeta that exhibits the maximum value as the amount of hydroxyl groups in the fluid to be treated increases. The potential decreases.
また、本発明の還元(−)型及び酸化(+)型変調電磁場処理のいずれの処理でも被処理水中の粒子が結晶形成時において同符号反発の条件(例えば(−)帯電粒子同士の反発)ではより小粒子の結晶を形成し易く、この小粒子化に応じて当該粒子表面の電位(ゼータ電位)が小さくなる。 Further, in both of the reduction (−) type and oxidation (+) type modulated electromagnetic field treatments of the present invention, the conditions for repelling the same sign when particles in the water to be treated are crystal-formed (for example, repulsion between (−) charged particles). Then, it is easy to form a crystal of a small particle, and the potential (zeta potential) of the particle surface becomes small as the particle size is reduced.
すなわち、被処理水中の(+)イオン濃度が高い場合には、本来、粒子表面電位は(+)帯電性が高いが、それにもかかわらず、粒子が結晶を形成する時に小粒子化することに伴い、その表面電位(ゼータ電位)は低下して電位は「ゼロ」に近づく。同様に被処理水中の(−)イオン濃度が高い場合には、本来粒子表面電位は(−)帯電性が高いが、それにもかかわらず、粒子の結晶形成時に小粒子化することに伴い、その表面電位(ゼータ電位)は更に低下する。 That is, when the (+) ion concentration in the water to be treated is high, the particle surface potential is inherently high in (+) chargeability, but nevertheless, the particles become smaller when they form crystals. Along with this, the surface potential (zeta potential) decreases and the potential approaches “zero”. Similarly, when the (−) ion concentration in the water to be treated is high, the particle surface potential is inherently high in (−) chargeability, but nevertheless, as the particles become smaller during crystal formation, The surface potential (zeta potential) further decreases.
酸化チタン粒子は本発明の変調電磁場処理での結晶形成時に小粒子化する傾向にあるので、この酸化チタン粒子の小粒子化によりゼータ電位の前記変化量も影響を受けることが考えられる。 Since the titanium oxide particles tend to be reduced in size during crystal formation by the modulated electromagnetic field treatment of the present invention, it is considered that the amount of change in the zeta potential is also affected by the size reduction of the titanium oxide particles.
本発明により、(−)帯電性であっても、(+)帯電性であっても、(a)あらゆる種類の被処理水に対して変調電磁場処理でスケール付着防止、スケールの除去をはじめとする不具合に対処できる可能性が高くなり、(b)工場排水、生活排水、アンモニア含有水などの各種被処理水が流れる配管又は水槽を構成する壁面の浄化に利用され、該壁面の防錆、海生物の付着防止、配管の付着物による詰まり防止、アンモニア臭気の消臭に利用でき、(c)残コンクリートの消泡、固液分離膜の延命作用などにも利用可能である。 According to the present invention, regardless of whether it is (-) chargeable or (+) chargeable, (a) prevention of scale adhesion and removal of scale by modulated electromagnetic field treatment for all types of water to be treated (B) It is used to purify the walls that make up pipes or water tanks through which various treated water such as factory wastewater, domestic wastewater, and ammonia-containing water flows, It can be used to prevent marine organisms from adhering, prevent clogging due to deposits on piping, and deodorize ammonia odor. (C) It can also be used for defoaming residual concrete and extending the life of solid-liquid separation membranes.
1 被処理流体配管 2 コイル部
3 還元(−)型変調電磁場発生器
4 水槽 5 コイル専用ケース
6 酸化(+)型変調電磁場発生器
7 切替器 9 テストピース
11、12 分周器 13 波形ゼネレータ
14 電力増幅器 16 焼却炉
17 排ガス冷却配管 18 冷却水配管
20 補給水タンク 21 冷却塔
24 ビーカ 25 流出管
26 ゼータ電位測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (16)
被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかが含まれる場合は前記薬剤又は前記化合物を除いた後に該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をするか、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態でカチオン系薬剤を添加した後に該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項6記載の変調電磁場処理方法。 In the modulation electromagnetic field processing method performed using the modulation electromagnetic field processing apparatus using the oxidation (+) type modulation electromagnetic field generator according to claim 1 or 2,
When the fluid to be treated contains at least one of an anionic drug, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and sodium hydroxide, an oxidized (+) modulated electromagnetic field is generated after removing the drug or the compound. Oxidized (+) modulated electromagnetic field to the fluid after the modulation electromagnetic field treatment using a vessel or the addition of a cationic agent in the absence of anionic drug, sodium carbonate, sodium bicarbonate and sodium hydroxide The modulated electromagnetic field processing method according to claim 6, wherein the modulated electromagnetic field processing is performed using a generator.
その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかが含まれていると、これらを除いた後に該流体に対して変調電磁場処理をするか、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態でカチオン系薬剤を添加した後に該流体に対して変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項7記載の変調電磁場処理方法。 After flowing the fluid to be treated in a test flow channel wound with a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time, the fluid is dried, and the crystal grain size formed after drying is reduced. And the loss of the aggregation property of the crystals near the interface of the dried fluid, a desktop test of the water to be treated is performed to determine the degree of the effect of the modulated electromagnetic field treatment of the fluid to be treated.
If the determination result by the desktop test method is not good, if the fluid to be treated contains at least one of an anionic drug, sodium carbonate, sodium bicarbonate or sodium hydroxide, The modulated electromagnetic field treatment is applied to the fluid, or the fluid is subjected to the modulated electromagnetic field treatment after the cationic agent is added in a state in which no anionic drug, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and sodium hydroxide are contained. The modulation electromagnetic field processing method according to claim 7.
アニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを含有又は添加した被処理流体又はカチオン薬剤を除いた被処理流体に還元(−)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をし、一方、カチオン系薬剤を含有又は添加した被処理流体又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムを除いた被処理流体に酸化(+)型変調電磁場発生器を用いる変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項5記載の変調電磁場処理方法。 A switch for operating either one of the two modulated electromagnetic field generators is provided between the two modulated electromagnetic field generators of the reduced (-) type and the oxidized (+) type and the coil unit according to claim 3. In a modulated electromagnetic field processing method performed using a modulated electromagnetic field processing apparatus,
Modulated electromagnetic field treatment using a reducing (-)-type modulated electromagnetic field generator for a fluid to be treated containing or added at least one of an anionic drug, sodium carbonate, sodium bicarbonate or sodium hydroxide, or a fluid to be treated excluding a cationic drug On the other hand, modulation using an oxidation (+) modulation electromagnetic field generator is applied to a fluid to be treated containing or added a cationic agent or an anionic agent, sodium carbonate, sodium bicarbonate and sodium hydroxide. 6. The modulated electromagnetic field processing method according to claim 5, wherein the electromagnetic field processing is performed.
その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にカチオン系薬剤が含まれていると、これを除いた後に該流体に対して還元(−)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をする、又はカチオン薬剤が含まれない状態で前記被処理流体にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムの少なくともいずれかを添加した後に該流体に対して還元(−)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項11記載の変調電磁場処理方法。 A reduced (-) modulated electromagnetic field generator is used to flow the fluid to be processed into a test flow channel wound with a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time. Then, the fluid is dried and dried. The degree of the effect of the modulated electromagnetic field treatment of the fluid to be treated is determined by confirming that the crystal grain size to be formed later is reduced and that the crystal is not collected near the interface of the fluid dried product. Perform a desktop test of treated water,
If the determination result by the desktop test method is not good, and the cationic fluid is contained in the fluid to be treated, a reducing (−) type modulated electromagnetic field generator is applied to the fluid after removing the cationic chemical. Using a modulated electromagnetic field treatment, or adding at least one of an anionic drug, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, or sodium hydroxide to the fluid to be treated in a state where no cationic drug is contained, then reducing the fluid The modulated electromagnetic field processing method according to claim 11, wherein the modulated electromagnetic field processing is performed using a (−) type modulated electromagnetic field generator.
その机上試験法による判定結果が良くない場合には、前記被処理流体中にアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化ナトリウムが含まれると、これらの薬剤又は化合物を除いた後に、該流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をし、又はアニオン系薬剤、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムが含まれない状態で該流体にカチオン系薬剤を添加した後に、該被処理流体に対して酸化(+)型変調電磁場発生器を用いて変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項11記載の変調電磁場処理方法。 The fluid to be treated is allowed to flow through a test channel wound with a coil for passing a square-wave alternating current whose frequency changes with time by an oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator, and then the fluid is dried and dried. The degree of the effect of the modulated electromagnetic field treatment of the fluid to be treated is determined by confirming that the crystal grain size to be formed later is reduced and that the crystal is not collected near the interface of the fluid dried product. Perform a desktop test of treated water,
When the determination result by the desktop test method is not good, when the anionic drug, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or sodium hydroxide is contained in the treated fluid, after removing these drugs or compounds, Apply a modulated electromagnetic field treatment to the fluid using an oxidation (+)-type modulated electromagnetic field generator, or add a cationic agent to the fluid in the absence of an anionic agent, sodium carbonate, sodium bicarbonate and sodium hydroxide. The modulated electromagnetic field processing method according to claim 11, wherein after the addition, the modulated electromagnetic field treatment is performed on the fluid to be treated using an oxidation (+) type modulated electromagnetic field generator.
500Hzとその近傍及び40kHzとその近傍の周波数領域で前記被処理流体に対して変調電磁場処理をすることを特徴とする請求項5記載の変調電磁場処理方法。 The permanent magnet for irradiation of the fluid to be processed according to claim 4, the coil portion for irradiation of the fluid to be processed, and oxidation (+) in which an alternating current whose frequency changes in time in a band of 20 Hz to 1 MHz is passed through the coil portion. In a modulation electromagnetic field processing method performed using a modulation electromagnetic field processing apparatus provided with a type modulation electromagnetic field generator,
6. The modulated electromagnetic field processing method according to claim 5, wherein a modulated electromagnetic field process is performed on the fluid to be processed in a frequency range of 500 Hz and its vicinity and 40 kHz and its vicinity.
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