RU2237023C2 - Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2237023C2
RU2237023C2 RU2002105960/15A RU2002105960A RU2237023C2 RU 2237023 C2 RU2237023 C2 RU 2237023C2 RU 2002105960/15 A RU2002105960/15 A RU 2002105960/15A RU 2002105960 A RU2002105960 A RU 2002105960A RU 2237023 C2 RU2237023 C2 RU 2237023C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
aqueous solutions
magnetic induction
systems
flow
Prior art date
Application number
RU2002105960/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002105960A (ru
Inventor
Дмитрий Андреевич Лозин (UA)
Дмитрий Андреевич Лозин
Наталь Михайловна Корчик (UA)
Наталья Михайловна Корчик
Андрей Афониевич Лозин (UA)
Андрей Афониевич Лозин
Николай Николаевич Гироль (UA)
Николай Николаевич Гироль
говский Валентин Владимирович Нит (UA)
Валентин Владимирович Нитяговский
Виталий Михайлович Арсенюк (UA)
Виталий Михайлович Арсенюк
Юли Георгиевна Бухальска (UA)
Юлия Георгиевна Бухальская
Владимир Васильевич Зыгалов (UA)
Владимир Васильевич Зыгалов
Original Assignee
Научно-Производственная Фирма "Продэкология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Производственная Фирма "Продэкология" filed Critical Научно-Производственная Фирма "Продэкология"
Priority to RU2002105960/15A priority Critical patent/RU2237023C2/ru
Publication of RU2002105960A publication Critical patent/RU2002105960A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2237023C2 publication Critical patent/RU2237023C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Группа изобретений предназначена для очистки водных растворов от частиц различной степени дисперсности и коррекции физико-химических свойств водных растворов для предотвращения шламообразования в системах водяного отопления, охлаждения и водоснабжения. Способ состоит в последовательном прохождении водного потока через магнитные поля с разной величиной магнитной индукции и обеспечении оптимальных условий поляризационных процессов и предотвращения ассоциации противоионов. Устройство состоит из корпуса с крышкой, камеры осаждения, шламосборника, перегородок, входного и выходного патрубков, патрубка отвода шлама, магнитных систем с величиной магнитной индукции, которая увеличивается в направлении движения потока, сетчатого фильтрующего элемента. Технический результат состоит в получении осветленного водного раствора со стабилизированной солевой системой, что способствует защите оборудования в системах водяного отопления, охлаждения и других системах водоснабжения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Description

Изобретение предназначено для очистки водных растворов от частиц различной степени дисперсности и коррекции физико-химических свойств водных растворов для предотвращения шламообразования с использованием воздействия магнитных полей и может быть использовано в системах водяного отопления, охлаждения и других системах водоснабжения.
Известны способы для ускорения процессов коагуляции и осаждения примесей в аппаратах с однополярной магнитной системой и в диапазоне магнитной напряженности 280-1120 Э (0,028-0,112 Тл) [1].
Известен способ магнитного воздействия, который обеспечивает удаление загрязнений путем формирования твердой фазы в объеме воды при прохождении воды через однополярную систему магнитов с напряженностью Н=0,8-10,0 А/м (0,0010-0,0126 Тл), который реализуется в устройстве [2].
Известен способ магнитного воздействия для предотвращения выпадения карбонатных и других осадков в устройствах с магнитной системой чередующейся полярности и величиной магнитной индукции 0,06-0,10 Тл [3, 4].
Недостатком известных способов является низкая эффективность очистки в связи с отсутствием комплексного магнитного воздействия на компоненты (разной степени дисперсности) водных растворов для интенсификации их удаления и предотвращения образования карбонатных и других отложений.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сути и достигаемому результату является способ очистки жидкостей от взвешенных и коллоидных частиц инерционно-гравитационным осаждением с использованием магнитного воздействия на осаждаемые примеси, который используется в устройстве [5] и избран в качестве прототипа.
Недостатком известного способа является то, что его реализация не может обеспечить достаточно высокую эффективность магнитного воздействия на дисперсные преобразования (агрегация, коагуляция, ассоциация в водных растворах).
В основу изобретения поставлена задача в способе магнитной обработки и осветления водных растворов и устройстве для его осуществления, путем последовательного прохождения водных растворов через магнитные поля, магнитная индукция которых возрастает в направлении движения потока водного раствора, обеспечить оптимальные условия поляризации частиц для повышения эффективности их дисперсных преобразований и степени удаления, а также оптимальные условия для предотвращения ассоциации противоионов.
Поставленная задача достигается в способе магнитной обработки и осветления водных растворов, состоящем в последовательном прохождении водных растворов через магнитные поля с разной величиной магнитной индукции, в котором на начальном этапе, когда поток водного раствора подвергают воздействию магнитного поля с меньшей величиной магнитной индукции, достигаются оптимальные условия поляризации для агрегации и коагуляции нерастворимых частиц, а на конечном этапе, когда поток водного раствора подвергают воздействию магнитного поля с большей величиной магнитной индукции - предотвращения ассоциации противоионов.
Поставленная задача может быть достигнута в способе магнитной обработки и осветления водных растворов благодаря тому, что поток водного раствора на начальном этапе подвергают воздействию магнитного поля с индукцией в пределах 0,1-0,2 Тл, на конечном - с индукцией в пределах 0,3-0,8 Тл, а время магнитного воздействия поля на начальном этапе в пределах 0,6-1,2 с, на конечном этапе в пределах 0,3-0,5 с.
Поставленная задача реализуется в устройстве для магнитной обработки и осветления водных растворов, включающем корпус с крышкой, который состоит из камеры осаждения и шламосборника, разделенных решеткой, перегородки, входной и выходной патрубки, размещенные в верхней части корпуса, патрубок отвода шлама, сетчатый фильтрующий элемент, магнитные системы, выполненные с разной величиной магнитной индукции, при этом величина магнитной индукции систем увеличивается в направлении движения потока водного раствора.
Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для магнитной обработки и осветления водных растворов, в котором магнитные системы выполнены в виде магнитных стержней.
Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для магнитной обработки и осветления водных растворов, в котором все стержни магнитных систем установлены с возможностью отвода их за пределы корпуса без снятия крышки и разгерметизаци корпуса.
Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для магнитной обработки и осветления водных растворов, в котором в объеме сетчатого фильтрующего элемента размещена зернистая загрузка, например пенополистирол.
В результате реализации предлагаемого технического решения, в котором водные растворы последовательно пропускаются через магнитные поля, магнитная индукция которых возрастает в направлении движения потока водного раствора, осуществляется комплексное воздействие на все компоненты дисперсной системы. Известно [6], что воздействие внешнего магнитного поля вызывает сдвиг (деформацию) электронных облаков, который определяет поляризационные явления в растворе - изменения ближних и дальних взаимодействий между компонентами раствора (диполь-диполь, ион-противоион и т.д.), которые проявляются в изменениях химических, физико-химических свойств. В связи с отсутствием теоретических основ механизм воздействия магнитного поля поясняется на основе обобщения экспериментальных данных. Известно [6], что в результате воздействия магнитного поля изменяется поверхностное натяжение, которое в основном определяется диполь-диполь взаимодействиями. В связи с этим естественно ожидать изменение способности к смачиванию. На смачиваемой поверхности может образоваться адсорбционный шар из молекул растворителя и растворенных компонентов.
Таким образом, в результате воздействия магнитного поля изменяются основные факторы стойкости коллоидных частиц (адсорбционно-гидративный, электростатический). При этом способность к коагуляции частиц может увеличиваться или уменьшаться. Известно [7], что в результате воздействия магнитного поля изменяется (уменьшается) степень гидратации ионов, что способствует образованию ассоциатов, то есть, создаются благоприятные условия для выделения растворенных компонентов в твердую фазу. Образование ассоциатов-ионов можно объяснить как с точки зрения поляризационных эффектов (взаимодействие диполь-ион, ион-противоион), так и кинетических. В результате воздейтвия внешнего магнитного поля изменяется траектория движения ионов (дрейф противоионов), что определяет возможность повышения локальной концентрации противоионов и выделения их в твердую фазу. Известно [4], что эффектом воздействия магнитного поля может быть стабилизация раствора и предотвращение выделения растворимых компонентов в твердую фазу, поясняющаяся уменьшением вероятного сближения противоионов и образованием ассоциатов. Рассмотренные выше поляризационные и кинетические явления происходят одновременно, взаимно связаны между собой и проявляются как единый комплексный эффект воздействия магнитного поля, который зависит от определенных параметров: типа магнитной системы, времени обработки, гидродинамических и других условий. Учитывая степень влияния параметров, в предлагаемом решении реализуется тот принцип, что комплексный эффект воздействия магнитного поля, который проявляется как в стабилизации, так и в дестабилизации отдельных компонентов дисперсной системы, зависит от величины индукции (напряженности) магнитного поля и времени его воздействия на водный раствор.
На фиг.1 представлены графики зависимости изменения оптической плотности водного раствора после воздействия на него магнитных полей с разной величиной магнитной индукции от времени магнитного воздействия: кривая 1 - для магнитного поля с величиной магнитной индукции, равной 0,2 Тл; кривая 2 - для магнитного поля с величиной магнитной индукции, равной 0,6 Тл. Относительные изменения оптической плотности отвечают процессам: фазообразование - растворение - фазообразование. При этом достижению необходимого эффекта в системе с большей величиной индукции отвечает меньшее время воздействия и наоборот.
На начальном этапе обеспечиваются оптимальные условия поляризации для агрегации, коагуляции нерастворимых частиц, что позволяет повысить степень и скорость их удаления в камере осаждения под влиянием сил инерции и тяжести. При этом процессы дестабилизации обусловлены увеличением поверхностного натяжения воды на поверхности разделения фаз, усилением процессов адсорбции растворенных компонентов. Таким образом, одновременно в осадок переходят коллоидные частицы и часть растворенных компонентов.
Воздействие на поток водного раствора магнитного поля на начальном этапе проходит при условиях, что величина магнитной индукции составляет 0,2 Тл, а продолжительность воздействия - 0,6 с, в противоположность конечному этапу, когда магнитным полем с величиной магнитной индукции 0,6 Тл соответствующий эффект достигается при продолжительности воздействия поля 0,1 с. Это позволяет обеспечить процесс фазообразования в метастабильной области для укрупнения частиц, и таким образом, увеличение скорости их осаждения.
Использование на конечном этапе магнитного поля с большей величиной магнитной индукции позволяет обеспечить условия для предотвращения образования ионных ассоциатов, которые в дальнейшем могут быть центрами кристаллизации твердой фазы. При этом заряженные частицы двигаются более хаотично и непредсказуемо, что уменьшает возможность их сближения и последующие взаимодействия. Возможность обеспечения величины магнитной индукции в пределах 0,6 Тл позволяет сократить время воздействия магнитного поля до 0,4 с, в то время, как соответствующий эффект с использованием магнитной системы с меньшей величиной магнитной индукции обеспечивается за большее время, то есть 1,4 с.
Размещение на начальном этапе движения потока водного раствора магнитной системы с меньшей величиной магнитной индукции позволяет обеспечить оптимальные условия удаления коллоидных частиц и частично растворенных частиц за счет образования агрегатов в виде скоагулированных магнитных и немагнитных частиц и, таким образом, предотвратить быстрое загрязнение поверхности магнитной системы с большей величиной магнитной индукции, создавая оптимальные условия для следующей стабилизации раствора - предотвращение образования ассоциатов-противоионов.
Отдаленность магнитной системы с величиной магнитной индукции в пределах 0,1-0,2 Тл от магнитной системы с величиной магнитной индукции в пределах 0,3-0,8 Тл, позволяет разграничить процессы дестабилизации и стабилизаци солевой системы водного раствора соответственно каждому этапу прохождения потока через магнитные системы.
Выполнение магнитных систем в виде стержней уменьшает сопротивление потока водного раствора и его турбулентность для эффективного удаления загрязнений, а также способствует удобству обслуживания, которое обусловлено возможностью отвода стержневых магнитных систем за пределы корпуса без снятия крышки и разгерметизации корпуса в режиме регенерации.
Размещение в объеме сетчатого фильтрующего элемента зернистой загрузки позволяет повысить эффект удаления как нерастворимых (d=0,1-10 мкм), так и растворимых компонентов (например, ионов Fe+2, Fe+3 путем их адсорбции на поверхности зерен загрузки.
Использование в качестве зернистой загрузки пенополистирола позволяет более точно откорректировать фракционный состав загрузки с целью обеспечения необходимого эффекта очистки, а также скорость фильтрования, предотвратить вынесение зерен через сетку.
На фиг.2 показан общий вид и разрез устройства для магнитной обработки и осветления водных растворов.
Устройство для магнитной обработки и осветления водных растворов включает корпус 1 с крышкой 2, который состоит из камеры осаждения 3 и шламосборника 4, разделенных решеткой 5, перегородки 6, входной 7 и выходной 8 патрубок, которые расположены в верхней части корпуса 1, патрубок отвода шлама 9, магнитную систему 10 с меньшей величиной магнитной индукции 10, сетчатый фильтрующий элемент 11, зернистую загрузку 12, магнитную систему 13 с большей величиной магнитной индукции.
Устройство для магнитной обработки и осветления водных растворов работает следующим образом.
Поток среды, который подлежит очистке, например поток питательной воды системы отопления, поступает из входного патрубка 7 (фиг.2) в камеру осаждения 3, расположенную в корпусе 1. На начальном этапе, когда поток водного раствора подвергают воздействию магнитного поля с величиной магнитной индукции в пределах 0,1-0,2 Тл на протяжении 0,6-1,2 с, (фиг.1, кривая 1), обеспечивают осаждение частиц с большей магнитной восприимчивостью на магнитной системе 10 (фиг.2) и их укрупнение. При этом получаются большие по массе агрегаты в виде скоагулированных магнитных и немагнитных частиц, скорость осаждения которых увеличивается на 30%. Таким образом, преобладающая часть загрязнений из водных растворов удаляется гравитационно-инерционным осаждением в шламосборник 4, проходя систему перегородок в (табл.1):
Эффект изъятия частиц загрязнений из водных растворов, %
Figure 00000002
На отдаленный конечный этап, т.е. после прохождения магнитной системы 10, поступает поток водного раствора с частицами с меньшей магнитной восприимчивостью и мелкими немагнитными частицами. Воздействие магнитного поля с величиной магнитной индукции в пределах 0,3-0,8 Тл составляет 0,3-0,5 с (фиг.1, кривая 2), что обеспечивает осаждение частиц с меньшей магнитной восприимчивостью на магнитной системе 13 (фиг.2) и стабилизацию солевой системы.
Более легкие магнитные и немагнитные частицы задерживаются сетчатым фильтрующим элементом 11. Эффект их удаления при наличии зернистой загрузки 12, например пенополистирола, увеличивается в 2-4 раза. Таким образом, из камеры осаждения 3 в выходной патрубок 8 поступает осветленный водный раствор.
Уменьшение выпадения шлама в объеме водного раствора и на поверхности теплообмена, %, в результате воздействия магнитного поля
Figure 00000003
Таким образом, предложенное техническое решение, использованное в системах водяного отопления, позволяет уменьшить выпадение из воды карбонатов, фосфатов, сульфатов с образованием осадка как в форме шлама, так и плотной накипи на поверхности теплообмена (табл.2).
Использованная информация
1. Магнитная обработка промышленных вод "УКР НИИНТИ". 1988, №12, с.21.
2. Патент США №4289621, кл. 210/222 (В 01 D 35/06).
3. Заявка 4107512, ФРГ, МПК 5 С 02 F 1/48.
4. Новое устройство для магнитной обработки воды. Prodfinish - 1990-93, п. 1 - с. 28 - Англия.
5. Патент России №2175954, кл. С 02 F 1/48 // С 02 F 103:02.
6. Душкин С.С., Евстратов В.Н. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях. М.: Химия, 1986, с.136.
7. Солдатов В.С. Простые ионообменные равновесия. Минск: Наука, 1972, с.224.

Claims (5)

1. Способ магнитной обработки и осветления водных растворов, состоящий в последовательном прохождении водных растворов через магнитные поля с разной величиной магнитной индукции, отличающийся тем, что на начальном этапе поток водного раствора подвергают воздействию магнитного поля с величиной магнитной индукции в пределах 0,1-0,2 Тл в течение 0,6-1,2 с, обеспечивая поляризацию для агрегации, коагуляции нерастворимых частиц, а на конечном этапе поток водного раствора подвергают воздействию магнитного поля с величиной магнитной индукции в пределах 0,3-0,8 Тл в течение 0,3-0,5 с для предотвращения ассоциации противоионов.
2. Устройство для магнитной обработки и осветления водных растворов, включающее корпус с крышкой, который состоит из камеры осаждения и шламосборника, разделенных решеткой, перегородки, входной и выходной патрубки, размещенные в верхней части корпуса, патрубок отвода шлама, магнитные системы, сетчатый фильтрующий элемент, отличающееся тем, что магнитные системы выполнены в виде стержней с разной величиной магнитной индукции, при этом величина магнитной индукции систем увеличивается в направлении движения потока водного раствора.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что все стержни магнитных систем установлены с возможностью отвода их за пределы корпуса без снятия крышки и разгерметизации корпуса.
4. Устройство по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что в объеме сетчатого фильтрующего элемента размещена зернистая загрузка.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве зернистой загрузки использован пенополистирол.
RU2002105960/15A 2002-03-07 2002-03-07 Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления RU2237023C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105960/15A RU2237023C2 (ru) 2002-03-07 2002-03-07 Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105960/15A RU2237023C2 (ru) 2002-03-07 2002-03-07 Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002105960A RU2002105960A (ru) 2003-10-27
RU2237023C2 true RU2237023C2 (ru) 2004-09-27

Family

ID=33432729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105960/15A RU2237023C2 (ru) 2002-03-07 2002-03-07 Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237023C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640532C1 (ru) * 2017-05-12 2018-01-09 Ярослав Владимирович Вержбицкий Устройство для фильтрования жидкостей

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640532C1 (ru) * 2017-05-12 2018-01-09 Ярослав Владимирович Вержбицкий Устройство для фильтрования жидкостей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. A critical review of the application of electromagnetic fields for scaling control in water systems: mechanisms, characterization, and operation
Donaldson et al. Lifting the scales from our pipes
Gryta The influence of magnetic water treatment on CaCO3 scale formation in membrane distillation process
JP3609459B2 (ja) 逆浸透装置におけるスケールの生成防止及び/又は鉄の分散方法
JP6469586B2 (ja) 液体処理装置
US20150060367A1 (en) Coagulation processing method, coagulation processing unit, and water processing apparatus
US20080073271A1 (en) Multistage process for treating water utilizing in one stage magnetic seed to sorb dissolved contaminants, and in another stage utilizing magnetic seed to clarify the water
RU2630541C2 (ru) Устройство и способ для очистки соленой воды
US20210371315A1 (en) Water Purification Process with Water Pretreatment
US20080073279A1 (en) High Rate Clarification of Cooling Water Using Magnetite Seeding and Separation
Banakar et al. Improvements in heat transfer in thermal desalination operation based on removal of salts using ultrasound pretreatment
CA2417351C (en) Catalytic treatment of hard water in a reverse osmosis system
JP3223450B2 (ja) 超高磁気流体処理装置
US20230391651A1 (en) Water Purification Process with Water Pretreatment
RU2237023C2 (ru) Способ магнитной обработки и осветления водных растворов и устройство для его осуществления
JP2011206750A (ja) 水処理方法及び水処理装置
CN110526456A (zh) 处理钢厂废水的方法
RU2175954C1 (ru) Магнитный инерционно-гравитационный фильтрующий осветлитель
UA51270C2 (en) Process and device for magnetic treatment and clarification of aqueous solutions
JP2001347264A (ja) 水処理装置及び水処理方法
GB2335656A (en) Flocculation control
JP3509846B2 (ja) 発電所ヒータードレン水の処理方法
US20030128797A1 (en) Method for treating power plant heater drain water
KR20060034629A (ko) 공정 기계에서 파울링의 유동 개선 및 감소를 위한 방법
JP2002361288A (ja) 冷却水系のスケール防止方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090308