|
|
|
Гидромаш » Каталог » Агрегаты очистки воды » Руководство по эксплуатации » Физическая обработка жесткой воды
Физическая обработка жесткой воды
Доминантной составляющей макромолекулярной структуры любой родниковой воды, выбивающейся из недр земли, являются ионы кальция (Ca2+) и бикарбоната ( HCO3-), которые возникают в результате разложения карбоната кальция (CaCO3) в соответствии с простым уравнением:
H2O + CO2+ CaCO3 = Ca2+ ( HCO3-)2
Чем больше таких ионов, тем тверже вода. В соответствии с этим же уравнением, только обратным, жесткую воду можно смягчить переводом кальция опять в связанную фазу (CaCO3). Этот процесс постоянно происходит, например, при кипячении жесткой воды, причем на стыке фаз возникает известный водный камень (см. рис. 1 с электронного микроскопа), а в рамках жидкой фазы - далее от стыка фаз - суспензия. Для смягчения жесткой воды необходимо придать ей определенное количество энергии - тепловой, механической или же электрической. С наименьшими энергетическими затратами, а значит, наиболее эффективно, этот процесс (выделение CaCO3) можно выполнить с помощью электрической энергии, и тем самым обеспечить обратное течение вышеуказанной реакции. Ее количество, однако, должно быть таким, чтобы во время обработки термодинамическое равновесие воды не изменилось!!!
В результате этого:
- в воде возникнут молекулы CaCO3 (суспензия), которые в открытых системах выплывают наружу (см. рис. 2 с электронного микроскопа),
- освобожденный углекислый газ (CO2) вместе с водой способен растворять старые отложения водного камня, при этом, однако, вода опять твердеет!
- если обработанная таким образом вода не использована за определенное время, то наступает обратный процесс разложения молекул CaCO3 и все возвратится в первоначальное состояние. С этим обстоятельством необходимо считаться!
Составной частью макромолекулярной структуры любой воды, описанной полным химическим анализом, кроме Ca2+ и HCO3- являются и другие катионы (хотя и в меньших концентрациях) Mg2+, Na+, Fe2+,:, и анионы SO42-, NO3-, Cl- , : . Соотношение между катионами и анионами таково, что в устойчивом состоянии их общий положительный и отрицательный заряды взаимно уравновешены - закон электрохимической нейтральности. При этом электрическая проводимость воды зависит от общей концентрации катионов и анионов как носителей электрического тока. То есть, если в жесткой воде с данной концентрацией катионов и анионов возникнет такой электрический ток, который всех их приведет в движение (аналогично Броуновскому движению при нагревании воды), с большой вероятностью произойдет наибольшее число взаимных столкновений противоположно заряженных ионов, и тем самым, выделение наибольшего количества, и прежде всего молекул CaCO3 в рамках жидкой фазы в соответствии с обратным уравнением вышеуказанной химической реакции. Это в конечном итоге означает максимальную эффективность всего процесса!
Методы физической обработки воды
1. С помощью постоянного магнита:
Вода, протекающая через трубопровод, ведет себя как движущийся электрический проводник с определенными геометрическими размерами и определенной проводимостью. Если такой проводник движется в постоянном магнитном поле, то на ионы действует сила Лоренца, которая старается привести их в движение, т.е. индуцировать электрический ток. Величина данной силы прямо пропорциональна величине движущегося заряда, скорости его движения и магнитной индукции поля. Насколько изменяется скорость движения зарядов в широком диапазоне, настолько же изменяется и сила Лоренца, а также вероятность взаимного столкновения противоположно заряженных ионов, а тем самым и эффективность процесса.
2. С помощью приложенного источника напряжения.
Другим возможным способом приведения ионов в движение является подача напряжения между двумя электродами, погруженными в воду (электрохимический элемент или внешний источник). Протекающий ток в этом случае определяется величиной приложенного напряжения и проводимостью воды. Однако электроды должны быть из такого материала, чтобы с них не освобождались никакие другие ионы, которые могли бы нарушить электрохимическое равновесие воды, что привело бы к снижению эффективности процесса.
3. Индукцией переменного тока.
Третий способ приведения ионов в желательное движение - преобразование переменного тока в катушке, навитой на трубопровод с водой. Катушка представляет собой входной контур, металлический трубопровод - выходной контур, замкнутый накоротко, а вода является якорем трансформатора. Если вода не перемещается, то в ней генерируются вихревые токи Фуко, зависящие от величины магнитного кока и электрического сопротивления водного столба в месте установки катушки. Это сопротивление зависит от сечения катушки, так называемой активной длины водного столба и проводимости воды. Если скорость воды не нулевая, то кроме этого, на ионы действуют динамические силы Лоренца. Максимальная эффективность обработки воды таким методом требует приспособление интенсивности тока в катушке:
- скорости движения (расходу)
- проводимости воды
- геометрическим размерам трубопровода
- материалу трубопровода
Среди приведенных способов с точки зрения достижения максимальной эффективности наиболее подходящим и на практике наиболее часто применяемым является третий способ. Он требует, как и два другие, знать как можно точнее:
- макромолекулярный состав воды - химический анализ
- скорость ее движения - расход
- диаметр трубопровода - сечение
- материал - металл или пластик
Принцип действия приборов DeposiTron
Приборы DeposiTron работают на принципе изменения макромолекулярной структуры обрабатываемой воды при помощи индукционного переменного электрического тока.
Свойства обработанной воды
- при термодинамических изменениях не образует водный камень
- разрушает ранее образовавшийся водный камень
- имеет неизменный состав минеральных веществ
- ускоряет отложение осадка
- на металлических поверхностях образует защитный слой Fe3O4
- имеет ограниченные во времени благоприятные свойства
- чувствительна к сильным внешним электрическим и магнитным полям
Документация
|
