磁化技术在污水处理中的应用及水的磁化处理

1、磁化技术在污水处理中的应用和水的磁化技术，2016，水的一定强度磁场如前所述，为“磁化水”。 现在的研究表明，水磁化后会发生物理化学性质的变化，其机理不明确。 有学者认为，磁场破坏水的原始结构，把原来的大缔合水分子集团变成小的缔合水分子集团，是单一分子。 分子中的氢键也会由于部分洛伦兹力的作用，使正负离子反向旋转，进行断裂(1)。 磁化后的水表现出一些性质变化，如pH值、密度、挥发性、溶解性、表面张力、电导率、沸点、冰点都不同，这种变化与施加磁场的大小有密切的关系(2)。 磁化水其特殊性质已在工程中得到广泛应用。 磁化技术在污水处理中的应用，磁化简单物理过程，软化过程。 水系统进行磁处理主要是

2、加快溶液内部的结晶作用，大幅减少盐类受热面上的直接结晶和硬堆积，发挥了防垢作用。 研究表明，磁场尺度效应与磁场强度、溶液过饱和度、流速及溶液中各种离子等关系密切。 另外，还有一种说法是磁处理改变了水本身的结构，改变了几个性状。 从这两方面同时考虑，主要有以下和估计。 (1)洛伦兹力作用：水和磁流相互移动，产生感应电流，在洛伦兹力的作用下，弱极性水分子和其他杂质带电离子进行逆运动。 在此过程中，正负离子或粒子相互碰撞形成一定数量的“离子缔合体”，该缔合体具有充分的稳定性，在水中形成多个晶核，以这些晶核为核的浮游粒子可以稳定地存留在水中。 (2)极化作用：由于磁场极化作用，盐类结晶成分发生了变化。

3、 微粒子的极性变强，凝聚力变弱，水中原本长的缔合分子链被切断成短的缔合分子链和带电离子而变形，破坏离子间的静电吸引力，改变了结晶化条件。 形成分散稳定的小结晶。 1、磁化对水性质的一些影响机理和推论；(3)磁滞效应：磁场引起水中盐类分子或离子磁力偶磁滞效应，改变盐类水溶解性，同时使盐类分子相互之间的亲和性(结晶性)消失，防止大晶体结晶。 (4)磁力矩重定向：在一个基团的反应中，磁场影响基团中的对磁力矩重定向，这样的中间机理影响其他化学反应。 反应动力学发生了变化，反应结果中新产品间的比例关系也发生了变化。 (5)氢键变形：磁场对水偶极子分子产生取向极化作用时，电子云变化，引起氢键的弯曲和局部短

4、裂，增加各个水分子的数量。 这些水分子占据溶液的各空隙，可以抑制结晶形成。 改变水整体的性能。 (6)活化能的变化：磁场的影响与系统的变化有关。 水磁化时得到的能量很少，但是在系统的开始和结束之间存在“能量障碍”，为了克服这种能量障碍必须向系统传送能量以触发活化能的磁场的短时间作用是“催化剂”水系活化能的变化作用2.1磁化处理对藻类初级生产能力的影响及机理。 实验表明，磁化水体中藻类的生产能力明显高于未处理水体中的藻类。 藻类是光合自营养微生物，磁化处理引起其光合生物效应，可以从以下几方面加以解释。 第一，在光合自营养微生物无机环境中吸收无机盐，利用光能同化CO2和H2O合成自身物质。 水体磁

5、化降低BOD、COD，使部分有机物矿化，矿化程度高，有利于藻类生长。 其次，磁化处理改变了水体的光学性质，磁化处理水对光的吸收率比未处理水高30%，改善了水体的透光性，保证了光合自营养生物能量。 这是磁化处理导致藻类迅速生长的原因之一。 第三，磁化水的硬度、pH值、电导率均明显高于非磁化水，无机盐磁化水可较好地溶解，有利于藻类对营养盐类的吸收。第四，磁化处理后的污水会引起生物膜渗透性的增加，改善藻类的营养物质吸收，促进藻类的生长和生产能力的增加。 2 .磁化处理影响水体生物效应，2.2磁化处理影响水中异养细菌总数的异养型细菌是以有机物为能源和碳源的一种微生物，其总数随着水中有机物浓度的上升而上

6、升，水中异养细菌的总数可间接反映水中有机物污染程度和水净化程度。 污水不同强度磁场处理后，水中细菌总数明显下降。 其原因机制尚不完全清楚，第一，初步认为磁场直接作用，导致水体BOD、COD下降，减少异养生物能量和c素营养物质，水体异养菌死亡速度大于增殖速度，出现负增长现象。 其次，磁场力直接作用于细菌细胞内的水和酶，使酶钝化或失活。 污水磁化处理后，具有直接改善其消耗特性的作用，磁化后的水体具有新的生物特性。 磁处理广泛应用于农业、医学、养殖、工业等多个领域，尤其是生命科学。 在这些经验的基础上，我们提出磁处理技术与人工生态系统相结合应用于有机废水净化处理，并对磁处理问题重点展开了一系列实验分

7、析和实际应用，从中得到了一些有益的认识。 (1)在有机废水的磁处理、水体氧条件下，污水瞬间适应磁场(0.3150.368T )后，由于水质成分的差异，可以直接去除8 %的cod，虽然不受水温的影响，但不断重复磁化，每次去除率随磁化次数急剧下降。 实际应用初步表明磁处理器隔开水力滞留时间23d较好。 磁处理直接去除COD的原因是污水被磁化而产生h2O2等强氧化剂，并非生物酶作用和有机物分子键结合被直接切断的结果。 3、磁化用于有机废水处理，(2)在厌氧条件下，污水磁化对COD分解也很显着，实验表明，在水温40上述适当磁场下，COD去除率可比非磁化提高21(%，但其机理仍需进一步研究。 (3)污水

8、的磁化、直接灭菌率可达70% (可能是体小病毒、细菌等)，但不能使所有微生物死亡，特别是功能微生物在存活时被活化，以更大的活力提高污水的净化能力(初步实验约为17% )。 (4)磁处理污水有利于菌藻系统的生长和光合作用，使水体的产氧率和藻类(绿藻)生产力增加2倍以上，促进生物链对污水的净化作用。 (5)磁处理应与人工生态系统结合使用，上述污水处理站是此结合成功实例，处理效率高、运行成本低，污水资源化和废弃成为宝，为可持续发展和普及提供了广阔的应用前景。 以上分析表明，磁化水技术水循环系统除垢领域发挥了重要作用，磁场水处理技术在废水处理方面也有效，废水被磁化后进行生物和物理方法处理有效，明显优于

9、未被磁化的废水。 该主磁化后水的性质发生变化，微生物的生长条件、凝聚条件发生变化。 但是，磁场强度越大效果越好，他们具有比较高效的范围，其机理还需要进一步研究。 不断研究，相信在磁化水废水处理领域有更广泛的应用前景。4结论、1、水的磁化机制2、磁化水的性质变化3、磁化水的定标机制4、磁化水的防腐蚀机制5、磁化水的杀菌功能6、磁水器介绍7、实验设施修订和程序、水的磁化技术、 磁化水研究历史磁化水处理技术的应用可以追溯到1890年1945年Verriven发现“磁化水”可以减少锅炉水垢生成，并应用磁化水成功地控制了锅炉水垢，申请了专利，为防止磁化水垢技术的开展拉开了帷幕。 近60年来，磁化水水垢控

10、制在全世界广泛应用，从工业循环水、锅炉给水到热水系统，都取得了良好的水垢控制效果。到目前为止，世界上有很多生产Aquamagnetics international、Bon Aqua、Freijie、HDL Fluid Dynamics、Polar等磁处理装置的公司。 我国从五十年代开始将磁技术应用于锅炉水垢去除和防垢的研究和应用，1959年生产了第一台磁处理器。 1996年莱芜钢铁集团有限公司莱芜铁矿马庄矿区在空压机冷却水总供水管道设置了GW-100大规模电磁场磁化水设备，进行了防垢和杀菌灭藻，取得了显着效果。 中国科学院金属研究所与沈阳新能源共同开发公司合作生产了BCH型波纹管式磁处理器。

11、 水的磁化机理，MHD原理(基于法拉利电磁理论)当切断磁力线的导体为具有一定流速和一定导电性的水时，在水流中会发生带电现象，此时水被磁化。 英国物理学家提出，非绝对纯净的水中，盐、碱、酸等成分的杂质在一定程度上溶解的同时，还存在一定程度的浮游不溶的固体杂质、微量金属和非金属元素，因此水在一定程度上可以被磁化。 水是极性分子，其基本结构被视为具有开放4个配位数的四面体结构，由于热运动不断被破坏，因此该结构只能存在于短距离与短时间之间。 磁场对水的偶极有取向极化作用，电子云也极化，引起氢键的变化、弯曲和局部断裂，一些氢键被破坏，每个水分子的数量增加。 磁场成为水的偶极子的取向极，极性分子间的连接形

12、态等水结构有可能发生变化。 极化前水分子极化后的水分子，水流通过磁场，水溶液中的水分子，水合离子等的带电普尔受到磁场的作用，其作用力为洛伦兹力： F=kqvB。 液体中粒子的运动速度在热平衡状态下粒子的微观运动速度Vr和溶液宏观流速Vl重合，即由于V=Vr Vl，因此F=kqVr BkqVlBFrFl， Fr不工作，工作是因为Fl为洛伦兹力的作用Fl，水分子的电子云极化，磁场的作用也与共振现象同样，离子水化层有可能被破坏，极化前的水合离子极化后的水合离子，由于水合离子中的水分子减少且不均匀，该水合离子(或带电荷相反的离子和粒子相互碰撞，一定数量的暂时结合形成“离子结合体”，而且2个、3个或4个

13、以上的离子可能聚合。 该离子缔合体作为一个质点在溶液中运动，增加了水溶液的“离子对”的数量。 磁化水主要应用于工业防垢，因为存在大量的“离子缔合体”或“粒子缔合体”，在水溶液中提供了大量的晶核。 大量文献和实践表明，磁处理可以改变水系的物理化学性质和生物性质，将防腐、除锈、除垢、杀菌等多功能一体化，具有广泛的应用前景。 1 .水的密度、粘度和表面张力的变化、磁化水的性质的变化、水经磁场处理后，一部分水分子从缔合休息中释放，呈单分子或二氢分子等状态。 另外，水并不是聚集得最密，而是这些更自由的水分子填充在空隙中。 另外，单散的水分子有可能潜入其他聚合体。 因此，水的摩尔体积缩小，密度增大，水的粘

14、度和表面张力也相应增大。 youngi.CHO (municationsinheatandmasstransfer 32 (p 19 ) 2005 )的研究发现，0.16T磁场会使一定程度的硬水表面张力降低8%。 Amiri and Dadkhah认为表面张力的变化大部分是由水中的杂质引起的，现在的研究没有得到有关表面张力的有效数据，上述Young I. Cho的研究也包括在内。 没有科学且强有力的数据表明磁处理会显着降低水的表面张力。2 .电导率的变化，3.pH的变化，水溶液经磁场处理后产生大量的离子缔合体，水溶液的电导率减少。 赵新杰测试了磁性水的各种物理特性，发现磁性水的表

15、面张力、电导率都增大，磁性水的沸点有所下降，但变化幅度不大，磁性水的冰点没有变化。 磁场是否对蒸馏水和水溶液的pH变化产生影响，pH是变大还是变小，是值得更深入研究的课题。 国内外有关水经磁场处理后pH值变化的实验报告很多。 从这些实验报告可知，PH值有变化。 朱元保等人对磁化水的化学性质进行了研究，发现除红外光谱、核磁共振光谱和磁化无明显差异外，磁化水的pH值、溶解氧和难溶性盐的溶解度增加，紫外线吸收峰和密度降低，挥发性加快。 磁化水的PH值的上升或下降可能与CO2气体的脱气和溶解反应有关。 三、磁化水的定标机理、使用磁性水器之前的定标使用磁性水器之后的定标，一般水中的Ca2-、CO32-离

16、子等以水合离子的形式存在，水合离子一旦流过磁场，就会受到洛伦兹力的作用进行螺旋圆运动，产生正、旋转负离子解放后，Ca2-和CO32-之间直接碰撞与CaCO3结合的机会增加，形成许多晶核和微晶。 由于这些CaCO3微晶主要形成于水中，粒子细小分散，因此在管壁上定标的机会大幅减少。 水一旦磁化，渗透性就会变强，水分子容易侵入器壁水垢层的微小间隙，在温度高的地方气化膨胀，水垢层变软。 温度变化时，在器壁和水垢层之间作用应力的同时，水流的冲击使水垢层破裂或脱落。 多年来，各国研究人员对磁化尺度机制进行了大量研究，主要提出了4种机制：原子内效应，如电子结构的变化，Eliassen等人认为离子内的电子转移

17、需要相当于100T的能量输入，而Ellingsen和Vik则是这种变化污染物效应：如磁强化腐蚀溶解，使体系中产生微量的Fe2等，Fe2等抑制水垢生成，产生软泥，与污垢一同排出，以达到水垢除去的目的。 但是，该机理并没有说明非浸渍磁处理器及高纯度溶液的结果。 分子-离子相互作用效应：像氢键破坏变形理论一样，磁处理可以增强水渗透性，破坏水垢与器壁之间的结合力，引起水垢脱落，但这种解释多为定性的。 Srebrenik等人的量子机制是基于磁化流体力学原理提出的，可以说明“磁记忆”效应，但该模型不适用于水溶液中除Ca2以外的阳离子。 界面间效应：像双电层变形理论模型一样，假定劳伦兹力作用下分散层的各向同性。 洛伦兹力引起协同离子和反离子的交换，改变双电层内的电荷分布，引起腹层边界的电荷和电位的暂时变化。 该机制不仅描述了凝聚和结晶行为，还提供了电位形式的量化性能残奥仪。 目前对磁化垢抑制机理的研究主要集中在磁场能量作用于水和水中的离子，改变垢晶体的结晶速度、晶粒大小及晶体晶型等方向。 克拉辛为代表的一些学者认为磁处理有助于核的均匀化、加快结晶速度、生成体积小、数量多的晶粒。 Deren的研究也表明，虽然磁处理后的结晶核生长受到抑制，但核生成速度增大，可以生成更多的不规则结晶。 Y. Wang的研究表明，将Na2CO3和CaCl2混合加热至300C形成过饱和，显微镜观察发现无磁场作