强磁磁化水防垢的原理及相关效应概述-

1、强磁磁化水防垢的原理及相关效应概述徐中德,刘翠兰,赵军,解萍(包头稀土研究院,内蒙古包头014030摘要:主要阐述了磁场对水的磁化原理,从而产生防止结垢的机理。同时对磁场的设计进行了简单的阐述。并就磁化水对人体的有益作用作了简单介绍。关键词:强磁;磁化;防垢器磁路设计中图分类号:TU991127文献标识码:A文章编号:100420277(20060620099203磁场除垢早在半个世纪前已有定论。1945年,比利时科学家V er m eiren T首先提出了利用磁处理水能够使锅炉去垢,并获得专利权。同年,比利时工程师别尔梦林发明了第一台磁水器,这一发明几乎在所有工业发达国家获取了专利。随着稀土

2、永磁材料的高速发展,国际上的磁化处理应用产品繁多,应用范围日益拓宽。目前已渗透到冶金、化工、交通运输、环境净化、造纸、制陶、医药、农业等行业部门。我国磁化处理水的研究开发工作,近年来也有长足的发展。我国是从1959年开始将磁化水应用于锅炉和冷却水系统中的。当时使用的永磁体是磁能积较低的铁氧体,这种用铁氧体试制的磁化水处理装置在华北、东北、西北等地区锅炉系统中应用,其效果不太理想。作为一门科学技术,随着国家对节能工作的重视及应用基础研究工作的积累,必然对应用研究提出新的要求。在稀土永磁材料的应用领域中,磁处理水无论在人们日常生活保健,还是在工业除垢节能领域又掀起了热潮1。1对水的认识了解我们生命

3、之源的性质特性,是为了探索磁处理水的机制。水是一种综合式的液体。水有很大的分子间力。极纯的水有微量的电导率,表示有极少量的H+和OH-。根据北京大学谢文蕙教授磁处理水的机理认为,水在有盐存在的情况下,一个小离子周围水结构模型分为三层:冻结在正离子周围表面的水分子为第一水化层,也称为化学水化层,正离子对第一层水分子有吸电子作用,由这些水分子再与第二层水分子形成氢键,结合成第二水化层,这是结构破坏区,也称物理水化层,高价水离子这一层相当大;第三层是正常的水分子区。磁化水防垢的原理是在一定的磁场条件下,第二水化层中的水容易被挤脱落,这些水可能呈单分子水弥散在水系中,其次,已被脱落外衣的钙离子,由于静

4、电引力作用,有更多机会与水中CO32-结合为CaCO3晶种。这种洛伦兹力是作用于带电粒子运动的基本规律,是目前比较倾向于的磁处理水机理的理论。2磁化处理水机理探索磁化处理水防垢的机理,比较集中的一种观点认为是洛伦兹力作用于带电粒子运动的规律: F=gVB式中:F为洛伦兹力,g为带电粒子的电荷,V为带电粒子的移动速度,B为磁感应强度。根据右手定则,带电粒子在磁场中运动产生向心力,这就是洛伦兹力。从式中可以看出,B磁感应强度越大,洛伦兹力的作用也就越大。由于水溶解空气中的CO2在磁化处理时有一系列化学反应,最后形成沉淀的固相CaCO3、M gCO3,它们起胶体核的作用,在磁场的作用下,较大的水分子

5、集团链中的氢键被切断,这些水分子具有较强的第27卷第6期2006年12月稀土Ch inese R are Earth sV o l127,N o16D ecem ber2006收稿日期:2006203209作者简介:徐中德(19502,男,江苏江阴人,高级工程师,从事稀土永磁材料及应用。自由能。这部分能量由水的动能转化而来。根据法阳斯法则,在疏液体表面优先吸附和胶体共有的化学元素的离子,胶体核会优先只吸附HCO3-、H+,形成带负电的碳酸钙粒子。磁处理过的水,丁达尔现象明显。产生水垢的CaCO3、M gCO3以胶体核的形式浮在水中,成为水的结晶中心。因胶粒带负电而加热,输水管都接地,呈负电位,

6、使得胶体粒子与管路壁相排斥,所以胶体粒子不易接近管壁,起到防垢作用2。3工业用水的复杂情况磁化水防垢的原理探索是指导节能磁化的基础,然而水质的情况是较复杂的,各个地区的兰勒饱和指数,即水在自然状态下的pH值不同。地下水、雪水、江湖水的质量都不同。在磁感应强度01262T 01315T下,各类污水的COD直接去除率:平均医院污水为2514%,印染废水为2112%,城镇污水为1614%(磁化流速为215m s时为2010%、橡胶业废水为1113%,造纸废水为811%,葡萄糖水为1718%,淀粉水为1111%,氨水为811%。另外,为查明瞬间磁化直接使COD减少的原因,还对去离子水、自来水和城镇污水

7、磁化前后的溶解氧进行测试。常温下磁化流速210m s,最佳磁感应强度01315T, 4组去离子水磁化前后的溶解氧浓度不变,磁处理对溶解氧无影响;5组自来水磁化后溶解氧略有降低,平均减少411%;12组城镇污水,磁化后溶解氧平均减少2417%。这种瞬间磁化使污水有机物降解和溶解氧减少的现象,称磁处理污水的直接效应。这一作用并非水中微生物酶引起的有机物分解,也非磁化使水中有机物分子的化学键断裂,而是磁处理引起核磁共振激活了水中的溶解氧,促使部分有机物氧化分解1。例如包头钢铁公司使用的高炉循环冷却水,其中含锌、铝浓度高,含氟量也较高,当然还含有氧化钙、氧化镁和氧化硅等。本文认为针对不同水质的磁化,根

8、据洛伦兹力公式,应在尽可能提高磁感应强度和多级磁化上来提高防垢效率。对于流量大,流速高的水同样也需要更高的磁感应强度。4磁水器的设计磁水器的设计是根据水以一定流速通过磁水器的比磁通及水以一定流速通过磁水器,在1小时内1立方米的水所获得的磁能为设计依据4。前苏联工程师QW L iKof设计的磁水器,大多采用铸造类磁钢,体积大,重量重。美国达利来公司生产的R are-S型磁水器,则采用稀土永磁材料,体积小,重量轻。使磁水器的性能得到提高。在磁路设计方面,国内外磁路设计者认为聚磁磁路或吸着磁路为好。前者可以提高B值,后者可以提高磁力。另外磁场应尽量均匀,以维持其能量和力的平衡。5磁化水的相关效应经磁

9、化的水对人体有医疗保健的效用。1992年同济医科大学马应龙教授创造性地使用生物传感器方法,测得磁化水可使谷氨酸脱羧酶的活性增强34%,葡萄糖氧化酶活性增强2318%,脲酶活性增强3115%。这就沟通了磁化水与人体生物效应的重要内在联系。有关专家评价,马应龙教授的这一成果为磁化水在医疗保健等领域大范围推广应用提供了可靠的理论依据。另据报道,在巴基斯坦罕萨地区,百岁老人比比皆是,且大多健康。专家们经过研究,发现那儿的水表面张力低,渗透力强,含氧丰富,电导率高。显然是由于地质的原因,形成一种天然的磁化水,饮之精神倍增,祛病延年。专家们指出,现代生活中的人们,体内往往磁力不足。原因是地磁场对人体的正常

10、作用受到影响。饮用的自来水,经铁管输送,失去原有的自然磁性;高楼林立,墙中的钢筋网具有屏蔽地磁场的作用;纵横交错的电线、电缆及川流不息的车流遮断了大自然的磁场,从而造成了人体“磁饥饿症”。人体缺磁会引发多种疾病。细胞缺磁会加速衰老,血液缺磁会增加粘稠度,减少活力,导致心脏负担加重,使大量沉积物堵塞循环系统,从而使血液、神经、泌尿、消化系统发生疾病。表现为新陈代谢紊乱、腰酸背痛、胸闷失眠、顽固性疼痛、头晕目眩、腹泻、关节疼痛、浑身不适等症状。因此生活锅炉等设备应安装磁化器。经常饮用磁化水,给细胞及整个人体充磁,补充磁力,促进人体健康。此外,饮用磁化水能治疗肾结石及胆结石等3,能驱蛔虫及蛲虫,治疗

11、口腔溃疡,助消化。应用于搅拌水泥能加速固化,对环保、造纸、制陶、酿酒都有良好的作用4。在蔗糖和化工生产中分别可以防止草酸钙和氧化钙在管道和容器中的结垢。5综上所述,磁化装置的防垢原理不仅提高了工业材料的使用寿命,提高了工业效率,节约了材料消001稀土第27卷耗,同时其相关效应也是十分理想的。参考文献:1朱元保1磁化水的物理化学性能J 1湖南大学学报,1999,26(1:2122512任伯胜,等1稀土永磁材料的开发和应用M 1南京:东南大学出版社,198913罗漫1磁化水的研究现状及进展J 1水处理技术,1999,25(6:339234314张维华,吴振杰1磁化水技术在混凝土中的应用J 1建筑技

12、术开发,2001,28(6:5525615杨开1磁化水的制备、特性及应用J 1工业水处理,1994,14(3:132161(上接第75页3结论11在20kg 真空感应炉上进行了9炉小试验,筛选出合适的化学成份,利用80t 顶底复吹转炉冶炼、L F 炉精炼、钢锭模浇铸、初轧开坯、轨梁轧制成材工艺生产B 450N bR E 高强310乙字钢,产品各项指标均达到了铁路车辆厂的要求。21钢中加入稀土可改善钢的冲击韧性,铌、钡的加入,可有效地提高钢的强度,而不降低冲击性能。31450M Pa 级高强度耐大气腐蚀铁路车辆用钢的开发,为铁路运输多装快跑提供了技术保障。目前包钢开发的BN bR E 耐候钢已经

13、纳入了铁道部标准,进行正式生产。参考文献:1张斌1高强度耐大气腐蚀钢在铁道车辆上的应用与技术发展J 1中国冶金,2005,(1:42612刘清友,董瀚1450M Pa 级超细组织耐大气腐蚀板的开发J 1钢铁,2004,39(4:1722113张进德1我国铁路货车技术发展趋势J 1铁道车辆,2003,41(4:12614王祖滨,东涛1低合金高强度钢M 1北京:原子能出版社,199615Banneberg N ,et al 1P rocedures fo r successful continu 2ous casting of steels m icro alloyed w ith N b ,V

14、,T i and N ,m icroalloying 95A 1P roceedings of an Interna 2ti onal Conference C 11995,P ittsburgh ,PA ;Iron and Steel Society ,8329416Gladm an T 1T he PhysicalM etallurgy ofM icro A lloyedSteels the Institute of M aterials M 1L ondon ,19971D evelop m en t of B 450NbRE Cl i m a te -Resistan t Steel

15、with H igh StrengthCH EN J ian 2jun1,2,JA N G M ao 2f a 1,L I K a i 2(1.S chool of M a teria ls and M eta llu rgy ,N ortheastern U n iversity ,S heny ang 110000,Ch ina ;2.Cen ter of T echnology ,B aotou I ron and S teel G roup ,B aotou 014010,Ch ina Abstract :450M Pa rail w ay veh icle steel ,w h ic

16、h is h igh strength and cli m ate -resistant ,is developed in m iddle -frequency vacuum furnace by adjusting chem ical compo siti on ,and industrial experi m ent show s that each index of 450M Pa N bR E cli m ate -resistant steel reaches standard of rail w ay veh icle steel .T h is research is a benefi