ОМАГНИЧЕННАЯ ВОДА

В вихре вальса

Как мы видели в предыдущем разделе, играют толь­ко гости. Они веселятся и танцуют преимущественно наимоднейшие танцы. Мода в танцах довольно быстро изменяется, но есть один, который не стареет,— это вальс. В вихре вальса кружатся гости — заряжен­ные частицы. Вместе с ними в круговорот вовлекаются и хозяева — потоки воды.

Рассмотрим подробнее, как же это происходит. На рис. 8, а изображены два иона, движущиеся с потоком воды по трубопроводу. Между ионами действует сила Кулона

Fz = qiq2/d\ (6)

Где d — расстояние между ионами.

Ионы с противоположными зарядами притягиваются друг к другу, но слишком тесному сближению препят­ствуют гидратные оболочки (на рис. 8 они не изобра­жены). Таким образом, на ионы действуют две силы — сила инерции движения с потоком и сила Fz.

На рис. 8, б показано, что изменяется при действии магнитного поля. На ионы теперь действует также и сила Лоренца F% направленная противоположно

ИфО; Н=0

6

Рис. 8. Движение ионов в зоне магнитного поля

Силе Fз. Поэтому расстояние между ионами возра­стает. Очевидно это происходит не только с двумя, но и со всеми ионами в растворе, так что в зоне действия магнитного поля возникает неоднородность плотности. Кроме того, перемещение противоположно заряженных ионов к стенкам трубопровода приводит к возникно­вению поперечной разности потенциалов (см. раз­дел 2.4).

На рис. 9, а изображены две частицы, находящиеся в неподвижной воде во взвешенном состоянии (сила тяжести уравновешена броуновским движением моле­кул воды); поверхностные заряды частиц имеют проти­воположные знаки. Тонкой линией вокруг частиц обо­значена область гидратной «шубы». Если частицы сферические по форме (например, капельки в эмульсии, газовые пузырьки), то и «шуба» имеет форму шара. У кристалликов кубической формы (например, фторида кальция) «шуба» тоже близка к шару. У пластин­чатых кристаллов сульфата кальция «шуба» продолго­ватая, напоминает сосиску. Мы для упрощения рас­сматриваем случай, когда проекции и частицы, и ее «шубы» представляют собой концентрические окруж­ности.

При движении потока (рис. 9,6) гидратная «шуба» деформируется, приобретая форму, близкую к эллип­соиду. При действии магнитного поля на движущийся поток (рис. 9, в) форма «шубы» становится каплеобраз­ной. Поскольку «шуба» имеет заряд, противополож­ный по знаку заряду частицы, то направление силы Fj,

Действующей на «шубу», будет противоположным на­правлению силы F2, действующей на частицу. Поэтому «шуба» начнет разворачиваться в потоке. В то же время сама частица вместе с близлежащими слоями «шубы» станет перемещаться к стенке трубопровода. В резуль­тате возникнет сложное вихреобразное движение. Такие вихри образуются в реальных водных системах, содер­жащих частички взвешенных веществ и пузырьки газа. Возникновение микровихрей в зоне действия магнитного поля означает микротурбулизацию системы.

Внутри вихря создается давление до 10 Па — его впервые измерили Н. Ф. Бондаренко и Е. 3. Гак. Им же удалось сфотографировать микровихрь (рис. 10). Такого давления достаточно, чтобы «шубы» сползли со своих частиц, и те начали ассоциировать друг с дру­гом (именно наличие «шубы» препятствует ассоциа­ции). В химии такое соединение твердых частиц назы­вается коагуляцией, капелек жидкости или пузырьков газа — коалесценцией. А в акустике принят единый термин — коагуляция.

Укрупненные в результате коагуляции твердые ча - тицы выпадают в осадок. Плотность раствора при этом • уменьшается, изменяются и другие его свойства. Укруп­ненные в результате коалесценции пузырьки газа всплывают. Дегазация раствора сопровождается воз­растанием плотности.

Для того, чтобы ионы могли «раздеться», требуется давление порядка Ю6 Па. Такое давление в жидкости

Рис. 10. Портрет микровихря

Возникает, например, при ультразвуковой кавитации. Итак, магнитное поле уменьшает степень гидратации частиц, а не ионов.

Из сказанного следует, что наиболее вероятным механизмом действия магнитного поля на водные си­стемы надо признать микротурбулизацию потоков, связанное с ней уменьшение степени гидратации микро­взвесей и пузырьков газов, их коагуляцию и коалесцен - цию. При ультразвуковой обработке растворов также возникает микротурбулизация (наряду с рядом иных микропроцессов). Поэтому, вероятно, оба вида обра­ботки приводят к во многом сходным результатам.

Завершая этот раздел, надо сказать, что метод магнитной обработки водных систем строже было бы называть методом магнитогидродинамической актива­ции. Однако в производственно-технической литературе привился жаргонный термин омагничивание. 50