Структуризаторы и турбулизаторы воды

Автор: О.В. МОСИН, канд. хим. наук, доцент

Вода составляет основу жизнеобеспечения организма. Функции потребляемой питьевой воды в жизнеобеспечении многообразны. Вода как универсальный растворитель обеспечивает транспорт питательных веществ, солей, микроэлементов и кислорода к клеткам, органам и тканям организма. Вода играет ключевую роль в терморегуляции, выполняет функции очищения от шлаков и токсинов. Количественный и качественные показатели воды регулируют процессы обмена веществ и клеточный метаболизм.

Существует мнение, что кроме соответствия требованиям качества очищенная водоочистительными предприятиями вода дополнительно должна обладать определенной природной структурой, на основе которой базируются физико-химические свойства воды (pH, ОВП).

Именно поэтому в последнее время появились методы безреагентной водообработки с целью придания воде естественной природной структуры и полезных свойств.

Введение

В научной литературе периодически появляются сообщения об исследовании структуры воды и ассоциатов общей формулы (Н2О)n, где n = 3-20, способных по мнению некоторых исследователей хранить и передавать различную информацию о прошлых воздействиях [1-3]. Одним из первых продемонстрировал информационные свойства воды японский естестовоиспытатель М. Эмото, разработавший способ оценки качества воды по микрокристаллическим структурам льда, получаемом при воздействии на воду различных воздействий – электромагнитных, акустических полей, излучении, радиоволн, а также музыки, электромагнитным излучением телевизора, мобильного телефона, напечатанные и произнесенные слова и др. [4]. При микроскопических исследованиях полученных кристаллов льда на обращенно-фазовом микроскопе были обнаружены различия в кристаллической структуре образцов эталонной и исследуемой воды, подвергнутой различными воздействиями, что по мнению М. Эмото служит результатом этих воздействий на структуру воды [5]. Традиционная наука подвергает существенной критике исследования М. Эмото.

Аномальные свойства воды объясняются особенностями физико-химического строения молекул воды и способности молекул воды образовывать циклические ассоциаты (димеры, тримеры, тетрамеры, пентамеры, гексамеры воды и др.) общей формулы (H2O)n, в которых молекулы связаны Ван–дер–ваальсовыми, диполь–дипольными и другими электростатическими силами и донорно-акцепторными взаимодействиями с переносом заряда, включая водородную связь [6-8]. Ассоциативность объясняет способность воды изменять структуру и свойства под воздействием электромагнитных, акустических полей, значительных колебаний давления и температуры и различных видов химических загрязнений или во время передвижения воды по трубопроводам.

В последнее время были предложены альтернативные безреагентные методы водообработки, основанные на т.н. витализации – оживление воды, для возвращения ей природной структуры и свойств. В основе основных процессов является водоворот (турбулентность) с комбинированием магнитной обработки движущегося потока воды внешним постоянным или переменным магнитным полем. Поэтому аналогичные приборы называются структуризаторами (турбулизаторами). Конструктивно турбулизаторы представляют собой дополнительные элементы, устанавливаемые внутри труб или теплообменников. Они превращают поток жидкости из безвихревого в вихревой; их наличие замедляет поток, улучшает скорость передачи тепла и делает нагрев теплообменника равномерным. Вода, пропускаемая через турбулизатор закручивается встречными потоками, образуя турбулентные течения, аналогичные природным речным водоворотам. При этом наиболее сильное воздействие оказывает комбинированное сочетание турбулентности с магнитным полем. В качестве эффективных структурирующих воздействий описано интенсивное перемешивание воды магнитной мешалкой для формирования кругового вращения - вортекса (в течение 30 сек), а также пропускание воды через воронку, обеспечивающую вращательное движение по часовой стрелке, с двумя постоянными магнитами, прикрепленными к нижней части воронки и расположенными друг напротив друга противоположными полюсами [9]. Первый способ рекомендован для обработки малых объемах воды, второй – для более значительных; при этом максимальный структурирующий эффект достигается минимум через 6 мин после воздействия.

Производители этих приборов утверждают, что их прототипом служат природные процессы прохождение потока воды через естественные источники турбулентности. К выявленным положительным характеристикам этих приборов относятся уменьшение поверхностного напряжения воды; изменение значения рН, сокращение времени водообработки, улучшение вкусовых качеств обрабатываемой воды; более длительные сроки сохранения воды. К отрицательным характеристикам являются не подтвержденные наукой т.н. энергетические свойства воды, в т.ч. информационный обмен с эталонной водой и др.

Природу физических процессов при турбулентном движении потока воды в магнитном поле только начинают изучать. Поэтому сообщения о новых альтернативных способах водообработки и внешних воздействиях на структуру воду крайне редки.

Турбулизаторы и структуризаторы воды.

Турбулизатор Грандера.

В аппаратах этого типа (по имени конструктора В. Грандера) изменение структуры воды достигается за счет турбулентности, намагничивания и бесконтактной передачи информации обрабатываемой воде. Стандартный турбулизатор этого типа состоит из металлического корпуса из нержавеющей стали 1, входного 7 и выходного 8 патрубков с резьбой, или фланцевым соединением, для подсоединения устройства к стандартной водопроводной трубе (рис. 1). Внутри корпуса располагаются три независимые полости 9, сформированные: корпусом 1, первым и вторым внутренними цилиндрами 2 и 3 (внутри цилиндра 3 может быть помещена капсула с эталонной информационной водой (эталон)). Через центральную полость устройства, в которой расположена создающая турбулентность спираль, проходит вода из подающей водопроводной трубы. Внешняя оболочка прибора обработана магнитным полем. Установка не требует специального технического обслуживания при эксплуатации, и для ее монтажа нужен только открытый участок водопровода. По информации производителей, обрабатываемая по данной технологии вода обладает всеми качествами природной родниковой воды. Сообщается также о повышении вкусовых качеств, растворяющей способности и увеличении срока хранения обрабатываемой воды.

Рис. 1. Схема стандартного витализатора Мaxi. 1 – внешний цилиндр (корпус), 2 – первый внутренний цилиндр, 3 – второй внутренний цилиндр, 4 – спираль, 5 – днище, 6 – крышка, 7,8 – входной и выходной патрубки, 9 – внутренние полости.


Турбулизатор Мартина.

Еще более конструктивно простым является водяной турбулизатор В. Мартина. В 1972 г. инженер-строитель В. Мартин разработал небольшую приставку к водопроводу в виде полого металлического цилиндра с внутренней закрученной спиралью - турбулизатором. Она встраивается посредством резьбового соединения в водопроводный кран и сообщает проходящей через прибор воде спиральную форму движения. В качестве критериев оценки качества воды применяются измерения сопротивления поверхностного слоя, ламинарное и турбулентное течение воды, значения рН, вязкости, формы микрокристаллов замороженной воды и др. Данный турбулизатор подходит для условий, в которых нет возможности производить сложный монтаж других конструктивно более сложных приборов. Стоимость этого турбулизатора не высока, что позволяет компенсировать единственный недостаток, связанный с необходимостью очищать воду с помощью дополнительных сорбционных фильтров, поскольку оптимальным условием использования этого прибора является наличие чистой воды.

Структуризатор воды EWO.

Рис. 2. Структуризатор воды EWO.

Структуризаторы воды EWO разработаны немецким естественноиспытателем А. Грубером, использовавшим в качестве качестве прототипа прибора природные процессы. Целью приборов серии EWO является изменение негативных информационных структур в питьевой воде и возвращение воды естественных свойств природной воды. Эти установки турбулизируют и намагничивают водопроводную воду в соответствии с заданными параметрами. Основным элементом установки является интегрируемый турбулизационный элемент, изменяющий физико-химические свойства и структуру обрабатываемой в потоке воды. По данным разработчика процесс турбулизации также повышает энергетические свойства воды. Так называемая интегрированная информационная ампула содержит в качестве эталона чистую родниковую воду и кристаллы кварца.

Турбулизатор Шаубергера

Рис. 3. Турбулентный витализатор Шаунбергера

В основу этого турбулизатора был положен принцип естественной турбулентности В. Шаубергера (1885 - 1958), впервые описавшего вихревой эффект в потоке воды [10]. Особенность этого аппарата в дополнение к турбулентности заключается по данным разработчика в имитировании геомагнитного поля Земли с частотой в 7,8 герц.

Одним из практических применений данного метода является витализация напитков и спиртоводочных изделий. В 2006 г. было проведено испытание прибора по обработке разных сортов вина на винодельческом заводе г. Гросхойбах (Германия). Было показано, что обработка вина данным прибором понижает кислотность вина и улучшает его вкусовые качества.

Структуризаторы воды Vital Water

Рис. 4. Структуризатор воды серии Vital Water

Основное предназначение структуризаторов серии Vital Water по данным разработчика – комбинированное воздействие на воду за счет совмещения системы фильтров с т.н. структуризатором воды. Комбинированный прибор состоит из колбы, упорной вставки, постфильтра, сорбента, предфильтра, кольца прижимного, двух резиновых уплотнительных колец, корпуса со встроенной в него резьбовой втулкой и основания. Внутри упорной вставки размещается т. н. структуризатор воды. Водопроводная вода из крана через втулку попадает в емкость для сборника воды, находящуюся в основании. Затем вода, поднимаясь вверх, проходит через предфильтр, сорбент, постфильтр, на которых очищается от механических и химических примесей и посторонней микрофлоры. После этого вода попадает в вертикальную трубку упорной вставки и движется вниз, обтекая структуризатор, под действием которого происходит реструктурирование очищенной воды.

Аппараты магнитной обработки воды

Поскольку в приборах этого типа часто используется принцип воздействия постоянным магнитным полем, следует рассмотреть данный вид водообработки. Принцип действия аппаратов магнитной обработки воды основан на комплексном многофакторном воздействии магнитного поля, генерируемого постоянными магнитами или электромагнитами на растворённые в воде гидратированные катионы металлов и структуру гидратов и водных ассоциатов, что в конечном результате сказывается на изменениях структуры воды и гидратированных ионов, физико-химических свойствах и поведении растворённых неорганических солей [11]. При воздействии на воду магнитного поля в ней изменяются скорости химических реакций за счет протекания конкурирующих реакций растворения и осаждения растворенных солей, происходит образование и распад коллоидных комплексов, улучшается электрохимическая коагуляция с последующей седиментацией и кристаллизацией солей. Также имеются достоверные данные, указывающие на бактерицидное действие магнитного поля [12]. Эти эффекты в совокупности приводят к изменению плотности обрабатываемой воды, поверхностного натяжения, вязкости, значения рН и физико-химических параметров протекающих в воде процессов, в т. ч. растворения и кристаллизации растворенных в воде неорганических солей. В результате содержащиеся в воде магниевые и кальциевые соли теряют способность формироваться в виде плотного отложения - вместо карбоната кальция СаСО3 образуется более щадящая мелкокристаллическая полиморфная форма СаСО3, по структуре напоминающая арагонит, который или совсем не выделяется из воды, поскольку рост кристаллов останавливается на стадии микрокристаллов, или выделяется в виде тонкодисперсной взвеси, скапливающейся в грязевиках или отстойниках. Также имеются сведения о влиянии магнитной водообработки на уменьшение концентрации в воде кислорода и углекислого газа, что объясняется возникновением метастабильных клатратных структур катионов металлов по типу гексааквакомплекса [Са(Н2О6)]2+.

Магнитная обработка воды широко внедряется во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине, а также в водообработке для умягчения воды и устранения накипи – в виде образующихся на внутренних стенках труб паровых котлов, теплообменников и других теплообменных аппаратов твёрдых отложений гидрокарбонатных (углекислые соли Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2 при нагреве воды разлагающиеся на СаСО3 и Mg(OH)2 с выделением СО2), сульфатных (CaSO4, MgSO4), хлоридных (MgSO4, MgCl2) и в меньшей мере силикатных солей кальция, магния и железа. Ускорение процесса кристаллизации накипеобразующих солей в воде при магнитной обработке, приводит к значительному уменьшению концентраций растворенных в воде ионов Ca2+ и Mg2+ за счет процесса кристаллизации и уменьшения размеров кристаллов, осаждающихся из нагреваемой воды.

Выпускаемые отечественной промышленностью устройства магнитной обработки воды подразделяются на работающие на электромагнитах (соленоид с ферромагнетиком) аппараты магнитной обработки воды (АМО) и использующие постоянные магниты (магнитотвердые ферриты бария с феррита и редкоземельных магнитных материалов) гидромагнитные системы (ГМС), магнитные преобразователи (гидромультиполи) (МПВ, MWS, ММТ) и активаторы воды серий АМП, МПАВ, МВС, КЕМА бытового и промышленного назначения. Большинство из них схожи по конструкции и принципу действия (рис. 5 и рис. 6). Монтируются к трубопроводу эти аппараты с помощью резьбового или фланцевого соединения. ГМС выгодно отличаются от магнитных устройств на основе электромагнитов и магнитотвердых ферритов, поскольку при их эксплуатации отсутствуют проблемы, связанные с потреблением электроэнергии и с ремонтом при электрическом пробое обмоток электромагнита. Эти аппараты могут быть установлены как в промышленных, так и в бытовых условиях: в магистралях, подающих воду в водопроводные сети, бойлерах, проточных водонагревателях, паровых и водяных котлах, системах водонагрева различного технологического оборудования (компрессорные станции, электрические машины, термическое оборудование и др.). Хотя ГМС рассчитаны на расход воды от 0,08 до 1100 м3/час, соответственно на трубопроводы диаметром 15-325 мм, однако есть опыт создания магнитных аппаратов для ТЭЦ с размерами трубопровода 4000 ´ 2000 мм. Также в последнее время разработаны аппараты импульсного магнитного поля, распространение которого в пространстве характеризуется частотной модуляцией и импульсами с интервалами в микросекунды, способные генерировать сильные с индукцией 5–100 Тл и сверхсильные магнитные поля с индукцией более 100 Тл. Для этого используются главным образом геликоидальные соленоиды, изготовленные из прочных сплавов стали и бронзы. При получении сверхсильных постоянных магнитных полей с большей индукцией используются сверхпроводящие электромагниты.

Рис. 5. Виды аппаратов для магнитной обработки воды (ГМС) на постоянных магнитах с фланцевыми (вверху) и резьбовыми (внизу) соединениями.

Рис. 6. Аппарат магнитной обработки воды на электромагнитах АМО-25УХЛ.


Табл. 1. Технические характеристики отечественных аппаратов магнитной обработки воды на постоянных магнитах.

Параметр

Модель аппарата

АМП 10 РЦ

АМП 15 РЦ

АМП 20РЦ

АМП25РЦ

АМП32РЦ

Амплитудное значение магнитной индукции (В0) на поверхности рабочей зоны, мТл

180

Количество рабочих зон

5

Номинальный расход воды, миним./норм./макс.
м3/час

0,15/0,5/0,71

0,35/1,15/1,65

0,65/1,9/2,9

1,0/3,0/4,5

1,6/4,8/7,4

Диаметр условного прохода, мм

10

15

20

25

32

Соединение, дюйм

1/2

1/2

3/4

1

11/4

Максимальное рабочее давление, МПА)

1

Рабочий температурный интервал эксплуатации, 0С

5–120

Размеры, (L ´ D ), мм

108 ´ 32

124 ´ 34

148 ´ 41

172 ´ 50

150 ´ 56

Масса, кг

0,5

0,75

0,8

1,2

1,8


Табл. 3. Технические характеристики отечественных аппаратов магнитной обработки воды на электромагнитах.

Параметр

Модель аппарата

АМО-25УХЛ

АМО-100УХЛ

АМО-200УХЛ

AMO-600УХЛ

Напряжение, В

220

Частота сети, Гц

60

Производительность по обрабатываемой воде м3

25

100

200

600

Напряженность магнитного поля, кА/м

200

Температура обрабатываемой воды, °С

60

40

50

70

Рабочее давление воды, МПа

1,6

Потребляемая электромагнитом мощность, КВт

0,35

0,5

0,5

1,8

Габаритные размеры электромагнита, мм

260 ´ 410

440 ´ 835

520 ´ 950

755 ´ 1100

Габаритные размеры блока питания, мм

250 ´ 350 ´ 250

Масса электромагнита, кг

40

200

330

1000

Масса блока питания, кг

8,0

Заключение

В настоящее время в России и за рубежом существует множество производителей турбулизаторов (структуризаторов) воды. И хотя в настоящее время доказано воздействие турбулентности и внешнего магнитного поля на изменение физико-химических свойств воды (рН, поверхностное натяжение) и структуру гидратированных ионов и примесей, широкого практического применения этот метод пока не получил. Использование технологии магнитной обработки движущейся в турбулентном потоке воды обуславливает эффективность конструированных приборов. Положительные характеристики данного способа водообработки - уменьшение поверхностного напряжения воды; изменение значения рН, сокращение времени водообработки, улучшение вкусовых качеств обрабатываемой воды, более длительные сроки сохранения воды. Справедливую критику вызывает цитирование разработчиками этих приборов таких ненаучных терминов, как энергетические свойства воды и информационный обмен с эталонной водой.

Литература

1. Maheshwary S., Patel N., Sathyamurthy N., Kulkarni A.D., Gadre S.R. Structure and Stability of Water Clusters (H2O)n, n=8-20: An Ab Initio Investigation // J. Phys. Chem. A., 2001, V. 105, p. 10525-10537.

2. Choi T.H., Jordan K.D. Application of the SCC-DFTB Method to H+(H2O)6, H+(H2O)21, and H+(H2O)22 // J. Phys. Chem. B, 2010, V. 114, p. 6932-6936.

3. Tokmachev A.M., Tchougreeff A.L., Dronskowski R. Hydrogen-Bond Networks in Water Clusters (H2O)20: An Exhaustive Quantum-Chemical // European Journal of Chemical Physics And Physical Chemistry, 2010, V. 11(2), p. 384–388.

4. Эмото М. Тайные послания воды. София. 2007. с. 95.

5. Татаринов Ю.П., Мякин С.В., Казакова Н.К. Спектрофотометрическое исследование бесконтактного энергоинформационного воздействия на жидкости // Сознание и физическая реальность, 1998, Т. 3, № 1, p. 57-61.

6. Немухин А.В. Многообразие кластеров // Российский химический журнал, 1996, Т. 40, № 2, C. 48-56.

7. Зенин С.В., Тяглов Б.В. Природа гидрофобного взаимодействия. Возникновение ориентационных полей в водных растворах // Журнал физической химии, 1994, Т. 68, № 3, р. 500-503.

8. Мосин О. В., Игнатов И., Структура воды и физическая реальность // Сознание и физическая реальность, 2011, Т. 10, № 6, с. 16-32.

9. Зенин С.В., Тяглов Б.В. Гидрофобная модель структуры ассоциатов молекул воды // Журнал физической химии, 1994, T. 68, № 4, p. 636-641.

10. В. Шаубергер. Энергия воды. пер. с англ. Л. Новиковой, М: Яуза, Эксмо. 2007. 320с.

11. Мосин О.В. Магнитные системы обработки воды. Основные перспективы и направления // Сантехника, 2011, № 1, c. 21-25.

12. Соловьева Г. Р. Перспективы применения магнитной обработки воды в медицине, В сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем, Москва, 1974, с. 112.

Автор: к.х.н., доц. О.В. Мосин

Источник: Мосин О.В. Турбулизаторы воды // Сантехника Отопление Кондиционирование СОК. 2013. № 12. С. 56-63.