磁化水的物理化学性质探究

摘要: 以一定的流速垂直流经具有一定强度磁场后的水称为磁化水。本文用实验的方法测定了纯水和一些盐溶液经磁场处理后的CO2含量和O2含量两个指标的变化,并对相关结果做出了合理的解释,从而探讨磁化水的机理。

关键词: 磁化水 ;CO2含量;O2含量;机理

1磁化水机理的研究现状

大量的研究表明磁场可以对水溶液的部分物理化学性质,如pH值、电导率、表面张力,胶体颗粒的电位、结晶过程以及晶体结构等产生影响。赵新杰[1]对磁化水的各种物理特性进行测试发现磁化水的表面张力、电导率均有所增大,磁化水的沸点略有降低,但变化幅度不大,磁化水冰点并没有发生变化。朱元保[2]等对磁化水的物化性质进行了研究,发现除红外光谱和核磁共振谱与磁化无明显差别外,磁化水的pH值、溶解氧和难溶盐的溶解度均增加,紫外线吸收峰和密度降低,挥发性加快。有大量文献报道,磁处理后溶液的pH值会发生变化。通常发现pH值是降低的,也有研究发现pH值会升高。Ronald[3]等人研究了CaSO4・2H2O过饱和溶液在磁场作用下一些物理化学性质的变化,发现磁场可以降低钙盐的可溶解性,表现为水溶液中的钙减少,且总悬浮固体相应增加,溶液的电导率也如所预期的那样减少。

2磁化水实验结果

2.1 对纯水的实验

在密闭环境下,用磁场处理纯水,取出经磁场处理的纯水和未处理的纯水,敞开在大气中,放置6小时,让其和大气中的气体达到溶解平衡,测量二氧化碳和氧气的含量,结果在表1中给出。从表中可以看出磁化后二氧化碳和氧气含量均有所增加。

2.2 磁处理0.01mol/L的NaCl溶液和饱和的CaSO4溶液

分别配制0.01mol/L的NaCl溶液和饱和的CaSO4溶液,经过磁场处理,测量磁化后二氧化碳和氧气浓度的变化。实验结果分别如表2和表3所示,NaCl溶液和饱和的CaSO4溶液经磁处理后氧气和二氧化碳含量也都有所增加。

3磁化水机理初探

3.1理论基础

(1) 水由与组成,外层电子为sp3杂化状态,呈四面体构型,其中两对电子与结合成键。键角104.5°,小于正四面体的109.5°。的电负性比大得多, 与之间的电子对偏向的一侧,呈现为部分的质子。因此水分子具有一定的极性,偶极矩为1.85D。

(2) 由于1中的结构,部分的质子会与外面的孤对电子作用,从而形成分子间的氢键;从而水分子会缔合成线状,网状或环状的分子集团;但氢键作用没有共价键强烈,容易受外界影响而断裂,条件恢复时,氢键又可以重新形成。

(3) 液态水中,水分子以缔合体存在,n的大小受温度等外界因素的影响;但也有水分子以单分子的形式存在,且有以下平衡:

3.2 实验结果的理论解释

具有极性的水分子以一定流速通过磁场时,正负电荷中心受力相反,水分子呈现一定取向,从而氢键被消弱甚至断裂,缔合体变小,单分子增多,以致发生一些性质的改变。从上面已经知道,经过磁场处理的各种水的和的溶解度会升高,下面将从理论上给予解释。

经过磁场处理后,作为溶剂的水性质发生了一些变化,可以推断出能溶于水的物质的溶解度是会发生变化的,实验检测到了氧气和二氧化碳的溶解度的升高。溶于水的气体分子和水分子存在一定的作用,这样才使得气体以一定的量存在水中。当水经磁场处理后,单分子水的浓度增加,和气体分子作用的水分子也就增多了,从而气体分子的溶解度增加。

参考文献:

[1] 赵新杰.磁化水物理特性的测试[J].宁夏大学学报(自然科学报),1995,16(3):29-33.

[2] 朱元保,颜流水,曹祉祥等.磁化水的物理化学性能[J].湖南大学学报,1991,27(1):21-25.

[3] Ronald Gehr,Zipi A Z,James A F,et al.Reduction of solublemineral concentrations in CaSO4 saturated water using a magnetic field[J].Wat Res.,1995,29(3):933-940.

作者简介:

李永明,男,武汉大学土木建筑工程学院水务工程专业,湖北宜昌人,本科生,生于1986年11月

韩建伟,男,武汉大学动力与机械学院,湖北宜昌人,本科生