磁化水的物理化學(xué)性質(zhì)探究

摘要: 以一定的流速垂直流經(jīng)具有一定強度磁場后的水稱為磁化水。本文用實驗的方法測定了純水和一些鹽溶液經(jīng)磁場處理后的CO2含量和O2含量兩個指標(biāo)的變化，并對相關(guān)結(jié)果做出了合理的解釋，從而探討磁化水的機理。

關(guān)鍵詞: 磁化水 ;CO2含量;O2含量;機理

1磁化水機理的研究現(xiàn)狀

大量的研究表明磁場可以對水溶液的部分物理化學(xué)性質(zhì)，如pH值、電導(dǎo)率、表面張力，膠體顆粒的電位、結(jié)晶過程以及晶體結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生影響。趙新杰[1]對磁化水的各種物理特性進行測試發(fā)現(xiàn)磁化水的表面張力、電導(dǎo)率均有所增大，磁化水的沸點略有降低，但變化幅度不大，磁化水冰點并沒有發(fā)生變化。朱元保[2]等對磁化水的物化性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)除紅外光譜和核磁共振譜與磁化無明顯差別外，磁化水的pH值、溶解氧和難溶鹽的溶解度均增加，紫外線吸收峰和密度降低，揮發(fā)性加快。有大量文獻報道，磁處理后溶液的pH值會發(fā)生變化。通常發(fā)現(xiàn)pH值是降低的，也有研究發(fā)現(xiàn)pH值會升高。Ronald[3]等人研究了CaSO4·2H2O過飽和溶液在磁場作用下一些物理化學(xué)性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)磁場可以降低鈣鹽的可溶解性，表現(xiàn)為水溶液中的鈣減少，且總懸浮固體相應(yīng)增加，溶液的電導(dǎo)率也如所預(yù)期的那樣減少。

2磁化水實驗結(jié)果

2.1 對純水的實驗

在密閉環(huán)境下，用磁場處理純水，取出經(jīng)磁場處理的純水和未處理的純水，敞開在大氣中，放置6小時，讓其和大氣中的氣體達到溶解平衡，測量二氧化碳和氧氣的含量，結(jié)果在表1中給出。從表中可以看出磁化后二氧化碳和氧氣含量均有所增加。

2.2 磁處理0.01mol/L的NaCl溶液和飽和的CaSO4溶液

分別配制0.01mol/L的NaCl溶液和飽和的CaSO4溶液，經(jīng)過磁場處理，測量磁化后二氧化碳和氧氣濃度的變化。實驗結(jié)果分別如表2和表3所示，NaCl溶液和飽和的CaSO4溶液經(jīng)磁處理后氧氣和二氧化碳含量也都有所增加。

3磁化水機理初探

3.1理論基礎(chǔ)

(1) 水由與組成，外層電子為sp3雜化狀態(tài)，呈四面體構(gòu)型，其中兩對電子與結(jié)合成鍵。鍵角104.5°，小于正四面體的109.5°。的電負性比大得多， 與之間的電子對偏向的一側(cè)，呈現(xiàn)為部分裸露的質(zhì)子。因此水分子具有一定的極性，偶極矩為1.85D。

(2) 由于1中的結(jié)構(gòu)，部分裸露的質(zhì)子會與外面的孤對電子作用，從而形成分子間的氫鍵;從而水分子會締合成線狀，網(wǎng)狀或環(huán)狀的分子集團;但氫鍵作用沒有共價鍵強烈，容易受外界影響而斷裂，條件恢復(fù)時，氫鍵又可以重新形成。

(3) 液態(tài)水中，水分子以締合體存在，n的大小受溫度等外界因素的影響;但也有水分子以單分子的形式存在，且有以下平衡:

3.2 實驗結(jié)果的理論解釋

具有極性的水分子以一定流速通過磁場時，正負電荷中心受力相反，水分子呈現(xiàn)一定取向，從而氫鍵被消弱甚至斷裂，締合體變小，單分子增多，以致發(fā)生一些性質(zhì)的改變。從上面已經(jīng)知道，經(jīng)過磁場處理的各種水的和的溶解度會升高，下面將從理論上給予解釋。

經(jīng)過磁場處理后，作為溶劑的水性質(zhì)發(fā)生了一些變化，可以推斷出能溶于水的物質(zhì)的溶解度是會發(fā)生變化的，實驗檢測到了氧氣和二氧化碳的溶解度的升高。溶于水的氣體分子和水分子存在一定的作用，這樣才使得氣體以一定的量存在水中。當(dāng)水經(jīng)磁場處理后，單分子水的濃度增加，和氣體分子作用的水分子也就增多了，從而氣體分子的溶解度增加。

參考文獻:

[1] 趙新杰.磁化水物理特性的測試[J].寧夏大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報)，1995，16(3):29-33.

[2] 朱元保，顏流水，曹祉祥等.磁化水的物理化學(xué)性能[J].湖南大學(xué)學(xué)報，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.

作者簡介:

李永明，男，武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院水務(wù)工程專業(yè)，湖北宜昌人，本科生，生于1986年11月

韓建偉，男，武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院，湖北宜昌人，本科生