Теория и принцип действия «Магнолия»

       Вода - бесценный дар природы. Эта простая, на первый взгляд, жидкость, состоящая из одного атома кислорода и двух атомов водорода, обладает уникальными свойствами, которые являются основным фактором для существования жизни. Одним из этих свойств является ее способность растворять большинство известных нам органических и неорганических веществ и газов.

Причины жесткости воды.

       Круговорот воды в природе вызван переходом воды из твердого агрегатного состояния в жидкое и парообразное.
Огромные количества воды переносятся из одних районов земной поверхности к другим, при этом вода растворяет и переносит большие количества веществ, формируя тем самым рельеф земной поверхности.
       Благодаря растворенным в воде кислороду и диоксиду углерода существует жизнь в водных бассейнах. Кислород и диоксид углерода поступают в воду, как из атмосферы, так и в результате жизненной деятельности водной флоры и фауны.
       Диоксид углерода взаимодействует с водой и образует угольную кислоту.

H₂O + CO₂ ---> H₂ CO₃
       Когда вода проходит через известняковые скалы и слои почвы, угольная кислота растворяет карбонаты кальция и другие сопутствующие элементы - магний, железо, марганец и др. В основном протекает следующая реакция, при которой труднорастворимый карбонат кальция превращается в растворимый бикарбонат кальция:

CaCO₃ + H₂CO₃ ---> Ca(HCO₃)₂
       Наличие бикарбоната кальция и магния в воде является причиной ее жесткости, т.е. она способна образовывать накипь при нагревании сосудов и сооружений.
       Вода всегда обладает некоторой жесткостью. Она колеблется в достаточно широких границах в зависимости от растительности и почвы в водосборных районах. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к воде для бытового потребления, допускается вода с жесткостью от 1,3 до 7,5 мг/экв./л.

Механизм образования накипи из-за жесткой воды.

       Молекулу воды можно сравнить с равнобедренным треугольником. На одной вершине располагается атом кислорода, а на двух других вершинах находятся атомы водорода. Угол, который образуют связи между атомами водорода и кислорода составляет 104,5°. Это ведет к сильно выраженной полярности молекулы воды, и мы можем себе представить ее как диполь с ярко выраженными положительным и отрицательным полюсами.

Рис. 1 Пространственная структура молекулы воды.

       В результате взаимного притяжения и отталкивания при действии электростатических сил водные диполи формируют динамические пространственные структуры, называемые «кластерами». Центром, вокруг которого образуется кластер, может быть любой положительный или отрицательный ион веществ, растворенных в воде. Кластеры имеют такую полярность, чей знак соответствует полярности центрального иона.

Рис. 2 Кластеры с положительным и отрицательным центральным ионом.

       Таким образом ионы закручиваются в своеобразные коконы из водных молекул, которые мешают химическому взаимодействию между ними. Энергия связей между водными диполями, создающими кластер, несколько выше энергии их теплового движения. Это является причиной их термической неустойчивости.
       При контакте воды с нагретыми поверхностями кластеры разрушаются. Создаются условия для ускоренного протекания ионных реакций, которые ведут к восстановлению бикарбоната кальция, который впоследствии термически разлагается по схеме:

Ca⁺⁺ + 2HCO₃ ---t°--> CaCO₃ + H₂Co₃ ---> H₂O + CO₂
       Получается карбонат кальция и угольная кислота, которая разлагается на воду и диоксид углерода.
       Растворимость карбоната кальция в воде сильно уменьшается с повышением температуры (обратная растворимость). В результате перенасыщения раствора карбонат кальция откладывается в виде накипи.

Рис. 3 Температурная зависимость растворимости карбоната кальция в воде. Подобным способом разлагаются бикарбонаты и других металлов.

Почему накипь создает проблемы?

       Слой накипи имеет сильно выраженную пористую структуру и действует как теплоизолятор, ухудшающий теплообмен между нагревателем и водой. Например, медь имеет коэффициент теплопроводности 389,6 W/m.K, сталь 45,4 W/m.K, а накипь едва 0,08 W/m.K Ухудшенный теплообмен ведет к термической перегрузке и сгоранию нагревателей, а также к перерасходу электроэнергии.
       Сравнение данных по потреблению электроэнергии электрическими водонагревателями, работающими в районах с разной жесткостью воды, показывает, что при работе с жесткой водой расходуется до 40 % больше электроэнергии, чем при работе с мягкой водой.
       Использование жесткой воды в стиральных и посудомоечных машинах кроме образования накипи на нагревателях и перерасхода электроэнергии ведет и к другим неприятным явлениям, связанным с химическим взаимодействием между веществами, порождающими жесткость воды и активными субстанциями стиральных препаратов. Последние представляют собой смесь растворимых натриевых и калиевых солей высших жирных кислот (стеариновой, пальмитовой, олеиновой и др.)

Рис. 4 Образование накипи на нагревателях и в трубопроводах.

       В результате получения нерастворимых кальциевых и магниевых солей высших жирных кислот эффективность стиральных препаратов при употреблении в жесткой воде многократно снижается. Они выделяются в виде налета на обрабатываемых тканях, придавая им серовато-желтоватый оттенок. В результате чего любимые вещи быстро ветшают, теряют красоту формы и цвета.
       Чтобы частично преодолеть неблагоприятное влияние жесткой воды, следует использовать больше стирального порошка и дорогие смягчители для воды и белья.
       Таким же образом обстоят дела и с посудомоечными машинами. На домашней посуде и приборах накапливаются отложения, теряются блеск и красота дорогих сервизов.
       В целом жесткая вода в состоянии обессмыслить все усилия хозяек и увеличить финансовые расходы.

Где спасение?

       Спасение - магнитный декарбонизатор «Магнолия». Этот прибор относится к системам гидромагнитной обработки воды.
       В корпусе «Магнолии», выполненном из устойчивого термопластичного эластомера, встроена магнитная система, формирующая мощное магнитное поле эффективной конфигурации.

Рис. 5 Структура магнитного поля декарбонизатора «Магнолия»

       Каждый видел компас и знает, что его магнитная стрелка ориентируется по силовым линиям земного магнитного поля и показывает направление север-юг. Похожее взаимодействие протекает между заряженными частицами (ионами и кластерами) и силовыми линиями магнитной системы «Магнолия».
       В отличие от магнитной стрелки компаса, даже самые тяжелые ионы несравнимо малы по массе, а напряженность магнитного поля «Магнолии» в тысячи раз больше напряженности земного магнитного поля. В результате этого заряженные частицы притягиваются магнитным полем и двигаясь спирально по его силовым линиям, входят в зоны с нарастающей напряженностью поля.
       Таким же образом с магнитным полем взаимодействуют и кластеры. В результате этого молекулы воды, встроенные в кластеры, совершают колебательные движения с нарастающей частотой. Возникает магнитно-гидродинамический резонанс, ведущий к разрушению кластеров.

Рис. 6 Взаимодействие заряженных частиц с магнитным полем.

       В результате этого образуются зоны с высокой ионной концентрацией и создаются предпосылки для ускоренного протекания химической кристаллизации. Таким образом, даже при комнатной температуре начинается формирование мелко кристаллической массы карбоната кальция, которая выделяется как осадок и выбрасывается с отходной водой. Нарушенный ионный баланс ведет к постепенному разрушению старых отложений накипи.
       В результате магнитной обработки предотвращается вредное влияние жесткой воды и создаются условия для удаления старых отложений без употребления химических средств для размягчения.