Технологиясы

С.Сейфуллин  атындағы Қазақ агротехникалық университетінің Ғылым жаршысы =

Вестник    науки Казахского  агротехнического  университета    им.  С.  Сейфуллина. – 2014. -

№4 (83). – Б.66-72

СУДЫ ЗАЛАЛСЫЗДАНДЫРУ МЕН ТАЗАРТУДЫҢ ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК

ТЕХНОЛОГИЯСЫ

Ж.Э. Айнакулов , П. Захрадник,

Д.Е. Ускенбаев, Е.Б. Айнакулов

Аннотация

Мақалада суды  төменгі  жиілікте  импульсті электромагнитті өрісте өңдеу нәтижелері

берілген.  Импульсті  электромагнитті өріс  суға әсер етеді  және  су мен  микроағзалар

молекулалары  және  атомдардағы

орбиталды  электрондардың  қимыл  траекториясын

деформациялайды,  сол  арқылы    олардың  құрылымын  бұзады.  Суды электромагнитті

өңдеуден кейін микроағзалар құрамы бірден қысқарады.  Сонымен қатар,  импульсті

электромагнитті өріс ауыз суын кислород иондарымен байытады.

Кілттік сөздер: технология, электромагниттік өріс, жиілік, амплитуда, ток, кернеу.

Кіріспе

Адамзат  баласы үшін  маңызды әрі

жыл өткен  сайын өткір  проблемаға  айналып

отырған мәселе табиғи сулардың құнарының

төмендеуі 

және 

ластануы.

Қоршаған

ортаның ластануы, оның ішінде, сумен қамту

көздерінің

ластануы 

адам 

баласының

денсаулығына  кері әсерін  тигізетін  шынайы

фактор 

болып 

отыр.

Әлемдегі

өзен

ағысының 50 пайызы антропогенді әсерлерге

тап  болады,  оның ішінде  420  млрд  тонна

ағынды  суларды  бұрып ағызу мәселесі  де

кіреді. Су көздерінің қатты ластануы және су

дайындау  технологиясының тиімсіздігі

–

ауыз  су  сапасының  қанағаттанарлықсыз

болуының негізгі  себептері. Осыған  орай,

қазіргі  уақытта  халықты  сапалы  ауыз  сумен

қамтамасыз  ету әлемдік  деңгейдегі  маңызды

және

өзекті 

мәселе 

болып 

табылады.

Денсаулық  қауіпсіздігі  мақсатында  суды

тазалау, 

тұзсыздандыру 

және

залалсыздандыру

қажет. 

Суды 

тазарту

процестері:  суды  гуминдік қосылыстардан,

гельминтті түйіршіктерден, микроағзалардан

жартылай,  артық

тұздан  тазалау  және

потогенді  микроағзаларды  жою,  т.б.  судың

эпидемиологиялық  қауіпсіздігін қамтамасыз

ету.Қазіргі  уақытта  ауыз  суды өңдеудің

реагентсіз әдісіне  ерекше  көңіл  бөлінуде

және 

ол 

адам 

ағзасына 

зиянсыздығы

анықталған әдіс болып табылады [1-7, 10].

Зерттеу әдістері

Әлемдік

тәжірибеде 

ауыз 

суды

реагентсіз  залалсыздандыруды  экологиялық

тазалаудың

негізгі

үш 

тәсілі 

белгілі:

ультрадыбыстық, бактерицидтік    сәулелену,

электромагнитті әсер ету.

Суды  электромагнитті өріспен өңдеу

теориясында 

«ионданушы» 

және

«ионданбайтын 

сәулеленуді»

ажыратып

алған  жөн.    Ионданбайтын  сәулелену – бұл

ультракүлгін 

сәулелену, 

айқын 

жарық,

радиожиілік өрісі  (өте  жоғары  жиілікті  не

өте  төмен  жиілікті)  сондай-ақ

тұрақты

электрлік  және  магниттік өріске қатысты

электромагнитті тербеліс бөлігі.

Ионданатын 

сәулелену

дегеніміз

толқындар қаситеттерінен  басқа (рентген

және 

гамма 

сәулесі),

корпускулярлі

қасиеттері  бар,  яғни электронды энергия

түйірлер  (фонондар)  түрінде қарастырылуы

мүмкін  және  молекулаларға    магнитті

байланыстың  қиратушылары  түрінде әсер

ететін өте жоғары жиілікті  электромагниттік

толқындар.

Суды

тұзсыздандыру 

мен

залалсыздандыру

үшін

электрлік

жабдықтармен  байланысты келесі әдістер

қолданылады:

электрохимиялық,

ультрадыбыстық, күміс  иондарымен өңдеу,

электрофлотационды, 

электрагуляция

электрофорезі, 

тоқтың

ультрақысқа

толқындарымен өңдеу.

Суды 

залалсыздандыру 

кезінде

биодисперияның

агрегативті 

және

седиментационды 

тұрақтылығы

өзгереді.

Судың

жеткілікті 

тазартылмай 

шығуы

залалсыздандыру реагентерін қолданудағы

бактерицидті әрекетінде  кері әсері көрінеді,

нәтижесінде  алынатын  судың сапасына әсер

етеді.

Бөліктердің

тұрақтылығы 

көбіне

электрлік

зарядқа 

байланысты, 

ол

микроағзалар бірқатар қаситеттерінің шарты

болады,  мысалы,  олардың электрофореттік

жылжымалылығы, 

биосуспензия

тұрақтылығы,  жалғанбалыққа

икемділік

және  тағы  басқа  ерекшеліктерін  айтуға

болады.

Микроағзалардың биоөрісінің өте аз

кернеулі

электромагниттік 

мәнге 

ие.

Микроағзаларды

сыртқы 

импульстік

электромагнитті өріске  орналастыру кезінде

микроағзалардың биоөрісі  едәуір өзгеріске

ұшырауы 

міндетті 

түрде 

болады,

нәтижесінде микроағзалар жаппай қырылады

[8, 9].

Импульсті  тоқ катушкада  магнитті

өріс жасайды, электрлі қозғалтқыш күш тең:

t

i

L

е

,

(1)

онда L –катушка индуктивтілігі. Соған қарамастан электрлі қозғалтқыш күш тең:

t

B

S

t

Ф

е

,

(2)

онда Ф –магнитті өріс ағыны; S – магниттік ағын өтетін жоғары бет ауданы.

Тоқ пен  оның  қуыста    магниттік өріспен    арақатынасы    дифференциалды  түрде

төмендегідей жасалуы мүмкін:

2

0

4

1

R

l

d

S

dB

R

,

(3)

онда

–катушкадағы тоқ тығыздығы; S – катушканың көлденең  қимасының ауданы; R –

нүктеге  дейінгі қашықтық

В

;

7

0

10

4

– магниттік  тұрақтылық анықталады;

R

1

–

бірлік векторы.

Өңделген

судың

көмегімен

импульсті

магнитті

өрісте

қозғалыстағы  залалды

микроағзаларға. Ампер заңы бойынша әсер етеді:

B

l

d

I

F

d

,

(4)

онда F – тоқтың желілік элементтеріне әсер ететін күші.

Магнитті өріс әсерін күшейту үшін

судағы  органикалық

ластаушыларға

өріс

индукциясын  немесе  тоқ

амплитудасын

көбейту 

керек.

Сондықтан 

амплитуда

практикалық 

қондырғыларда

жүздеген

амперге жетеді.

Залалсыздандырудың

тиімділігін

анықтайтын басты  фактор  магнитті өріс

энергиясы  болып  табылады.  Магнитті өріс

энергиясы қаншалықты  көп  болса, суды

залалсыздандыру 

тиімділігі 

соншалықты

күштірек 

болады. 

Магнитті

өріс

энергиясының

тоғы  бар  контуры

үшін

төмендегі теңдікті жазуға болады:

ldS

B

W

S

П

0

2

2

,

(5)

онда W

П

– магнитті өріс энергиясы.

Біз

суды  залалсыздандыру    мен

тазартудың

кешенді 

кеңістік

өрісі

теориясына 

негізделген 

тәсілдерін

ұсынамыз.

Кешенді 

кеңістік

өрісі 

теориясы

механикалық эквиваленттің энергия өрісіне

желілік  емес  тәуелділігін қарастырады (1

сурет).

Суретте «а»  нүктесінен  бастап W

М

механикалық энергиясы W

П

энергия өрісін

көбеюімен  бірден

көбейеді.  Нәтижесінде

алынған  энергия

әсерінен

механикалық

жұмыс  орындалады. Өріс тарапынан  күш

әсер 

етеді, 

ол 

мына 

арақатынаспен

анықталады:

,

M

W

grad

F

(6)

онда W

M

- механикалық энергия;

__

F - күш, кешенді кеңістік өрісі тарапынан әсер етеді.

Формула (6) белгілі  барлық  өзара

әсерлерді есептеуге мүмкіндік береді:

электромагнитті, гравитациялық, күшті және

әлсіз.  Ол үшін  негізгі  энергияның деңгейін

білу  маңызды. Өріс картинасы кернеуліктің

күшті  желісі мен эквипотенциалды  беткейі

емес,

__

F күш

бағытының

желісі 

және

эквиэнергетикалық

өріс

тарапынан

әсер

етуші желі болады.

Гравитациялық 

өзара

әрекет

электромагнитті  сияқты әрекеттің шексіз

үлкен 

бағытына 

ие, 

сондықтан. 

Жер

бетіндегі  денеге жер құрамында бар  барлық

атомдардың гравитациялық тартылысы әсер

етеді.

Өріс

тұжырымына 

сәйкес,

өзара

әрекетке

қатысатын 

бөліктер

өздерін

қоршаған

әрбір  нүктеде

ерекше

жағдай

туғызады- күш өрісі,  осы  кеңістіктің  қандай

да бір нүктесіне орналасқан басқа бөліктерге

күш әсерінен пайда болады.

Күштің  өзара әрекеттесетін бөліктері

жүйесінде

дәл 

осы 

уақытта

жүйенің

қандайда 

бір 

бөлігіне

әсер

етуі

анықталмайды,  яғни  бір  бөліктің

орны

өзгеруі 

басқа 

бөлік 

арқылы 

бірден

көрінбейді, 

белгілі 

уақыт 

аралығында

байқалады.

П

W

КПР

W

M

W

Сурет 1 – Механикалық эквиваленттің өріс энергиясына тәуелділігі

Осылайша, 

бөлшектердің

өзара

әрекетін өздері  жасаған өріс арқылы ғана

сипаттауға  болады.  Кешенді  кеңістік өрісі

туралы  теория төрт өріс әрекетін болжайды:

импульсті 

электромагниттік, 

импульсті

электрлік,

тұрақты 

магнитті 

және

гравитациялық болып бөлінеді.

Кешенді  кеңістік өрісі туралы  теория

суды  тиімді тазарту,  залалсыздандыру  және

тұзсыздандырудың

мәселелерін

қарастырады, сондай-ақ электрлік, магниттік

өріс пен электромагниттік толқындардың

сұйықта  болатын

физикалық,

химиялық

және 

биологиялық 

үдерістерге

әсерін

зерттейді.

Ағын  сұйықтығы  бар құбырлардың

еркін қимасында ауырлық ортасы биіктігі

бойынша  h  болатын,

нөльдік  деңгейге

қарамастан,  келесі арақатынас орындалады

(Бернулли заңы):

const

h

g

p

2

2

,

(7)

онда р – сыртқы қысым;

- осы қима қозғалыс жылдамдығы;

- сұйықтық тығыздығы.

Энергетикалық көзқарас  бойынша қысым сұйықтың бірлік  көлеміне  сыртқы  күштер

арқылы жасалған жұмыс:

2

2

h

g

W

(8)

Сұйықтың екі ағынының еркін қимасы үшін энергияны сақтау заңы сақталады:

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

h

g

p

h

g

p

(9)

Су  бітеу кеңістікте  (өткізбейтін құбырда) тұрғанда, оған  сыртқы  беттің бірлігіне

түсетін күш арқылы анықталатын [7], кешенді кеңістік өрісі тарапынан қысым жасалады:

,

2

2

0

0

0

2

2

0

0

0

0

H

dx

x

H

HJdx

F

(10)

онда F - күш, бірыңғай кеңістік өрісі  тарапынан әрекет етеді; Н -өріс кернеуі; J - өткізгіш

ток; τ – жіңішке қабат ұзындығы.

Басқа жағынан:

2

2

2

0

8

a

i

F

,

(11)

онда а - құбыр радиусы.

Алайда,

өріс

қысымы

туралы

Максвелл

түсінігі

тым  жасанды  сияқты

көрінеді,  бізге  одан  да  мұндай қысымның

болуын  көрнекі түрде - бірыңғай кеңістік

өрісі 

мен 

тоқтың

қозғалыстағы

зарядтарының

өзара

әрекеттесуі  ретінде

елестету оңай болады.

Су  молекуласы үлкен диполды сәтке

(Р

е

=6,1 10

-30

Кл м.), ие  болады,  салдарынан

қашықтықтағы

сұйықтық

молекулалар

арасындағы қашықтық тәртібі  бар  (r=1

0

;

А=10

-10

м), оның айналасында күшті электрлі

өріс туындайды, соған сәйкес:

d

E

2

1

,

(12)

одан:

B

r

P

e

6

10

4

10

36

10

6

4

20

9

30

2

0

(13)

Сұйықтық көлемінде индукцияның электроқозғалғыш күші өрбиді:

l

B

,

(14)

онда l - құбырдағы сұйықтық аумағының ұзындығы.

Сұйықтық аумағы кедергісі:

l

I

R

,

(15)

онда γ – сұйықтың үлесті өткізгіштігі.

Сұйықтағы индуцирленген:

2

инд.

l

B

R

i

.

(16)

Ленц  ережесі  бойынша индуцирленген тоқ  өріспен әрекеттесіп, әрекеттесуден

туындаған күш судың ығысуына себепкер болады.

Осылайша,

сұйықтықта

қарапайым  гидродинамикалық

күштен  басқа,  тағы

электромагниттік күш әрекет етеді.

Индуцирленген тоқ өрісінің магнитті индукциясы:

l

B

l

i

H

B

0

инд

0

инд

0

инд

.

(17)

Магнитті өріс тарапынан әрекет ететін күш:

3

2

l

B

F

a

.

(18)

Бұл күшті үйкеліс күшімен салыстыруға болады:

l

F

ТР

,

(19)

онда, η - сұйықтың тұтқырлық коэффициенті.

Қысым кедергісінің күші:

2

2

дав.

l

p

F

.

(20)

Ампер күшінің қысым кедергісі күшіне арақатынасы Стюарт критериі деп аталады:

l

B

R

F

N

A

2

.

(21)

Ампер күшін қысым (18) кедергісі күшімен салыстыру (20) Гартман критериін береді:

Bl

F

F

М

ТР

А

.

(22)

Егер  сұйықтық

бірыңғай  кеңістік

өрісі құбыры бойымен көлденең ағатын

болса,  Гартман  және

Стюарт  саны  аз

жағдайда өріс ағын  сипатына

әлсіз  ықпал

етеді  және қозғалысқа кедергілер  негізінен

сұйықтықтың тұтқырлығынан туындайды.

Зерттеу нәтижелері

Гартман  және  Стюарт  саны

көп

жағдайда  сұйықтықтың тұтқырлығы  екінші

орынға 

түседі,

қозғалысқа

кедергілер

негізінен  сұйықтықтың

кешенді

кеңістік

өрісімен өзара әрекеттесуінен  пайда  болады.

Нәтижесінде  су  оттегінің теріс залалданған

иондарымен

қанығады, 

яғни 

тазарады.

Сутегінің оң заряды тірі ағзаны өлтіреді.

Қорытынды

1. 

Кешенді 

кеңістік

өрісі 

суды

тазартуға 

және 

залалсыздандыруға

мүмкіндік береді.

2. Импульсті  электрлі және  магнитті

өріс  судың оттегі  иондарымен қанығуына

мүмкіндік береді.

3. 

Кеңістік

өрісі

судан 

ауыр

металдарды шығаруға мүмкіндік береді.

4. Импульсті электромагниттік өріс

көмегімен судың реагентсіз дезинфекциясын

жүргізіп,  вирустарды

өлтіруге,  сүт  пен

шырындарды уыттандыруға,  ішкі  энергия

есебінен  сұйықты қыздыруға,  пайдалы әсер

каэффициенті 

жоғары 

экологиялық

қондырғы жасауға болады.

5. Суды тазарту мен залалсыздандыру

үшін

технологиялар  мен  технологиялық

құралдар әзірлеуде кешенді  кеңістік өрісін

пайдалану энергетикалық және материалдық

ресурстарды  едәуір үнемдеуге  мүмкіндік

береді. Бұл  технология  ауыз су сапасын

жақсартады,  сондай-ақ осы  технологиямен

техникалық су сапасын  арттыруға болады

және тазартылған техникалық суды өндіріс

қалдығы  ретінде  жинамай,  егінге қолдануға

да болады.

Әдебиеттер тізімі

1. Ахмадеев  В.В.,  Волков  С.В.,  Костюченко  С.В.,  Красночуб  А.В.,  Кудрявцев  Н.Н.,

Якименко А.В. Применение метода УФ облучения для обеззараживания сточных вод. ВОДА

и ЭКОЛОГИЯ 2/2000.

2. Яворовский  Н.А.,  Поляков  Н.П.,  Пельцман С.С.  Электроимпульсная  обработка

воды  //  Техника  и  технология  очистки  и  контроля  качества  воды.  Международная  НТК.

Тезисы докладов. Томск: ТПУ. - 1999. - С.168-176.

3. Цхе А.А., Поляков Н.П., Почуев Н.А. Реактор обработки воды озоном // Патент RU

на полезный модель № 39595.

4. Мынка  А.А.,  Синенко  Е.И.,  Цхе  А.А.  Электрофлотационный  модуль  для  очистки

промышленных  стоков  //  Свидетельство  на  ноу-хау  №  3.  Зарегистрировано  в  ИФПМ  СО

РАН. 18.10.2011. Правообладатель: ИФПМ СО РАН.

5. Цхе  А.А.  Способ  безреагентной  очистки  и  обеззараживания  воды  путем создания

эффекта взрывной кавитации и устройство для его осуществления / А.А. Цхе, А.А. Щукин //

Вода и экология. Проблемы и решения. – 2010. - №3. – Санкт-Петербург. - С. 34-42.

6. IAP 02841. Патент UZ. БИ №5, 2005.

7.

Халиков  А.А.,  Кривопишин  В.А.,  Айнакулов  Ж.Э.  Комплексная  система

обеззараживания  воды  магнитным  полем

//  Международная  научно-практическая

конференция "Транспорт Евразии: Взгляд в XXI век":Том 1. Тез. докл. Алматы, 2004, С. 216–

218.

8. Айнакулов  Э.Б., Ибрагимова  О.А.  Способы  обеззараживания  воды  импульсным

электромагнитным  полем.  Научный  семинар  молодых  ученых  «Актуальные  проблемы

инновационных технологии на железнодорожном транспорте», Ташкент, 2011, С. 144–146.

9.

Халиков  А.А.,  Колесников  И.К.,  Нормухамедов  А.А.,  Айнакулов  Э.Б.

Электромагнитная  технология  очистки  и  обеззараживания  воды.  Всероссийская  научная

конференция  Инновационные  технологии  в  управлении,  образовании,  промышленности

«АСИНТЕХ–2007» 18–20 апреля 2007,часть 2, г. Астрахань. -С. 244-247.

10. Айнакулов  Э.Б.,  Ли-фан  М.  Электромагнитная  обработка  воды.  Научно–

практическая конференция. Ташкент, 1999.- C. 169-170.

Резюме

В  статье  рассмотрено  теория  воздействие  комплексного  пространственного

электромагнитного  поля  на  воду.  Показано,  что  под

воздействием  комплексного

электромагнитного поля происходить обессоливания и очищение воды от тяжелых металлов,

а также  ее обеззараживания.  Механизм  обеззараживания  заключается  в  том,  что  под

воздействием  комплексного  электромагнитное  поля  деформируются  траектории  движения

орбитальных  электронов  в  атомах  и  молекулах  патогенных  микроорганизмов,  тем  самым

разрушает их структуры, что в конечном счете приведет их гибели. Кроме того, импульсное

электромагнитное поле позволяет насыщать питьевую воду ионами кислорода, что является

положительным важным эффектом при водоподготовке.

Summary

The  article  considers  of  the  theory  impact  complex  a  spatial  electromagnetic  field  on  the

water. The show, that under the influence of the electromagnetic field be integrated desalination and

water  purification  from  heavy  metals,  and  its  sterilization.  Decontamination  mechanism  is  that

under the influence of the complex electromagnetic field deformed path of orbital movement of the

electrons  in  the  atoms  and  molecules  of  pathogens,  thereby  destroying  their  structure  which  the

eventually lead to their death. In addition, pulsed electromagnetic field allows drinking water in the

saturate the oxygen ions, which is a positive important the effect in the water treatment.