17-22 minuty 
Uzdatnianie wody 
22 858 34 04 
Mangalia 3b/pok. 21 02-758 Warszawa 
Woda jest najbardziej tajemniczą cieczą na Ziemi. Jej pochodzenie jest powodem sporów między naukowcami. Konkurują dwie hipotezy. Pierwsza mówi o dysku protoplanetarnym, z którego uformował się Układ Słoneczny. Pod wpływem aktywności wulkanicznej tzw. pierwotna woda uwięziona we wnętrzu Ziemi zaczęła przedostawać się na powierzchnię, a obecny w atmosferze tlen łączył się z wodorem, tworząc parę wodną. Skraplała się ona w wyższych warstwach atmosfery, a następnie spadała na Ziemię.
Tak powstał praocean. Druga teoria mówi, że woda trafiła do nas wraz kometami i asteroidami około 4 mld lat temu. Od tego momentu trwa proces parowania, skraplania i nawilżania powierzchni kontynentów. Możemy powiedzieć, że pijemy tę samą wodę co dinozaury.
Zaskakujące właściwości
Najbardziej zaskakujące jest to, że woda jest cieczą. Cząsteczki analogów z układu okresowego pierwiastków są znacznie cięższe i w tych samych warunkach występują jako gazy. "Prawidłowa" woda powinna zamarzać w temperaturze -90oC, a wrzeć w -70oC. Jej właściwa pojemność cieplna c jest największa spośród wszystkich substancji i przekształca morza i oceany w olbrzymie zasobniki ciepła. Minimum c przypada na około 37oC. Wtedy reakcje biochemiczne w organizmie przebiegają najintensywniej. Do innych anomalii zalicza się:
- zmniejszenie się gęstości wody wraz ze spadkiem i wzrostem temperatury; największą wartość uzyskuje w temperaturze +3,98oC,
- obniżenie się temperatury zamarzania przy wzroście ciśnienia,
- duże wartości napięcia powierzchniowego i ciepła parowania,
- wzrost objętości w przybliżeniu o 10% przy zamarzaniu.
Podstawową przyczyną tych niezwykłych właściwości umożliwiających życie na Ziemi jest obecność wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami wody. Są one niesymetryczne, posiadają biegun dodatni i ujemny. Dipolowa struktura pozwala łączyć się im w asocjaty, z których następnie powstają tzw. klastry.
Zdrowa twarda woda
Ta niezwykła ciecz dociera do domów dzięki sieci wodociągowej lub jest pompowana ze studni. Jako dobry rozpuszczalnik zawiera substancje naturalne występujące w skorupie ziemskiej oraz te będące efektem działalności człowieka. Dzięki olbrzymim inwestycjom woda przedsiębiorstw wodociągowych spełnia normy przeznaczonej do spożycia przez ludzi, które podane są w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 13 listopada 2015 r.
Wspólnie z sanepidami, które systematycznie badają wodę, zachęcają do picia wody z minerałami. O tym, że wapń i magnez są bezcenne dla naszego zdrowia, można przeczytać na stronach krakowskich, łódzkich, płockich, lubelskich, warszawskich i wielu innych zakładów. Również Polskie Towarzystwo Magnezologiczne im. prof. Juliana Aleksandrowicza jest pewne, że twarda woda zawierająca większe ilości takich biopierwiastków jak magnez i wapń jest zdrowsza od miękkiej. Na terenach, gdzie występują one w dużych ilościach zaobserwowano niższą zapadalność na choroby układu krążenia.
Nowe informacje o braku minerałów w wodzie przyniosły badania Uniwersytetu Michigan opublikowane w styczniu 2014 r. przez Polską Agencję Prasową pt. "Niedobór wapnia sprzyja rakowi jelita grubego".
Rodzaje kamienia kotłowego
Przedsiębiorstwa wodociągowe, które odpowiadają za jakość wody do głównego wodomierza, oraz sanepidy informują o wytrącaniu się podczas podgrzewania wody osadów na urządzeniach i instalacji. Dotyczy to zarówno nowoczesnych kotłów kondensacyjnych, wymienników pomp ciepła, kolektorów słonecznych, zwykłych podgrzewaczy, pralek i zmywarkek.
Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje kamienia kotłowego:
- węglanowy,
- siarczanowy,
- krzemianowy.
W polskich warunkach kamień kotłowy składa się głównie z węglanu wapnia i magnezu. Utrudnia przewodzenie ciepła i cyrkulację wody. Oznacza to straty energii i pieniędzy.
Zmiany szybkości zarodkowania
Rozwiązaniem stosowanym od lat 30. XX wieku są magnetyzery. Ich wpływ na zmniejszenie intensywności wytrącania się osadów zależy od:
- składu wody,
- temperatury wody,
- prędkości przepływu,
- natężenia i kierunku oddziaływania pola magnetycznego,
- liczby par biegunów wytwarzających pole magnetyczne.
Komitet Badań Naukowych, chcąc zbadać wpływ pola magnetycznego na wodę, zlecił prawie 20 lat temu badania Uniwersytetowi Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Ich celem było określenie, czy stałe pole magnetyczne istotnie wpływa na właściwości układów zdyspergowanych, a przede wszystkim na proces wytrącania się i osadzania węglanu wapnia. Dokonano m.in. pomiarów kinetyki wytrącania i sedymentacji osadu, adhezji cząstek do powierzchni różnych ciał stałych, zmiany pH zawiesiny oraz bezpośrednią analizę obrazów osadzonych kryształów CaCO3.
Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że stałe pole magnetyczne powoduje zmiany szybkości zarodkowania i narastania kryształów węglanu wapnia, zmianę ich formy krystalograficznej (zwiększenia ilości aragonitu) oraz zmianę adhezji do podłoża. We wszystkich układach pole magnetyczne powodowało zmniejszenie liczby osadzonych kryształów. Wpływa ono przede wszystkim na szybkość zarodkowania oraz wzrost kryształów węglanu wapnia, co związane jest ze zmianami w strukturze warstewki hydratacyjnej wokół jonów Ca2+ i CO3 2-. Potwierdzają to zmiany napięcia powierzchniowego i przewodności elektrycznej roztworów poddanych działaniu pola magnetycznego.
Poradnik
Po prawej węglan wapnia w postaci aragonitu po zamontowaniu magnetyzera. Nie tworzy stałych osadów, pozostając w wodzie jako niewidoczna struktura. Jest to tzw. homogeniczna precypitacja węglanu wapnia tzn. jego powstawanie w objętości wody, a nie na powierzchni elementów grzewczych. Węglan wapnia w postaci aragonitu jest głównym składnikiem popularnych wapniowych suplementów diety sprzedawanych w aptece.
Po lewej stronie znajdują się osady z wody, która nie była poddana uzdatnianiu magnetycznemu. Kalcyt będący jedną z odmian krystalograficznych węglanu wapnia, łącząc się z węglanem magnezu i tlenkami żelaza, tworzy twardy osad o małym przewodnictwie cieplnym. Powoduje on znaczne straty przy podgrzewaniu. Po prawej – węglan wapnia w postaci aragonitu po zamontowaniu magnetyzera. Nie tworzy stałych osadów, pozostając w wodzie jako niewidoczna struktura. Jest to tzw. homogeniczna precypitacja węglanu wapnia, tzn. jego powstawanie w objętości wody, a nie na powierzchni elementów grzewczych.
fot.: Wirniki pomp wody nadosadowej Elektrowni w Połańcu - przed i po zamontowaniu bezprądowych nakładkowych magnetyzerów Ecomag na średnicy DN 14 cali czyli 355mm.
Badania
Istnieje dużo publikacji tłumaczących działanie pola magnetycznego na tak złożoną ciecz jak woda. Wg Colica i Morse’a pole magnetyczne powoduje zaburzenia równowagi na granicy faz gaz/woda. Gazy, takie jak CO2, promują uporządkowaną klastrową strukturę wody. Struktury takie są dodatkowo stabilizowane przez pole magnetyczne i mogą służyć jako centra heterogenicznego zarodkowania w roztworze.
Z badań Higashitaniego wynika, że pole magnetyczne powoduje zmiany w strukturze cząsteczek wody, jonów i hydratowych jonów zaadsorbowanych na powierzchni cząstek koloidalnych. Wynikiem tego jest pogrubienie ich efektywnej warstwy adsorpcyjnej. Efektem jest obniżenie potencjału ζ, zmniejszenie współczynnika dyfuzji, pogrubienie warstewki hydratacyjnej jonów wapniowych i węglanowych oraz powstawanie mniejszej liczby większych cząsteczek węglanu.
Knez i Pohar uważają, że pole magnetyczne wpływa na hydratację jonów CO32-, które należą do jonów destabilizujących strukturę wody. Biorąc udział w powstawaniu kryształów CaCO3, mogą również wpływać na równowagę odmian krystalograficznych powstającego węglanu wapnia.
Ostatnie badanie prowadzone przez A. Szcześ, E. Chibowskiego, L. Hołysz i P. Rafalskiego potwierdzają wpływ pola magnetycznego na zmianę przewodności właściwej wody i roztworów wodnych oraz wzrost szybkości parowania.
Ukazują się ciągle nowe publikacje w międzynarodowych wydawnictwach, które omawiają wyniki badań, a ich wspólnym mianownikiem jest teza, że pole magnetyczne zmienia parametry wody.
Firmy na podstawie wieloletnich obserwacji mogą zaproponować taki typ urządzenia, który nie pozwoli na straty energii i paliwa przy podgrzewaniu i tłoczeniu wody. Zarówno w mieszkaniu, jak i w elektrowni.
źródło i zdjęcia: Akra
