水分子团簇重整反应装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种水分子团簇重整反应装置，包括：一强磁发生装置，包括若干强磁体，所述强磁体成对形成强磁场；一导流装置，置于所述强磁场之中，流体在导流装置中可做垂直切割磁力线运动；所述强磁发生装置的磁场强度不低于3500高斯；所述导流装置包括若干层导流管及连接管组，所述单层导流管的磁程为4000-10000mm。本发明具有阻尼小、结构紧凑占地面积小的优点；导流装置形成单一通路，具有很好的密闭性，杜绝了绝大多数污染的可能；具有足够强度的均强磁场及足够长的磁程，可使小分子团水长期处于稳定状态。
【专利说明】水分子团簇重整反应装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及饮用水处理领域，特别涉及小分子团水制备领域，具体涉及一种水分 子团簇重整反应装置。
【背景技术】
[0002] 目前供人们饮用的矿泉水、纯净水以及磁化、净化自来水，均由于没有从水的分子 结构上根本解决水被肌体细胞吸收、利用的问题，而存在着如矿泉水、纯净水在存放期会出 现的由于长时间处于不流动情况，水分子中带有正电的氢离子（H+)及带有负电的氢氧根离 子（0H-)在相当一段时间内相互吸引以氢键聚合成团的情况，失去活性而减缓和降低了饮 用水被人体吸收，活化机体等保证人体处于健康的至关重要的水品质作用。
[0003] 大多数情况下，特别是在长期静止的情况下，水可形成多达几十个水分子的水分 子团簇。这些水分子团簇是随机的，无定形的链状线团。其溶解能力、渗透力都很低，不易 被动物、植物和人吸收，由这种水分子团簇构成的水会成为"死水一团"。这些无定形结构的 水分子团簇可以经一定的物理化学处理，使其成为含有较少水分子的水分子团簇的小分子 团水。
[0004] 目前有很多饮用水生产企业在研究水的活化即小分子团水制备技术，使用的方法 有很多，包括磁化、高温、生物法、振荡等，都可实现切割大的水分子团簇的目的。其实质内 容是提供能量，将联接水分子的氢键打开，使大的水分子团簇分散成为单个水分子，但是通 过这些处理方法的到的水分子，分子结构并不稳定，离开了能量环境以后，很快会聚合成小 分子团簇，其包含的水分子数量也不统一，在1个到10个之间。再经过一段时间的静止后， 在氢键的作用下又会形成包含几十个水分子的大的水分子团簇，降低的水的活性。
[0005] 目前已知的是，当水分子团簇包含六个水分子时，可称为六环状水分子团簇，是比 较稳定的。包含大量这种六环状水分子团簇的水又称为六环水。
[0006] 分子力学是把分子看成是一些势场维系在一起的原子的集合体。由于这些力的相 互影响相互制约使得分子得以保持处于相对平衡的稳定状态。因此可以用经典的势场函数 来描述原子间的相对位置变化所引起的分子体系能量的改变。分子力学计算方法主要用于 定性和半定量研究主客体相互作用。一般是将得到的主客体复合物用分子力学优化其结 构，计算分子间相互作用能进而判断不同主客体之间结合能与稳定性或活性之间的关系， 为进一步探索主体和客体间的相互作用提供依据。
[0007] 具体来说分子力学计算方法是利用力场函数来计算分子的能量和构象的，由于计 算中是利用经典力学中的力场函数有时也被称为经验力场计算，其中的力学参数由实验资 料决定。早在1930年Andrews提出经典力学模型：分子中的化学键具有"自然"键长、键角， 并由这些键长和键角调节构象，给出个原子核的最佳位置分布，即为分子的平衡构象。分子 力学计算方法不直接针对体系中的电子，只是着眼于核的相对位置，把化学键所形成的力 场简化为弹簧，即将分子内各原子间的键合作用看做是符合Hooke定律的。
[0008] 水分子团簇结构的本质在于氢键，H-O-H键角最大为103. 645°，低于一般意义上 水分子的键角104.5°，表明水分子在经过重整反应器形成水分子团簇，这种多个水分子 的簇结构形成相对稳定的结构单元，其水分子键角的最小减幅达0.9%，这必将限制了水分 子的振动，使体系呈现熵减状态，但由于氢键的形成，降低了体系的稳定几何结构的能量， 这两种作用机制的相互作用结果，使得形成的水分子簇较单体更为稳定。H-O-H键角的另 一个特点是各水分子的夹角完全不等，这表明水分子在形成的水分子团簇中并非随机等 价的；同时这六个键角的分布也很有趣，分为三个区间即103. 565?103. 584,103. 624? 103. 625,103. 639?103. 645,这也是导致水分子簇手性对称的原因。
[0009] 另一个结果是氢键的角度。最小的角度为146. 7°，最大的超过170°，尽管对 于线性氢键目前没有标准的界定，但可以看出从头计算得到的氢键角度整体上比较接近 180°，这表明在功能性的重整反应器内水分子形成了线性氢键并可以实现自组装。必须指 出的是，作为弱作用力的理论计算，尽管从头算比较严格，仍然有较大误差，不可以其作为 此种环境中水分子簇的实际形态，其价值更多在于指导性和可行性。同时计算得〇···〇键长 基本接近2. 76 A即冰的0…0键长，这也间接证实了线性氢键的形成。
[0010] 这种六环状水分子簇的形成机制目前尚不清楚。但在生物体内小分子水和五环水 是普遍存在的，我们认为所制备的特征结构（具有线性氢键特点）的六环水的形成在于线 性氢键可以自组装，即由于线性氢键夹角接近180°，使得水分子中自由氢原子获得最大空 间自由度；同时线性氢键的键能最大，可使水分子簇在等量氢键条件下体系能量最小；此 外这种线性氢键由于振动频率相近（由水分子H-O-H可以推算）可能会发生氢键共振，使 得水分子簇结构更加稳定。
[0011] 任何一种光谱的吸收或者发射并不是出现在某一确定的频率，而是呈现了具有一 定宽度的分布。光谱线的宽度用半极大强度处的全宽（FWHM，Full width at galf maximum intensity)来度量。分子在任何一个能级上都具有一定的寿命，否则不会产生光谱。对于 核磁共振而言，由于核自旋在各能级上的寿命主要受到核的弛豫过程的影响，核磁共振谱 线宽与样品的弛豫时间成反比。核磁共振的驰豫分为两种，T 1即是表征磁化强度的纵向分 量仏恢复过程的时间常数，称为纵向驰豫时间，T2即是表征磁化强度的横向分量M X，Y恢复 过程的时间常数，称为横向驰豫时间。但对于每个核来说，它在某一高能级停留的平均时间 (寿命）只取决于两者中最小者。对于液体来说T 1AT2，因此液态水的核磁共振谱线宽主要 受到横向弛豫过程的影响。外磁场和驰豫作用均会使磁化强度M发生改变，而且认为二者 是各自独立的，可将它们简单地进行叠加。由此可得到布洛赫方程：
【权利要求】
1. 一种水分子团簇重整反应装置，包括： 一强磁发生装置，包括若干强磁体，所述强磁体成对形成强磁场； 一导流装置，置于所述强磁场之中，流体在导流装置中可做垂直切割磁力线运动； 其特征在于，所述强磁发生装置的磁场强度不低于3500高斯；所述导流装置包括若干 层导流管及连接管组，所述单层导流管的磁程为4000-10000_。
2. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，单层导流管为平面 螺旋结构；各层导流管通过连接管组间隔连通，形成单一通路。
3. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述强磁体为环形 片状，连接管组穿过强磁体的中孔部分及外侧。
4. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，还包括若干固定支 撑件，使强磁体相对固定，使相邻两强磁体形成均强的强磁场。
5. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述导流管为不锈 钢圆管，所述连接管组由不锈钢圆管、不锈钢圆管接头及不锈钢圆管弯头构成。
6. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述导流管为玻璃 钢复合材料圆管，所述连接管组由玻璃钢复合材料圆管及玻璃钢复合材料圆管弯头构成。
7. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述强磁体为永磁 体或电磁铁中的一种。
8. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述水分子团簇重 整反应装置不少于2套，且互相串联。
9. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述水分子团簇重 整反应装置不少于2套，且互相并联。
10. 根据权利要求1所述的水分子团簇重整反应装置，其特征在于，所述水分子团簇重 整反应装置不少于4套，且先串联再并联。
【文档编号】C02F1/48GK104418410SQ201310384523
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】栗志文, 朱永宏, 张克明, 周水平, 闫希军, 王琰琰, 刘平平, 宋艳, 郑永锋, 范立君, 窦夏睿 申请人:吉林天士力矿泉饮品有限公司