V. Patrovský

V práci je popsána metoda indikace, založená na porovnání rychlosti usazování jemné mletého kaolinu ve vzorku upraveném a neupraveném srovnávacím vzorku. Metoda byla použita k studiu vlivu míchání, ultrazvuku, střídavého magnetického pole, převaření a průchodu magnetickým polem na rychlost usazování kaolinu.

Průchod vody magnetickým polem je doporučován jako prostředek, jak snížit tvorbu úsad na stěnách potrubí, prostředku snižujícího rychlost tvorby kotelního kamene (7), ale i ke zvýšení účinku flotace, sedimentace, zvýšení pevnosti betonu, tzv. magneticky upravená voda se doporučuje i k zalévání květin.

Prokázat, že průchodem vody magnetickým polem dochází ke změnám jejího složení či struktury je však velmi obtížné. I čistá voda je systémem složitým, protože voda je tvořena asociáty vázanými vodíkovými můstky. Předpokládá se, že při bodu varu je počet molekul v asociátech malý (2), za teploty místnosti 4 až 5, při odtávání ledu 8 (1), (2). V technické vodě jsou navíc přítomny rozpuštěné látky a plyny. Podle některých autorů může mít struktura vody jistou paměť, což znamená, že vlastnosti vzorku mohou být závislé na jeho historii, tedy úpravě, kterou prošel, mohou být například ovlivněny průchodem magnetickým polem či pře vaření m a rychlým ochlazením.

Prokázat jednoduchým způsobem, že se vlastnosti vzorku změnily, není však úkolem snadným. V této práci je popsána jednoduchá metoda umožňující kvalitativně indikovat, že úprava měla na vzorek vody vliv.

Metoda využívá sledování rychlosti usazování jemně mletého kaolinu v upraveném vzorku a ve srovnávacím neupraveném vzorku. Princip metody je převzat z prací (4),(6).

K měření byl použit kaolin (správněji kaolinit H4Al2Si2O9) ve dvou druzích technické kvality, a to typ KKN 2 z Kaznějova a typ KB 2 z Božíčan. Oba druhy byly nejvyšší dostupné jemnosti; kaolin z Božíčan byl nepatrně nahnědlý a na rozdíl od kaolinu z Kaznějova jevil alkalickou reakci na bromthymolovou modř. V předběžných pokusech bylo zjištěno, že sedimentační vlastnosti jsou u obou druhů stejné. Kaolin byl suchý, vysušen na vzduchu za laboratorní, nebo mírně zvýšené teploty.

Jako zkušební přístroj byly použity dvě zkumavky ve stojánku (obr. 1). Zkumavky byly vysoké 16 cm o průměru 1,5 cm. Do jedné zkumavky bylo napipetováno 15 ml srovnávacího vzorku, do druhé 15 ml vody upravené, pak bylo přidáno do každé zkumavky 0,3 g kaolinu, 10 sekund třepáno; pak byla sledována rychlost sedimentace. Rychlost sedimentace byla hodnocena podle vizuálně určené výšky zákalu po 2,5; 5; 7 a 10 minutách. K hodnocení vlastností vzorku byl použit poměr

kde hk je výška zákalu ve vodě upravené, ha - výška zákalu ve srovnávacím vzorku, měřeno za stejné doby usazování. Na sedimentaci má vliv intenzita a doba třepáni. Proto je nutno obě zkumavky třepat současně.

K pokusům byla použita běžná užitková voda s obsahem Ca 82 mg/l a Mg 9 mg/l, nebo 0,05 až 0,1 %ní roztok NaCl v destilované vodě. Destilovanou vodu nelze použít, neboť usazování trvá velmi dlouho.

Pro úpravu vody průchodem magnetickým polem byl použit přístroj, v němž voda proudila mezi pěti páry magnetických pólů10'15). Dále byla voda upravována vložením zkumavky do cívky s 500 závity, kterou protékal střídavý proud 1,2 A; 8 V, dále byly použity vzorky upravené mícháním po dobu jedné minuty, stříkáním z injekční stříkačky na stěnu kádinky, působením ultrazvuku 20 kHz po dobu jedné minuty. Pro porovnání byly použity i vzorky vody rychle ochlazené z bodu varu a vzorky z roztátého ledu. Každé měření bylo opakováno pětkrát.

Výsledky měření uvedené v tabulce I ukazují, že i poměrně jednoduché způsoby úpravy vzorku vody ovlivňují rychlost sedimentace kaolinu. Výsledky tedy naznačují, že rychlost procesů, jako je sedimentace, může být ovlivněna i poměrně jednoduchými prostředky. Změny rychlosti sedimentace by mohly také vysvětlovat, proč je například průchod vody magnetickým polem doporučován jako prostředek pro zpomalení rychlosti růstu úsad na stěnách potrubí. Výsledky dále ukazují, že průchod vody magnetickým polem může mít na rychlost sedimentace stejné účinky jako úprava spojená s disipací mechanické energie.

Interpretace výsledků je mimořádně obtížná, protože změny vzorku vody mohou být ovlivněny jednak tím, že struktura samotné vody má jistou paměť, jednak tím, že ve vodě vznikají stopové látky, např. peroxid vodíku (13),(14), dále pak tím, že je ovlivněna koncentrace nebo stav rozpuštěných látek. Pro poslední možnost by svědčila skutečnost, že v destilovaná vodě se vliv úpravy vzorku na rychlost sedimentace neprojevil.

Výsledky měření provedených s roztoky solí v destilované vodě ukázal, že vliv přípravy vzorku nemá na rychlost sedimentace vliv v roztocích NaCl a Ca(NO3)2 v rozsahu 0,005 až 0,1 mol/l, rovněž nebyl pozorován vliv u MgS04. Alkalické přísady, CaCO3 nebo Na2CO3 vyhodnocení ruší. Pozoruhodně vysoká je hodnota A pro vodu odtátou z ledu, která se jen málo zmenšuje po několika hodinách.

Při výzkumu byl vyšetřován i vliv teploty na rychlost sedimentace a bylo zjištěno, že teplota nemá v rozsahu 17 až 25 °C vliv, při teplotě 4 °C byla sedimentace pomalejší o 10 %, při 30 °C o 10 % rychlejší.

Poměr rychlosti sedimentace kaolinu v neupraveném vzorku k rychlosti sedimentace ve vzorku upraveném

způsob úpravy vzorku	hodnota A
ultrazvuk 20 kHz - 1 minuta	1,34
průchod magnetickým polem	1,17
střídavé magnetické pole v elektrické cívce	1,21
míchání 1 minutu	1,11
výtok z trysky na stěnu nádoby	1,11
ochlazení z bodu varu	1,25
voda odtátá z ledu 4 °C	1,72

1. Pople, J.: Proceeding of the Royal Soc. A 202, 323 (1950).
2. Luck, W. A. P.: Structure of Water, Verlag Chemie, Weinheim, 1974.
3. Klassen, V. I.: Rudy 15, 324 (1967).
4. Ocepek, D.: Rudarsko metalurski zbornik (Beograd) č. 1/2, 83 (1973).
5. Zelepuchin, V. D., Zelepuchin, I. D.: Klíč k živé vodě, SZN, Praha 1983.
6. Porubanskij, A.: Stavivo 45, 241 (1967).
7. Klassen, V. I.: Omagničivanie vodných sistem, Moskva 1982, slov. překlad Alfa, 1984.
8. Filipov N.: Stavivo č. 4, 151 (1971).
9. Patrovský, V.: Chem. listy 75, 327 (1981).
10. Patrovský, V.: Sdělovací technika č. 6, 233 (1978).
11. Schmitt, F., Johnson C. H. Olson R.: Amer. Chem. Soc. 51, 370 (1929).
12. Petz, R., Žemlička, J., Cabicar, J., Viktora, L.: Čas. lék. čes. 114, 163 (1975).
13. Kubal, J.: Chem. listy 62, 1478 (1968).; 64, 113 (1970).
14. Patrovský, V.: Talanta 23, 553 (1976).
15. Patrovský, V.: Autor, osvědčení 223 617 (PV 6960-81).