一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置及方法

摘要

本发明公开了一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置及方法。所述装置包括进水管、原水泵、去离子设备、磁化冷冻设备和出水管；进水管与原水泵、去离子设备、连接磁化冷冻设备、出水管顺次连接；去离子由活性炭过滤器、反渗透膜组件和混合床组成；去离子设备中活性炭过滤器与反渗透膜组件、混合床顺次连接；磁化冷冻设备由第一超声磁化槽、第二超声磁化槽、超声冷冻槽、冷浴装置和超声槽组成；磁化冷冻设备中第一超声磁化槽与第二超声磁化槽、超声冷冻槽、超声槽顺次连接,且冷浴装置与超声冷冻槽连接。本发明制备方法简单，经济性好；制备的小分子团水团簇分子少，渗透率高，易于吸收，同时能长时间保持小分子团水的特性，稳定性好。

权利要求

1.一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置，其特征在于，所述装置包括进水管（1）、原水泵（2）、去离子设备、磁化冷冻设备和出水管（13）；所述进水管（1）与原水泵（2）、去离子设备、连接磁化冷冻设备、出水管（13）顺次连接；所述去离子由活性炭过滤器（4）、反渗透膜组件（5）和混合床（6）组成；所述去离子设备中活性炭过滤器（4）与反渗透膜组件（5）、混合床（6）顺次连接；所述磁化冷冻设备由第一超声磁化槽（7）、第二超声磁化槽（8）、超声冷冻槽（9）、冷浴装置（10）和超声槽（11）组成；所述磁化冷冻设备中第一超声磁化槽（7）与第二超声磁化槽（8）、超声冷冻槽（9）、超声槽（11）顺次连接,且冷浴装置（10）与超声冷冻槽（9）连接；

所述装置的使用方法，包括以下步骤：

a.原水由进水管依序通过原水泵和电磁阀，流经去离子设备和磁化冷冻设备，由出水管流出；

b.控制箱调节电磁阀，原水泵抽水，将进水管内水的体积流率控制在0.5~10L/min；

c.控制箱调控去离子设备，控制去离子水的电导率值小于10 us/cm；

d.控制箱调控磁化冷冻设备，控制超声处理的谐振频率为20~20000kHz，总超声时长为

8~800min/L，磁感应强度为0.01~10T；

e.控制箱调控冷浴装置，控制超声冷冻槽降温速率为0.3~10 K/min，降温3~117min后急速升至室温，再次以0.3~10 K/min的降温速率冷却，冷却过程如此循环；

f.磁化冷冻设备出水口与出水管相连，出水自然静置至室温，得到具有小分子团簇特性的小分子团水；所述去离子设备出水口所得去离子水的电导率小于10 us/cm。

2.根据权利要求1所述的利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置，其特征在于，所述装置还包括电磁阀（3）和控制箱（12）；所述电磁阀（3）连接于原水泵（2）和去离子设备之间；所述控制箱（12）通过信号线分别与原水泵（2）、电磁阀（3）、活性炭过滤器（4）、反渗透膜组件（5）、混合床（6）、第一超声磁化槽（7）、第二超声磁化槽（8）、超声冷冻槽（9）、冷浴装置（10）、超声槽（11）连接；所述控制箱（12）通过调控原水泵（2）、电磁阀（3），控制原水流量；

所述控制箱（12）通过调控去离子设备中的活性炭过滤器（4）、反渗透膜组件（5）、混合床（6），控制去离子水的电导率值；所述控制箱（12）通过调控磁化冷冻设备中第一超声磁化槽（7）、第二超声磁化槽（8）、超声冷冻槽（9）的超声谐振频率、超声时长及磁感应强度，调控冷浴装置（10）的冷却降温速率，控制超声磁化冷冻过程。

3.根据权利要求1所示的利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置，其特征在于，所述的第一超声磁化槽（7）、第二超声磁化槽（8）、超声冷冻槽（9）、超声槽（11）容积均为5~

100L。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述小分子团水的分子团簇为4~8个水分子。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述小分子团水在室温下放置12个月，其水分子团簇仍保持在4~8个水分子。

说明书

一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种小分子团水的装置及方法，特别涉及一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置及方法。

背景技术

[0002] 水由氢氧两种元素组成，它是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。对于人体来说，水是仅次于氧气的重要物质。水具有溶解消化、参与代谢、载体运输、调节抑制、润滑滋润、稀释和排毒等功能。水是以团簇形式存在的，自然界大多数水其团簇数为10-13，而只有当水的团簇分子数减少到5-9时，才形成我们所说的小分子团水，有研究结果表明：只有小分子团水才能通过2纳米的人体细胞离子通道，进入细胞核和DNA，活化细胞酶组织，激发生命活力，而其他自来水、纯净水都无法通过离子通道进入细胞内。小分子水容易被体内每一个细胞吸收和利用；增强新陈代谢的效率和功能；增强每一个细胞和周围组织机构间的信息传递；明显改善全身营养物质传送供应；提高全身氧的运输能力；促进细胞内废物及毒素的排出；促进正常的基因信息的传递。小分子团水是健康水、生命之水。

[0003] 氢键是一种比分子间作用力（范德华力）稍强，比共价键和离子键弱很多的相互作用。其稳定性弱于共价键和离子键。液态水中，几个水分子间通过较强的氢键作用结合在一起，即发生分子缔合，形成（H2O）n的分子团簇。水分子间氢键平均键能为21kJ/mol，当温度、压力变化或受外力作用，提供额外的能量破坏水分子间的氢键，而水分子中的化学键未被破坏，可得到团簇数较少的小分子团水。

[0004] 通过外加能量，实现水分子团簇数目的改变，目前，一些研究者利用电解技术、远红外技术、纳米技术、冷冻技术生产小分子水，其制备的小分子水稳定性差，长时间放置后又恢复到大分子团簇状态；不可连续性操作、生产效率低、经济性差，制备耗时长，日可处理量小。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过超声、磁场、微波、冷热作用，提供一种可连续性操作、生成效率高、经济性好、日处理量大、稳定性好的小分子团水制备装置及方法。

[0006] 本发明的目的是通过如下措施来达到的：

[0007] 一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置，所述装置包括进水管、原水泵、去离子设备、磁化冷冻设备和出水管；所述进水管与原水泵、去离子设备、连接磁化冷冻设备、出水管顺次连接；所述去离子由活性炭过滤器、反渗透膜组件和混合床组成；所述去离子设备中活性炭过滤器与反渗透膜组件、混合床顺次连接；所述磁化冷冻设备由第一超声磁化槽、第二超声磁化槽、超声冷冻槽、冷浴装置和超声槽组成；所述磁化冷冻设备中第一超声磁化槽与第二超声磁化槽、超声冷冻槽、超声槽顺次连接,且冷浴装置与超声冷冻槽连接。

[0008] 上述装置中，所说装置还包括电磁阀和控制箱；所述电磁阀连接于原水泵和去离子设备之间；所述控制箱通过信号线分别与原水泵、电磁阀、活性炭过滤器、反渗透膜组件、混合床、第一超声磁化槽、第二超声磁化槽、超声冷冻槽、冷浴装置、超声槽连接；所述控制箱通过调控原水泵、电磁阀，控制原水流量；所述控制箱通过调控去离子设备中的活性炭过滤器、反渗透膜组件、混合床，控制去离子水的电导率值；所述控制箱通过调控磁化冷冻设备中第一超声磁化槽、第二超声磁化槽、超声冷冻槽的超声谐振频率、超声时长及磁感应强度，调控冷浴装置的冷却降温速率，控制超声磁化冷冻过程。

[0009] 上述装置中，所述的第一超声磁化槽、第二超声磁化槽、超声冷冻槽、超声槽容积均为5~100L。

[0010] 一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置的使用方法，包括以下步骤：

[0011] a.原水由进水管依序通过原水泵和电磁阀，流经去离子设备和磁化冷冻设备，由出水管流出；

[0012] b.控制箱调节电磁阀，原水泵抽水，将进水管内水的体积流率控制在0.5~10L/min；

[0013] c.控制箱调控去离子设备，控制去离子水的电导率值小于10 us/cm；

[0014] d.控制箱调控磁化冷冻设备，控制超声处理的谐振频率为20~20000kHz，总超声时长为8~800min/L，磁感应强度为0.01~10T；

[0015] e.控制箱调控冷浴装置，控制超声冷冻槽降温速率为0.3~10 K/min，降温3~117min后急速升至室温，再次以0.3~10 K/min的降温速率冷却，冷却过程如此循环；

[0016] f.磁化冷冻设备出水口与出水管相连，出水自然静置至室温，得到具有小分子团簇特性的小分子团水。

[0017] 上述方法中，所述去离子设备出水口所得去离子水的电导率小于10 us/cm。

[0018] 上述方法中，所述小分子团水的分子团簇为4~8个水分子。

[0019] 上述方法中，所述小分子团水在室温下放置12个月，其水分子团簇仍保持在4~8个水分子。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明装置结构简单，综合利用超声、磁化和冷冻作用，具有可连续性操作、生成效率高、经济性好、日处理量大等优势， 解决了其它装置制备所得产品（小分子团水）稳定性不好的缺陷。在超声、磁化、冷冻的交相作用下，输入额外的能量，水分子间的氢键得以破坏，制成稳定性良好的小分子团水，本发明小分子团水制作方法简单，可连续性生产，能耗低，经济性好。本发明制作的小分子团水，水样17O NMR半峰宽数值低、稳定性好，可长时间维持小分子水特性，可用于需长时间保持小分子团水特性的条件，如化妆品、瓶装罐装饮用水、医用中。

附图说明

[0021] 图1为本发明利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水装置的结构示意图。

[0022] 图中，进水管1、原水泵2、电磁阀3、活性炭过滤器4、反渗透膜组件5、混合床6、第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9、冷浴装置10、超声槽11、控制箱12、出水管13。

[0023] 具体实施方式：

[0024] 如图1所示， 其连接关系为：一种利用磁化冷冻技术制备稳定小分子团水的装置所述装置包括进水管1、原水泵2、去离子设备、磁化冷冻设备和出水管13；所述进水管1与原水泵2、去离子设备、连接磁化冷冻设备、出水管13顺次连接；所述去离子由活性炭过滤器4、反渗透膜组件5和混合床6组成；所述去离子设备中活性炭过滤器4与反渗透膜组件5、混合床6顺次连接；所述磁化冷冻设备由第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9、冷浴装置10和超声槽11组成；所述磁化冷冻设备中第一超声磁化槽7与第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9、超声槽11顺次连接,且冷浴装置10与超声冷冻槽9连接。所述装置还包括电磁阀3和控制箱12；所述电磁阀3连接于原水泵2和去离子设备之间；所述控制箱12通过信号线分别与原水泵2、电磁阀3、活性炭过滤器4、反渗透膜组件5、混合床6、第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9、冷浴装置10、超声槽11连接；所述控制箱12通过调控原水泵2、电磁阀3，控制原水流量；所述控制箱12通过调控去离子设备中的活性炭过滤器4、反渗透膜组件5、混合床6，控制去离子水的电导率值；所述控制箱12通过调控磁化冷冻设备中第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9的超声谐振频率、超声时长及磁感应强度，调控冷浴装置10的冷却降温速率，控制超声磁化冷冻过程。所述的第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9、超声槽11容积均为5~100L。

[0025] 利用上述装置制备稳定小分子团水的方法，其包括以下步骤：a.原水由进水管依序通过原水泵和电磁阀，流经去离子设备和磁化冷冻设备，由出水管流出；b.控制箱调节电磁阀，原水泵抽水，将进水管内水的体积流率控制在0.5~10L/min；c.控制箱调控去离子设备，控制去离子水的电导率值小于10 us/cm；d.控制箱调控磁化冷冻设备，控制超声处理的谐振频率为20~20000kHz，总超声时长为8~800min/L，磁感应强度为0.01~10T；e.控制箱调控冷浴装置，控制超声冷冻槽降温速率为0.3~10 K/min，降温3~117min后急速升至室温，再次以0.3~10 K/min的降温速率冷却，冷却过程如此循环；f.磁化冷冻设备出水口与出水管相连，出水自然静置至室温，得到具有小分子团簇特性的小分子团水。

[0026] 以下实施例是对本发明进一步详细分析，但本发明的实施方式不限于此。

[0027] 实施例1

[0028] 通过控制箱12，调控原水泵2和电磁阀3，将原水以2L/min通入去离子设备，得到电导率为8us/cm的去离子水，接着依次通入第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11，通过控制箱12来调控第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11的超声谐振频率分别为200KHz、300KHz、400KHz、500KHz，第一超声磁化槽7和第二超声磁化槽8磁感应强度分别为0.1T、0.5T，超声冷冻槽9以2K/min的速率进行冷却处理，降温
10min后急速回温至室温，而后又以2K/min的速率降温，冷却过程如此循环，最后将超声槽
11出口水静置到室温（301K），可使水半峰宽从进口管1的113.58Hz降到出水管13静置至室温后的43.43Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出制备的产品，其团簇数从11变为4；静置10天，半峰宽变为46.32Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出10天后，产品的团簇数变为5。

[0029] 实施例2

[0030] 通过控制箱12，调控原水泵2和电磁阀3，将原水以4L/min通入去离子设备，得到电导率为5us/cm的去离子水，接着依次通入第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11，通过控制箱12来调控第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11的超声谐振频率分别为1000KHz、2000KHz、3000KHz、4000KHz，第一超声磁化槽7和第二超声磁化槽8磁感应强度分别为0.4T、2T，超声冷冻槽9以5K/min的速率进行冷却处理，降温5min后急速回温至室温，而后又以5K/min的速率降温，冷却过程如此循环，最后将超声槽
11出口水静置到室温（299K），可使水半峰宽从进口管的113.99Hz降到出口管静置至室温后的43.54Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出制备的产品，其团簇数从11变为4；静置10天，半峰宽变为46.77 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出10天后，产品的团簇数变为5。

[0031] 实施例3

[0032] 通过控制箱12，调控原水泵2和电磁阀3，将原水以1L/min通入去离子设备，得到电导率为2us/cm的去离子水，接着依次通入第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11，通过控制箱12来调控第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽和超声槽的超声谐振频率分别为20KHz、30KHz、40KHz、50KHz，第一超声磁化槽7和第二超声磁化槽8磁感应强度分别为1T、10T，超声冷冻槽9以3K/min的速率进行冷却处理，降温11min后急速回温至室温，而后又以3K/min的速率降温，冷却过程如此循环，最后将超声槽11出口水静置到室温（302K），可使水半峰宽从进水管1的113.54Hz降到出水管13静置至室温后的
44.55Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出制备的产品，其团簇数从11变为4；静置10天，半峰
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宽变为47.85 Hz，由 O NMR所得的数据，可以得出10天后，产品的团簇数变为5。

[0033] 实施例4

[0034] 通过控制箱12，调控原水泵2和电磁阀3，将原水以5L/min通入去离子设备，得到电导率为5us/cm的去离子水，接着依次通入第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11，通过控制箱12来调控第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11的超声谐振频率分别为50KHz、60KHz、70KHz、80KHz，第一超声磁化槽7和第二超声磁化槽8磁感应强度分别为0.8T、4T，超声冷冻槽9以6K/min的速率进行冷却处理，降温4min后急速回温至室温，而后又以6K/min的速率降温，冷却过程如此循环，最后将超声槽11出口水静置到室温（299K），可使水半峰宽从进水管1的113.99Hz降到出水管13静置至室温后的
43.58Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出制备的产品，其团簇数从11变为4；静置10天，半峰宽变为46.79 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出10天后，产品的团簇数变为5；静置60天，半峰宽变为70.33Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出60天后，产品的团簇数变为7；静置300天，半峰宽变为70.36 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出300天后，产品的团簇数仍为7。

[0035] 实施例5

[0036] 通过控制箱12，调控原水泵2和电磁阀3，将原水以1.5L/min通入去离子设备，得到电导率为2us/cm的去离子水，接着依次通入第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11，通过控制箱12来调控第一超声磁化槽7、第二超声磁化槽8、超声冷冻槽9和超声槽11的超声谐振频率分别为100KHz、200KHz、300KHz、400KHz，第一超声磁化槽7和第二超声磁化槽8磁感应强度分别为1.2T、3T，超声冷冻槽9以1.8K/min的速率进行冷却处理，降温15min后急速回温至室温，而后又以1.8K/min的速率降温，冷却过程如此循环，最后将超声槽11出口水静置到室温（302K），可使1L水半峰宽从进水管1的113.54Hz降到出水管13静17
置至室温后的42.41Hz，由 O NMR所得的数据，可以得出制备的产品，其团簇数从11变为4；
静置10天，半峰宽变为45.35 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出10天后，产品的团簇数变为5；静置60天，半峰宽变为70.14 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出60天后，产品的团簇数变为7；静置300天，半峰宽变为70.18 Hz，由17O NMR所得的数据，可以得出300天后，产品的团簇数仍为7。

[0037] 本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。