CC BY
118
Наноэлектроника и квантовые информационные системы
Доломатов М.Ю. Телин А.Г.
Dolomatov M. Yu. Telin A. G.
кандидат технических кандидат хими-
наук, доктор химических ческих наук, членнаук, профессор кафедры корреспондент РАЕН, «Физика», заведующий заместитель генералъ-научно-исследовательской ного директора ООО лабораторией «Физика «РН-УфаНИПИнефтъ», электронных процессов Россия, г. Уфа
и наноматериалов»,
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный университет экономики и сервиса»,
Россия, г. Уфа
Сафуанова Р.М. Safuanova R.M.
кандидат
химических наук, главный специалист ООО «РН-УфаНИПИнефтъ», Россия, г. Уфа
Борисов Г.К. Borisov G.K.
кандидат технических наук, старший научный сотрудник ООО «РН-УфаНИПИнефтъ», Россия, г. Уфа
Бурханова З.И. Burhanova Z.I.
инженер ООО «Уфимский НТЦ», Россия, г. Уфа
Кисмерешкин С.В. Kismereshkin S. V.
аспирант кафедры «Физика» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный университет экономики и сервиса», Россия, г. Уфа
Докичев В.А. Dokichev V.A.
доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой общей химии ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Россия, г. Уфа
УДК 535.333, 539.19
РЕЗОНАНСНАЯ КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ КАК ПРИЧИНА МЕТАСТАБИЛЬНОСТИ ЭМУЛЬСИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Известно, что при воздействии магнитного поля жидкости становятся более структурированными, в них увеличивается скорость химических реакций, улучшается коагуляция примесей. Данный эффект связывают с химической поляризацией ядер в магнитном поле и изменением констант скоростей бимо-
114
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 10, 2014
Nanoelectronics and quantum data systems
лекулярных реакций между частицами с неспаренными электронными спинами и триплетными молекулами. При наложении магнитных полей скорости реакций в жидкой и твердой фазах увеличиваются. Л.М. Бучаченко было установлено, что этот эффект обусловлен особенностями динамики столкновений молекул и влиянием магнитного поля на взаимодействие спинов электронных оболочек реагирующих частиц. Однако этот эффект прекращается сразу же после снятия магнитного поля, и не наблюдается появления «памяти» о магнитной обработке жидкостей.
Несмотря на серьезные теоретические и экспериментальные исследования до сих пор не объяснены механизмы влияния низкочастотного магнитного поля (НМП) на термодинамическую устойчивость эмульсий типа «масло в воде» и «вода в масле», играющих важнейшую роль в нефтедобычи.
В настоящей работе были проведены две серии экспериментов: одна - по оценке влияния НМП на разрушение нефтяных эмульсий Гремихинского месторождения, отличающихся высоким содержанием природных эмульгаторов; другая - по определению влияния деэмульгатора и магнитного поля на вязкость эмульсий на основе дизтоплива и воды, стабилизированных синтетическим эмульгатором. Причем, если в первой серии экспериментов эмульсионная система была стабилизирована природными стабилизаторами, содержащими ферро- и парамагнитные центры, то во второй - явных активных центров по отношению к магнитному полю в системе не было.
Авторами были проведены многочисленные эксперименты по влиянию слабых постоянных и переменных магнитных полей до 0,2-0,3 Тл на динамическую вязкость и поверхностное натяжение воды и молекулярных водных растворов неионогенных ПАВ. Динамическая вязкость определялась по времени истечения жидкости через капилляр и капиллярной вязкозиметрией, поверхностное натяжение измерялось при постоянной температуре в лабораторном сталагмометре. Источниками постоянного тока были кольцевой электромагнит и постоянный ферритовый магнит.
Ключевые слова: низкочастотное электромагнитное поле, эмульсия, деэмульгатор, вязкость, обводненность, явление резонанса.
RESONANT VIBRATIONAL DESTRUCTION OF HYDROGEN BONDS AS A CAUSE META-STABLE EMULSION UNDER LOW FREQUENCY
ELECTROMAGNETIC FIELD
It is known that when exposed to a magnetic field of the liquid become more structured, in which the rates of chemical reactions is increased, improving coagulation of impurities. This effect is attributed to chemical polarization of nuclei in a magnetic field and the change of the rate constants of bimolecular reactions between particles with unpaired electron spins and triplet molecules. When applying magnetic fields speed reactions in the liquid and solid phases increased. LM Buchachenko it was found that this effect is due to the specific dynamics of molecular collisions and the influence of magnetic field on the interaction between the spins of the electron shells of the reacting particles. However, this effect ends immediately after removal of the magnetic field, and is not observed the appearance of "memory" of the magnetic treatment of liquids.
Despite serious theoretical and experimental studies are still not explained the mechanisms of influence of low-frequency magnetic field (LMF) on the thermodynamic stability of emulsions "oil in water" and "water in oil" plays an important role in oil production.
In this paper we conducted two series of experiments: one - to assess the impact on the destruction of NRM oil emulsions Gremikhinskoye field differing high content of natural emulsifiers; the other - for determining the effect of the demulsifier and of the magnetic field on the basis of the viscosity of diesel oil emulsions and water, stabilized by a synthetic emulsifier. Moreover, if the first series of experiments, the emulsion system was stabilized natural stabilizers containing ferromagnetic and paramagnetic centers in the second - active centers apparent with respect to the magnetic field in the system was not.
Authors have conducted numerous experiments on the effect of weak constant and variable magnetic fields to 0,2-0,3 Tesla a dynamic viscosity and surface tension of water and aqueous solutions of molecular nonionic surfactants. Dynamic viscosity was determined from the flow time of the liquid through the capillary and capillary vyazkozimetriey, surface tension was measured at a constant temperature in the laboratory stalagmometry. Dc sources were annular electromagnet and permanent ferrite magnet.
Key words: low-frequency electromagnetic field, emulsion, demulsifier, viscosity, water cut, the resonance phenomenon.
Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 10, 2014
115
Наноэлектроника и квантовые информационные системы
Известно, что при воздействии магнитного поля жидкости становятся более структурированными, в них увеличивается скорость химических реакций, улучшается коагуляция примесей [1]. Данный эффект связывают с химической поляризацией ядер в магнитном поле и изменением констант скоростей бимолекулярных реакций между частицами с неспаренными электронными спинами и триплетными молекулами [2]. При наложении магнитных полей скорости реакций в жидкой и твердой фазах увеличиваются. Л.М. Бучаченко было установлено, что этот эффект обусловлен особенностями динамики столкновений молекул и влиянием магнитного поля на взаимодействие спинов электронных оболочек реагирующих частиц [2]. Однако этот эффект прекращается сразу же после снятия магнитного поля, и не наблюдается явления «памяти» о магнитной обработке жидкостей [3]. Эффект действия поля объясняется воздействием на частицы, связанные силами Ван-дер-Ваальса. Магнитное поле используют для обработки жидкостей в различных технологических процессах, в частности, в технологиях добычи нефти и очистки воды от минеральных солей. Согласно В.И. Лесину [3, 4] сущность обработки воды, асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и нефтепромысловых жидкостей заключается в разрушении надмолекулярных агрегатов микрочастиц железа при действии магнитного поля или связана с наличием в нефти парамагнитных частиц. По В.И. Классену [1] магнитное поле, действуя на воду, может разрушать содержащиеся в ней коллоидные частицы: «осколки» образуют центры кристаллизации малорастворимых солей, способствуя их удалению. Ускорение процесса кристаллизации минеральных примесей в воде, прошедшей магнитную обработку, приводит к значительному уменьшению размеров кристаллов солей магния и кальция, в результате чего их отложение снижается. При отсутствии железа в среде действие магнитного поля объясняют его влиянием на сольватную оболочку гидратированных ионов. Кроме того, предполагают, что магнитное поле оказывает воздействие на структуру ассоциатов воды [1].
Несмотря на серьезные теоретические и экспериментальные исследования до сих пор не объяснены механизмы влияния низкочастотного электромагнитного поля (НЭМП) на термодинамическую и агрегативную устойчивость эмульсий типа «масло в воде» и «вода в масле», играющих весьма важную роль в технологических процессах добычи нефти.
Проведенные нами ранее экспериментальные исследования по влиянию НЭМП на процесс термохимического обезвоживания нефтяных эмульсий [5] показали следующее:
- воздействие поля усиливает действие синтетических деэмульгаторов, а именно: ускоряет процесс разрушения обратных эмульсий, а также способствует более глубокому разделению эмульсий на фазы при меньшей дозировке деэмульгатора;
- без добавления в эмульсию деэмульгатора магнитное поле не влияет на кинетику разделения эмульсий.
В настоящей работе были проведены две серии экспериментов: одна - по оценке влияния НЭМП на кинетику разрушения нефтяных эмульсий Греми-хинского и Барино-Лебяжинского месторождений, отличающихся высоким содержанием природных эмульгаторов; другая - по определению влияния деэмульгатора и НЭМП на вязкость эмульсий на основе дизтоплива и воды, стабилизированных синтетическим эмульгатором. Причем, если в первой серии экспериментов эмульсионная система была стабилизирована природными стабилизаторами, содержащими ферро- и парамагнитные центры [3, 4], то во второй - явных активных центров по отношению к электромагнитному полю в системе не было.
Результаты первой серии опытов приведены на рисунке 1 и в таблице 1.
Как видно из приведенных результатов, облучение электромагнитным полем частотой 6 Гц в течение 2 секунд позволяет ускорить процесс разрушения эмульсий в присутствии 60 и 100 г/т деэмульгатора - Реапона-4В. При этом холостая проба на воздействие НЭМП не реагирует. Следует отметить, что дозировка деэмульгатора в 60 г/т оказалась более эффективной по сравнению с добавкой 100 г/т, причем как в опытах с электромагнитным воздействием, так и без него.
Изучение влияния времени облучения эмульсии НЭМП на степень водоотделения проводили на примере 48 % эмульсии скв. 8 Барино-Лебяжинского месторождения. При этом установлено, что имеет место два экстремума по степени водоотделения - в 5 и 60 сек - отделение воды составляет 99 и 96 % соответственно (таблица 2). Данное обстоятельство позволяет сделать вывод, что процесс воздействия поля на стабилизированную природными эмульгаторами эмульсию с добавлением деэмульгатора (60 г/т) является быстрым, а два пика по эффективности косвенно указывают на его резонансный характер.
Во второй серии опытов были проведены ви-скозиметрические определения зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига 50 % эмульсии, полученной из дизтоплива и модели пластовой воды (р = 1,12 г/л). В качестве стабилизатора эмульсии использовали эмульгатор Сонэкс М в дозировке
116
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 10, 2014
Nanoelectronics and quantum data systems
4 %. Эффективную вязкость определяли на ротационном вискозиметре Вискотестер Haake VT-550 с системой воспринимающих элементов «цилиндр в цилиндре» (рисунок 2).
По представленным на рисунке 2 результатам замеров видно, что добавка 60 г/т деэмульгатора Decleave 1573 практически не сказывается на вязкостные свойства исходной эмульсии. Судя по шка-
ле скорости сдвига, лишь после 10 сек-1 это влияние существенно. Воздействие НЭМП без деэмульгатора в определенных интервалах скоростей сдвига даже усиливает вязкостные характеристики эмульсии. Одновременное воздействие деэмульгатора и НЭМП с частотой 6 Гц значительно уменьшает вязкость эмульсии во всем измеренном интервале скоростей сдвига.
Динамика отстоя эмульсии по объему отдалившейся воды
Динамика отстоя эмульсии по содержанию остаточной воды
Рис. 1. Кинетика деэмульсации водонефтяной эмульсии Гремихинского месторождения (скважина 965, обводненность 26 %)
0.001 J— 0,01
0.1 1 10 100 1000 Скорость сдвига, 1/с
'Зависимость эффективном евкосш эмульсий от скорое Л1 с лига ►1 ■ act -^2 - иск + НЭМП в Гц, 2 сек
■3 ■ исх.+бО г/т Dedeeve1573 -й-4 ■ + 60 г/г Dacteavei573 + НЭМП 6 Гц, 2 сек
Рис. 2. Зависимость эффективной вязкости эмульсионных систем от скорости сдвига
Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 10, 2014
117
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 10, 2014
оо
Таблица 1
Кинетика деэмульсации эмульсии Гремихинского месторождения (скважина 965, обводненность 26 %).
Температура опыта 23 °С; объем эмульсии - 25 мл, содержание воды в пробе - 26 %. Дозировка Реапона-4В: 60 и 100 г/т.
Условия проведения опыта - статический режим, обработка эмульсии в НЭМП частотой 6 Гц в течение 2 секунд
Холостой опыт Деэмульгатор в дозировке 60 г/т Деэмульгатор в дозировке 60 г/т + НЭМП Деэмульгатор в дозировке 100 г/т + НЭМП
Время, мин Отделившаяся вода Остаточная обводнен-ность, % Время, мин Отделив- шаяся вода Остаточная обводнен-ность, % Время, мин Отделившаяся вода Остаточная обводнен-ность, % Время, мин Отделившаяся вода Остаточная обводнен-ность, %
МЛ % МЛ % МЛ % МЛ %
0 0,0 0,0 26,0 0 0,0 0,0 26,0 0 0,0 0,0 26,0 0 0,0 0,0 26,0
5 0,0 0,0 26,0 5 0,0 0,0 26,0 5 0,0 0,0 26,0 5 0,0 0,0 26,0
10 0,0 0,0 26,0 10 0,0 0,0 26,0 10 0,0 0,0 26,0 10 0,0 0,0 26,0
15 0,0 0,0 26,0 15 0,0 0,0 26,0 15 0,0 0,0 26,0 15 0,0 0,0 26,0
20 0,0 0,0 26,0 20 1,0 15,4 22,9 20 2,3 35,4 18,5 20 2,0 30,8 19,6
40 0,0 0,0 26,0 40 5,0 76,9 7,5 40 6,0 92,3 2,6 40 4,0 61,5 11,9
60 0,0 0,0 26,0 60 5,7 87,7 4Д 60 6,5 100,0 0,0 60 4,5 69,2 9,8
90 0,0 0,0 26,0 90 6,3 96,9 1Д 90 6,5 100,0 0,0 90 6,0 92,3 2,6
120 0,0 0,0 26,0 120 6,3 96,9 1Д 120 6,5 100,0 0,0 120 6,5 100,0 0,0
Наноэлектроника и квантовые информационные системы
Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 10, 2014 119
Оценка влияния времени экспозиции эмульсии НЭМП на степень водоотделения
Таблица 2
Исходная эмульсия Эмульсия + деэмульгатор Эмульсия + деэмульгатор + 5 сек НЭМП Эмульсия + деэмульгатор + 10 сек НЭМП Эмульсия + деэмульгатор + 30 сек НЭМП Эмульсия + деэмульгатор + 60 сек НЭМП Эмульсия + деэмульгатор + 180 сек НЭМП
Время Степень Время Степень Время Степень Время Степень Время Степень Время Степень Время Степень
наблю- водо- наблю- водо- наблю- водо- наблю- водо- наблю- водо- наблю- водо- наблю- водо-
дения, отделе- дения, отделе- дения, отделе- дения, отделе- дения, отделе- дения, отделе- дения, отделе-
МИН ния, % МИН ния, % МИН ния, % МИН ния, % МИН ния, % МИН ния, % МИН ния, %
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
15 0 15 20 15 16 15 37 15 0 15 46 15 38
30 0 30 22 30 52 30 58 30 26 30 66 30 46
60 0 60 26 60 72 60 76 60 62 60 82 60 50
90 0 90 28 90 84 90 84 90 66 90 90 90 52
120 0 120 30 120 99 120 88 120 78 120 96 120 55
Nanoelectronics and quantum data systems
Наноэлектроника и квантовые информационные системы
Рис. 3. Зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига 50 % эмульсии, обработанной деэмульгатором и НЭМП, через 2, 4 и 6 часов
Явление памяти обработанной НЭМП вышеупомянутой эмульсии наблюдали при определении реовязкостных свойств эмульсии, обработанной деэмульгатором и НЭМП, через 2, 4 и 6 часов после облучения. Из рисунка 3 видно, что эффективная вязкость при этом незначительно увеличивается.
Таким образом, одновременное воздействие деэмульгатора и НЭМП способствует более быстрому слиянию капель воды в эмульсии типа «вода в масле», чем только одного деэмульгатора. Необходимо отметить, что в данных опытах видимого воздействия одного НЭМП на обратные эмульсии не было. А при проведении вискозиметрических определений было отмечено даже увеличение структурномеханических свойств эмульсии при определенных скоростях сдвига.
Из приведенных экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что имеет место взаимодействие гидрофильной части деэмульгаторов с мицеллярной структурой бронирующих оболочек эмульсии и НЭМП. Поскольку деэмульгаторы представляют собой смесь олигомер-гомологов с блоковыми фрагментами, содержащими полиок-сиэтильные и полиоксипропильные части, можно предположить, что роль водородных связей в образовании промежуточных надмолекулярных систем достаточно велика.
В представленной работе в основе выдвигаемой концепции предполагаются следующие положения:
1. Процесс взаимодействия НЭМП с эмульсией адиабатический и резонансный.
2. При взаимодействии электрического вектора плоской электромагнитной волны с диполями слабых водородных связей на границах ПАВ - гидрофильная сольватная оболочка и ядро мицеллы
- ПАВ имеет место адиабатический, ангармонический резонанс водородных связей в эмульсиях.
3. Мицеллы сами становятся источниками НЭМП и дестабилизируют систему.
4. Процесс протекает за время, сравнимое со временем релаксации водородных связей, то есть является быстрым.
Предположим, что генератор электромагнитного излучения энергии W создает в среде эмульсии НЭМП в виде сферических электромагнитных волн с плотностью потока излучения и:
и = W / cS, (1)
где с - скорость света; S - площадь поперечного сечения потока радиации.
Показатель переноса энергии излучения - вектор Умова - Пойтинга [6] в такой изотропной среде направлен по фронту электромагнитной волны и равен:
S = uvn = —[EHl (2)
4л
где Е и Н - векторы напряженности электрического и магнитного поля. Этот вектор Пойтинга изменяется от нуля до максимального значения. Динамика поля описывается уравнениями Максвелла (3-4), которые имеют вид [6, 7]:
дВ
dt
rotH = j +
dD
dt
(3)
(4)
где В - вектор магнитной индукции, j - плотность токов проводимости, D - вектор электрической индукции.
120
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 10, 2014
Nanoelectronics and quantum data systems
Из уравнений Максвелла следует, что колебания вектора магнитного поля создают в среде такое же по частоте колебание электрического поля
Е = Е0е , (5)
где ш - циклическая частота, k - волновой вектор поля, r - вектор смещения химических связей.
Молекула в классической теории рассматривается в виде колеблющегося электрического диполя
- системы двух точечных зарядов равной величины с противоположными знаками, расстояние между которыми периодически изменяется [7], поэтому внешнее магнитное поле усиливает колебание диполя химических связей. Согласно гипотезе Шах-паронова М.И. [8], созданной на основе данных ультразвуковой спектроскопии, основной вклад в термодинамические свойства водородсодержащих жидкостей вносят водородные связи с энергией от 20 до 100 кДж/моль. Отсюда следует, что водородные связи играют существенную роль в формировании сольватных оболочек и адсорбционного слоя мицелл. Электрическая составляющая поля вызывает периодические колебания системы диполей водородных связей на границах ПАВ - гидрофобная среда и ПАВ - вода.
Очевидно, что при наложении гармоник колебательного движения и взаимодействия осцилляторов эти колебания являются ангармоническими и подчиняются закону колебательного движения ангармонического осциллятора с эффективной массой М и частотой v0 [9].
Колебательная энергия Е соответствует колебательной энергии ядер в поле электронов: Екол = U(r
- r) = k *(r - re)2, где re = r1 + r2 - длина химической связи, равная сумме эффективных атомных радиусов, M = m* m2 / (m1+ m2) - эффективная масса диполя. Динамика колебаний такой системы описывается следующим уравнением [7]:
F = М х re = - k x(r - re)2. (6)
Известно, что потенциальная энергия ангармонического осциллятора удовлетворительно аппроксимируется потенциалом Морзе [9]:
U(r - r) = D[1 - e^-^]2, (7)
где U - потенциал Морзе; а = const, характеризующий форму потенциала; D - энергия диссоциации при r ^ да, U(r-r) ^ D при r ^ re :U(r-r) ^ D [1-1 + a(r-r) + ...]2.
Решение дифференциального уравнения для ангармонического квантового осциллятора [9] дает следующее выражение для колебательной энергии: Еоол = (и + 1/2)hv0 - (h2v02) (и + 1/2)2 / 4D, (8)
и = 0, 1, 2... - колебательные квантовые числа; Ли = 1, 2, 3...
Очевидно, что слабое по энергии НЭМП может вызвать разрушение сольватного и адсорбционного слоев эмульсии только вследствие явления резонанса. Это возможно, когда колебательная ангармоническая энергия системы водородных связей равна энергии внешнего НЭМП. При этом необходимо затратить энергию поля, равную (9):
W = hvn
1-
hv0
AD
(u + -). 2
(9)
По уравнению (9) проведем расчет энергии диссоциации водородных связей под действием НЭМП частотой 104 Гц, которая соответствует очень малой энергии, равной W = 0,13 Дж/моль. Несмотря на небольшое значение, сравнимое с тепловой энергией, энергия НЭМП направлена в пространство и вступает в резонанс с системой водородных связей с колебательной частотой v0 = 2500-3550 см-1, в отличие от хаотически флуктуирующей по нормальному закону кинетической тепловой энергии.
Значения колебательных частот водородных связей хорошо изучены и приведены в литературе [10] по ИК-спектроскопии (таблица 3).
Таблица 3
Энергия диссоциации водородных связей под действием НЭМП
Частота внешнего магнитного поля, Гц Колебательная частота OH...H связи см-1 (vn) Энергия диссоциации, кДж/моль Примечание
104 3550 11,67 Прочные связи между молекулами воды
102-103 3500 11,50
3400 11,18
3200 10,52 Менее прочные связи в кислотах и спиртах
2700 8,87
2500 8,23
Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 10, 2014
121
Наноэлектроника и квантовые информационные системы
Рис. 4. Зависимость энергии диссоциации от частоты колебаний водородных связей
На рисунке 4 приведена зависимость энергии диссоциации от колебательной частоты водородных связей. Как следует из приведенных данных, зависимость является линейной. Важной особенностью является слабая зависимость энергии диссоциации от частоты магнитного поля. В слабых полях наиболее активны связи с частотами 2500-3200 см-1, поэтому эмульсии разрушаются в первую очередь. Поле только инициирует раскачивание колебательной системы, которая диссоциирует с разрушением всей колебательной системы, создавая «эффект домино». Из изложенного выше следует, что в системах, где концентрация водородных связей мала, эффекты слабого магнитного поля будут мало проявляться.
С целью оценки влияния НЭМП на физические параметры истинных растворов были подготовлены системы, включающие только воду и ПАВ. Авторами были проведены многочисленные эксперименты по влиянию слабых постоянных и переменных магнитных полей до 0,2-0,3 Тл на динамическую вязкость и поверхностное натяжение водных растворов неионогенных ПАВ на границе с воздухом и керосином. Динамическая вязкость характеризовалась по времени истечения жидкости через капилляр, поверхностное натяжение измерялось при постоянной температуре в лабораторном сталагмометре. Источниками постоянного тока были кольцевой электромагнит и постоянный ферритовый магнит. Установлено, что в пределах точности измерений стандартного лабораторного оборудования влияние магнитного поля на вязкость и поверхностное натяжение растворов незначимо.
Таким образом, источником разрушения эмульсий является резонансное поглощение электриче-
ской составляющей энергии электромагнитного поля, которое приводит к диссоциации водородных связей в сольватной и адсорбционной оболочках дисперсной системы. Резонансно-разрушаемые слабыми магнитными полями дисперсные системы должны включать разнообразие водородных связей. Этому критерию отвечают эмульсии типа «вода в масле», «масло в воде» и микрогетерогенные эмульсии.
Согласно законам электродинамики, колеблющийся диполь является источником электромагнитного поля, меняющегося с частотой его собственных колебаний [7]. Поэтому не исключено, что в процессе действия магнитного поля колеблющиеся водородные связи являются источниками вторичного электромагнитного излучения. Среднее значение энергии, излучаемой осциллятором в единицу времени, описывается уравнением
ШАу4 (10)
-=16vWa02
Зс3 Зс3 ’
где c - скорость света 299 792 458 м с-1; e - заряд электрона 1,60218»10-19 Кл; v - частота колебаний, Гц; a p - амплитуда и дипольный момент осциллятора соответственно.
По мере излучения запас энергии диполя уменьшается, что приводит к затуханию колебаний осциллятора, т. е. к уменьшению амплитуды колебаний. Расчет показывает, что вторичное излучение соответствует частоте 109 Гц и лежит в метровой области спектра. По-видимому, оно может быть выделено из теплового шума методами фильтрации излучения или Фурье-анализом. Это излучение может поглощаться системой связей и усиливать резонансные процессы разрушения эмульсий.
122
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 10, 2014
Nanoelectronics and quantum data systems
Роль этого вторичного излучения и его влияние на структурно-химическую компоненту эмульсий еще предстоит исследовать.
Список литературы
1. Классен В.И. Омагничивание водных систем [Текст] / В.И. Классен. - М.: Химия, 1988. - 240 с.
2. Бучаченко А.Л. Магнито-спиновые эффекты в химических реакциях [Текст] / А.Л. Бучаченко, Ю.Н. Молин, Р.З. Сагдеев, К.М. Салихов // Успехи химии. - 1995. - Т. 64. - № 6. - С. 863.
3. Лесин В.И. Физико-химические основы нетеплового воздействия электромагнитных и акустических полей на нефть для предотвращения отложений парафинов [Текст] / В.И. Лесин // Нефтяное хозяйство. - 2004. - № 1. - C. 37-39.
4. Лесин В.И. Физико-химический механизм обработки воды магнитным полем (The physicochemical mechanism of water magnetic treatment) [Текст] / В.И. Лесин // Сб. докладов 5-го Международного конгресса «Экватэк». - Москва. - 4-7 июня 2002 г. - С. 371 (на русском и английском языках).
5. Лесин В.И. Изменение физико-химических свойств водных растворов под влиянием электромагнитного поля [Текст] / В.И. Лесин, А.Г. Дюнин,
A. Я. Хавкин // Журнал физической химии. - 1993. - Т. 67. - № 7. - С. 1561-1562.
6. Телин А.Г. О влиянии низкочастотного магнитного поля на деэмульсацию стойких водонефтяных эмульсий [Текст] / А.Г. Телин, И.В. Крестелева, Г.К. Борисов, С.Р. Алимбекова, В.А. Докичев,
B. Э. Свирский, Ф.Д. Шайдуллин, З.И. Бурханова // Нефть. Газ. Новации. - № 8. - 2013. - С. 68-72.
7. Ландау Л.Д. Электродинамика сплошных сред [Текст] / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Наука. - 2005. - 632 с.
8. Ландау Л.Д. Теория поля [Текст] / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Наука, 2004. - 512 с.
9. Шахпаронов М.И. Механизмы быстрых процессов в жидкостях: Учебное пособие для вузов [Текст] / М.И. Шахпаронов. - М.: Высшая школа, 1980. - 352 с.
10. Хохлов Р.П. Введение в нелинейную физику [Текст] / Р.П. Хохлов. - М.: Наука, 1990.
11. Васильев А.В. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений. Учебное пособие [Текст] / А.В. Васильев, Е.В. Гриненко, А.О.
Щукин, ТГ Федулина. - СПб: СПбГЛТА, 2007. -
С. 15-18.
References
1. Klassen V.I. Omagnichivanie vodnyh sistem [Tekst] / V.I. Klassen. - M.: Himija - 1988. - 240 s.
2. Buchachenko A.L. Magnito-spinovye effekty v himicheskih reakcijah [Tekst] / A.L. Buchachenko, Ju.N. Molin, R.Z. Sagdeev, K.M. Salihov // Uspehi himii. - 1995. - Т. 64. - № 6. - S. 863.
3. Lesin V.I. Fiziko-himicheskie osnovy netep-lovogo vozdejstvija elektromagnitnyh i akusticheskih polej na neft' dlja predotvrashhenija otlozhenij parafinov [Tekst] / V.I. Lesin // Neftjanoe hozjajstvo. - 2004. -№ 1. - C. 37-39.
4. Lesin V.I. Fiziko-himicheskij mehanizm ob-rabotki vody magnitnym polem (The physico-chemical mechanism of water magnetic treatment) [Tekst] / V.I. Lesin // Sb. dokladov 5-go Mezhdunarodnogo kongressa «Ekvatek». - Moskva. - 4-7 ijunja 2002 g. - S. 371 (na russkom i anglijskom jazykah).
5. Lesin V.I. Izmenenie fiziko-himicheskih svojstv vodnyh rastvorov pod vlijaniem elektromagnitnogo polja [Tekst] / V.I. Lesin, A.G. Djunin, A.Ja. Havkin // Zhurnal fizicheskoj himii. - 1993. - T. 67. - № 7. -
S. 1561-1562.
6. Telin A.G. O vlijanii nizkochastotnogo mag-nitnogo polja na dejemul'saciju stojkih vodoneftjanyh jemul'sij [Tekst] / A.G. Telin, I.V. Kresteleva, G.K. Borisov, S.R. Alimbekova, V.A. Dokichev, V.Je. Svirskij, F.D. Shajdullin, Z.I. Burhanova // Neft'. Gaz. Novacii. - № 8. - 2013. - S. 68-72.
7. Landau L.D. Elektrodinamika sploshnyh sred [Tekst] / L.D. Landau, E.M. Lifshic. - M.: Nauka. -2005. - 632 s.
8. Landau L.D. Teorija polja [Tekst] / L.D. Landau, E.M. Lifshic. - M.: Nauka, 2004. - 512 s.
9. Shahparonov M.I. Mehanizmy bystryh processov v zhidkostjah: Uchebnoe posobie dlja vuzov [Tekst] / M.I. Shahparonov.- M.: Vysshaja shkola, 1980. - 352 s.
10. Hohlov R.P. Vvedenie v nelinejnuju fiziku [Tekst] / R.P. Hohlov. - M.: Nauka, 1990.
11. Vasil'ev A.V. Infrakrasnaja spektroskopija organicheskih i prirodnyh soedinenij: Uchebnoe posobie [Tekst] / A.V. Vasil'ev, E.V. Grinenko, A.O. Shhukin, TG. Fedulina. - SPb: SPbGLTA, 2007. - S. 15-18.
Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 10, 2014
123
