磁場效應在水處理中的作用與研究

① 磁化效應的應用

磁化技術在水處理中的應用
水經過一定強度的磁場，就成為「磁化水」。目前研究表明水磁化後會產生物理化學性質的變化，其中的機理尚不能肯定。一些學者認為磁場會破壞水原來的結構，使原來較大的締合水分子集團變成較小的締合水分子集團，甚至是單個分子。而且分子中的氫鍵也會有部分因為洛侖茲力的作用下正負離子反方向旋轉而斷裂（1）。所以磁化後的水會表現出一些性質的變化，如：pH值、密度、揮發性、溶解性、表面張力、電導率、沸點、冰點都有不同的改變，這種改變和所加的磁場大小有密切的關系（2）。磁化水因為其特殊的性質已經被廣泛的應用到工程。
早在十三世紀，人們已經注意到磁化水的醫療作用。1945年比利時韋梅朗應用磁化水減少鍋垢獲得成功並申請了專利。該技術由於裝置簡單，不需要任何化學試劑而被美國、日本和前蘇聯廣泛應用並得到發展。我國的磁化水研究開始於六十年代初，以前由於化學法水質穩定劑技術的迅速發展，使得磁水器應用推廣較慢。現在這一技術又重新獲得重視。應用對象已經涉及到建材、化工、冶金、農業、醫學等各個領域。在工業鍋爐的除垢防垢、油田的防蠟降粘等方面、醫學上的磁療等領域中的應用取得了一定的成果。近年來，如何將磁化效應與環境污染治理技術結合起來，提高污水的處理效果已逐漸引起人們的興趣。
磁化對水性質的影響機理的幾個假設和推論
磁化只是單純的物理過程，不是軟化過程。一般認為水系統進行磁處理主要是加快了溶液內部的結晶作用，從而使鹽類在受熱面上的直接結晶和堅硬沉積大大減少,起到防垢的作用。研究表明,磁場的阻垢效果同磁場強度、溶液過飽和度、流速及溶液中各種離子等均有密切的關系（4）。另外，還有一種說法認為磁處理改變了水本身的結構，從而改變了一些性狀。從這兩方面同時考慮，主要有以下的幾個假設和推斷（5）。
（1）洛侖茲力作用
水與磁流的相互移動，能夠產生感應電流，在洛侖茲力的作用下，弱極性的水分子和其他雜質的帶電離子作反向運動。該過程中，正負離子或顆粒相互碰撞形成一定數量的「離子締合體」，這種締合體具有足夠的穩定性，在水中形成了大量的結晶核心，以這些晶體為核心的懸浮顆粒可以穩定的存在於水中。
（2）極化作用
磁場的極化作用使使鹽類的結晶成分發生了變化。微粒子極性增強，凝聚力減弱，使水中原有的較長的締合分子鏈被截斷為較短的締合分子鏈和帶電離子的變形，破壞了離子間的靜電吸引力，改變了結晶條件。形成分散的穩定小晶體。
（3）磁滯效應
磁場引起水中鹽類分子或離子的磁性力偶的磁滯效應，因而改變了鹽類在水中的溶解性，同時使鹽類分子相互間的親和性（結晶性）消失，防止大晶體的結晶。
（4）磁力矩重新取向
在一定基團反應中，磁場影響在基團中成對的磁力矩重新取向，通過這樣的中間機理而影響其他化學反應。反應動力學發生了變化，反應結果中新得到的產品間的比例關系也發生了變化。
磁化水的裝置結構和特點
能制備磁化水的裝置稱為磁水器。按磁場形式的方式可將磁水器分為永磁式和電磁式兩種；按磁場位置又可將磁水器分為內磁式和外磁式兩種。永磁式和電磁式磁水器在間隙磁場強度相同的情況下效果相同，但各有特點。永磁式磁水器的最大優點是不需能源，同時結構簡單，操作維護方便，但其磁場強度受到磁性材料和充磁技術的限制，且存在隨時間的延長或水溫的提高而退磁的現象。電磁式磁水器的優點是磁場強度容易調節，而且可以達到很高的磁場強度，同時磁場強度不受時間和溫度影響，穩定性好，但其需要外界提供激磁電源。與內磁式磁水器相比，外磁式磁水器可能具有更大的優越性，其主要優點是檢修時不必停水及拆卸管道，也不易引起磁短路現象。
目前國內已有四項關於磁水器的專利，這些專利通過選用不同的磁性材料和水流的通路形式來達到使水磁化的目的（3）。如圖1所示的磁化水裝置外型為管狀，採用不銹鋼管製作，兩端帶法蘭盤可與管道直接相連。磁化水裝置內部採用兩組N,S極相對的特殊合金永磁材料製成的磁棒，按照N-S，N-S排列，磁場能量很高，可高達6000高斯，使用期限為25年，磁場強度衰減率為3%，由於磁化裝置使用的是永久磁性材料，無須外加電源，不耗電能。結構簡單，不需要做任何調整，也不需要特殊的保養與維護，而且裝置安裝十分方便，並且不佔地。
（5）氫鍵變形
磁場對水的偶極分子發生定向極化作用後，電子雲會發生改變，造成氫鍵的彎曲和局部短裂，使單個水分子的數量增多。這些水分子占據了溶液的各個空隙，能抑制晶體形成。並使水的整體性能發生變化。
（6）活化能改變
磁場的的影響與系統的轉化有聯系。雖然水在磁化時獲得的能量很少，但在系統中開始和終結之間存在一個「能障」為克服這種能障必須向系統輸送相應的能量以觸發活化能。磁場短時間的作用起著「催化」水系活化能改變的作用，最終導致整個系統性質的變化。
磁化處理對水體生物效應的影響
3.1 磁化處理對藻類初級生產能力的影響及機理。
實驗表明（6），經過磁化的水體中藻類的生產能力明顯高於沒有處理的水體中的藻類。
藻類屬於光合自養型微生物，磁化處理引起其光合作用的生物效應，可以從以下幾個方面進行解釋。第一，光合自養微生物在無機環境中吸收無機鹽，利用光能同化CO2和H2O合成自身物質。而水體磁化可以使BOD,COD降低，使部分有機物礦化，礦化程度高，有利於藻類的生長。第二，磁化處理導致水體的光學性質發生變化，經過磁化處理的水比未處理的水對光的吸收率高30%，水體透光性的改善，保證了光合自養生物的能源。這是磁化處理引起藻類迅速生長的原因之一。第三，磁化水的硬度、pH值、電導率都明顯的高於非磁化水，無機鹽在磁化水中可以較好的溶解，這有利於藻類對營養鹽類的吸收。第四，磁化處理後的污水,能引起生物膜滲透性的增加,從而改善了藻類對營養物質的吸收,促進藻類的生長和生產能力的增加。
3.2 磁化處理對水中異養細菌總數的影響
異養型細菌是以有機物作為能源和碳源的一大類微生物，它的總數隨水中有機物濃度的升高而升高，所以水中異養菌總數可間接反映水中有機物的污染的程度及水的凈化程度。污水經過不同強度磁場的處理後，水中的細菌總數均明顯下降。其原因機理還沒有完全清楚，初步認為：第一，在磁場的直接作用下，引起水體BOD,COD的降低，使異養生物的能源和C素營養物質減少，導致水體異養菌的死亡速度大於增殖速度，於是出現負增長現象。第二，磁場力直接作用於細菌細胞內的水和酶，使酶鈍化或失活。
所以污水磁化處理以後，不僅直接改善其耗養特性的作用，而且磁化後的水體具有新的生物特性。
磁化用於有機廢水的處理
有機廢水處理是當前污染治理的一個普遍問題，傳統方法有活性污泥法、生物膜法、厭氧反應器法、氧化塘法等。前兩種方法是目前二級處理廠應用最廣泛的方法，其優點是技術比較成熟,運行穩定，出水可達允許排放標准，但缺點也很突出，基建投資大、運行費用高昂，尤其運行費之高，使許多單位望而生畏，無力負擔如此之高的運行費用，因此，常常對污水不加處理而直接排入江河湖海。淮河流域1994年發生的流域性污染災害，就是傳統污水處理模式費用太高所帶來的直接後果。為實現可持續性發展戰略，我國的國情要求我們必須開發一種投資少、效率高、運行費用低的污水處理技術。針對這一實際,我們在90年代初，根據磁化水能改變水的一些物理特性，改善生物機能、促進生物生長、提高農業、水產產量和治療保健等經驗，開展磁化—人工生態系統方法處理和利用有機廢水的研究（7），近10年的大量實驗研究和初步應用證明，這一方法是行之有效的，實際應用是成功的，有必要廣泛推廣，並在實用中進一步完善，以保持社會經濟可持續發展的良性循環。
（1） 去除COD的效應與分析
在水中有氧的情況下，通過改變磁感應強度、水溫、磁化流速等對各種污水進行了一系列實驗，結果表明：水溫對污水瞬間通過磁化器直接去除COD沒有影響。磁化流速2.5m/s時最好,這時對形成核磁共振比較有利，磁化去除COD的能力較強。常溫下磁化流速2.5m/s左右,磁感應強度0.262～0.315T下，上述各類污水的COD直接去除率平均醫院污水為25.4%，印染廢水為21.2%，城鎮污水為16.4% (磁化流速為2.5m/s時為20.0% )、橡膠業廢水為11.3%，造紙廢水為8.1%，葡萄糖水為17.8%，澱粉水為11.1%，氨水為 8.1%。另外，為查明瞬間磁化直接使COD減少的原因，還對去離子水、自來水和城鎮污水磁化前後的溶解氧進行測試。常溫下磁化流速2.0m/s，最佳磁感應強度0.315T，4組去離子水磁化前後的溶解氧濃度不變，磁處理對溶解氧無影響;5組自來水磁化後溶解氧略有降低，平均減少4.1%；12組城鎮污水，磁化後溶解氧平均減少24.7%。這種瞬間磁化使污水有機物降解和溶解氧減少的現象，稱磁處理污水的直接效應。這一作用並非水中微生物酶引起的有機物分解，也非磁化使水中有機物分子的化學鍵斷裂,而是磁處理引起核磁共振激活了水中的溶解氧，促使部分有機物氧化分解。這可從三個方面來分析：一是上述實驗中，葡萄糖、水、澱粉水、氨水均為蒸餾水配製，其中沒有微生物，顯然瞬間磁化使污水COD降低並非微生物酶的作用；二是水和有機物分子的化學鍵斷裂，需要消耗相當大的能量，如水分子的氫鍵斷裂需4～6千卡 /克分子的能量，如此之低的磁感應強度所提供的能量很小，無法使化學鍵斷裂；最後,B?帕特羅夫的實驗一定程度上證實了上述論斷，他使有溶解氧的水連續從感應磁場中通過，水中則產生5×10-5%的h2O2 ，這是一種很強的氧化劑，可使水中的有機物直接氧化分解。另外，我們還做了對污水多次連續反復磁化的實驗，可見隨著磁化次數的增加，每次去除COD的比率急劇變小，並趨於水平。因此，將磁處理技術應用於實際時，應使磁處理器間水流有一段時間的恢復過程。經驗表明，水力滯留時間約2～3d以上為佳。
厭氧條件下磁化對提高水中有機物分解也有很好的效果，且更為顯著。我們取4組城鎮生活污水做實驗，溫度保持在0℃，最佳磁感應強度仍為0.315～0.368T，厭氧培養10d測試COD，表明磁化使COD的去除率提高21%～28%，平均為24.5%。其效果即使肉眼也能清楚看出，但機理尚需進一步研究。
（2）水磁處理生態效應及間接凈化影響
外加磁場對生物影響稱生物磁效應，可分為生物分子效應、細胞效應、組織器官效應及整體效應，例如病毒為單純的大分子微生物、細菌、真菌基本上為單細胞微生物、原生動物、高等生物為不同功能器官所構成，其組織器官又為細胞組成。污水中生物種類繁多，構造與功能各異，它們通過某一強度的磁場時，受到的影響也很不相同。從整體上說，有些被抑制，甚至死亡；有些被激活，加快新陳代謝和生長，間接上提高了凈化污水的作用。對此，做了以下幾個方面的系列實驗和分析（8）：
(a).污水磁化具有很強的滅菌作用。磁感應強度0.315～0.420T下，磁化流速2.0～2.5m/s，3組水樣的情況基本一致,滅菌率為74%～81%。但連續反復磁化，滅菌率則提高不大，說明有些種類的菌群能夠抵禦磁場的作用，甚至激活其代謝能力，會更快地生長和降解有機物。磁化處理滅菌原因，可歸納為（7）：一是在磁場的直接作用下，引起BOD、COD降低,使異養微生物的能源和C素營養物質減少，導致水體異養菌死亡速度大於增殖速度，於是出現負增長現象，二是磁場力直接作用於細菌細胞內的水和酶，使酶鈍化或失活。而BOD數值的降低是細菌總數減少的反映，一方面在外加磁場直接作用下，BOD隨COD指標的降低而降低，另一方面，在外加磁場作用下，水體中功能微生物(以細菌為主 )受到影響，一部分細菌適應能力強，生命代謝活動不受到干擾,或者雖受到干擾但經過一定時間後可以恢復到正常狀態，這部分細菌以更強的適應能力生存下去，大部分細菌受到外界磁場作用下，由於體內外水的理化性質的變化(如電導率、表面張力等 )以及酶的鈍化、失活,不能適應而發生死亡現象，功能細菌數目的急劇減少，造成了BOD指標的降低，因此認為磁處理後BOD降低是水中細菌總數減少的反映。綜上所述，可以得出這樣一種認識，外界磁場作用於微生物，對微生物的影響存在有害的一面，也存在有利的一面。磁處理具有殺菌效果，當磁場強度加大到2100GS(4A)以上，可以使70%以上的細菌死亡。施加磁場可以看作微生物生存環境的突發改變，能夠經得起周圍環境及體內離子、電子傳遞速度變化的細菌繼續生存下來並且維持正常的生命代謝活動，這部分細菌具有更強的適應能力，或者說具有更強的生物活性。
(b).活性污泥磁化會明顯提高其活性，從而增強污水的處理效率。我們取7組活性污泥，在37℃恆溫下觀測不同磁強處理後的甲基蘭脫色時間，表明0.367T下脫色時間由無磁化的29h減少至24h，污泥活性增強17%，原因就在於磁化後生存下來的微生物有更大的增殖和代謝能力。為證明這一論斷，又取3組造紙中段廢水稀釋水樣，分別在不磁化和磁化處理後標准溫度下培養，測得它們的BOD5，後者均比前者高,平均高13%，可見磁處理既有滅菌作用，也有激活某些功能微生物的作用，並加速有機物的降解。
(c).磁化使藻類光合作用大大增強,顯著地提高了水中的溶解氧。常溫下取2組同樣的污水實驗，3天後磁化水中綠藻生長旺盛，非磁化水幾乎看不到藻類。另外，又取3組生活污水用明暗瓶對比實驗磁處理對藻類產氧能力的影響，都表明磁感應強度0.367T時污水的藻類產氧能力最高，比非磁化的平均高出1.1倍，按藻類固炭生產力與產氧能力的關系推算，藻類的生產力也將提高1.1倍，這與農業上磁化水使作物顯著增產和大大提高種子的發芽率的結論一致。其原因主要是：①磁化污水使有機物分解加快，為藻類生長提供了充足的C,N,p等營養物；②磁化使生物膜滲透性增加，給藻類吸收營養元素創造了有利條件；③磁化使水的透光性增強，為藻類光合作用提供了更好的光能。水中溶解氧的增加，又促進了水中微生物的生長和有機物分解，二者相互促進,導致有機廢水加速分解。
(d).污水磁化可促進高等水生生物生長，有利於污染物的去除。我們以泥鰍做實驗，在 3個水桶(10L)中，1個未磁化，2個被磁化，磁強分別為0.03T和0.25T，分別放養1.5kg的泥鰍，其他條件相同，3個月後所有磁化的水中泥鰍產量均高於未磁化的，平均產量提高15%～20%。另外，還對泥鰍的耐污能力和同化COD進行實驗，表明未磁化水桶中放養的50條泥鰍到第5天時全部死去，磁化的水桶中的50條在第7天時還有23條存活下來。由於高等水生動物通過食物鏈使有機物分解轉化，間接上提高了污水的凈化能力3組水樣測定7天後的COD，表明被磁化且養有泥鰍的2、3號水桶的COD去除率比無磁化、無泥鰍的提高20%)，並使之以更高的速度轉化為對人類有用的產物，變廢為寶，防止了二次污染。
磁化-人工生態系統方法凈化污水應用實例
如圖2，1980年在原污水站基礎上，建成了一個磁化—人工生態處理系統工程，主要由二級磁化和3個生態池組成。該處理系統有效佔地面積770m2，平均日處理醫院生活污水和病房污水700t。污水直接排入預沉調節生態池，水力滯留時間約4.0h，經水泵提升和一級磁化，進入放養大量魚類的生態轉化池，水力滯留2.0～2.5d，再次磁化並自流到設有許多垂直生態濾管的金魚池，滯留時間2.5～3.0d，通過生態濾管集中後排出，出水達三級地面水標准，供醫院綠化和清洗之用。該站運用多年來，僅1994年在預沉池排過一次池污，且數量不多，足見污染物降解轉化率之高。該系統中：①預沉調節生態池面積180m2，平均水深 1.1～ 2.5m，為兼氧池，池面風眼蓮覆蓋,吸收污水分解的N,p等營養鹽 ；②生態轉化池，直徑25m，由中心園池、環形復氧溝、環形外池組成,接納來自預沉池並進行一級磁化的污水，池中放養數萬尾羅非魚，吞食大量生長的菌、藻及原生動物,使水體快速凈化，並流入中心園池；③生態濾池100m2，平均水深2.3m，其中放養約6萬條金魚和布設許多生態濾管，接納中心園池流來並經二級磁化的水流，繼續生態轉化後經生態濾管過濾後排放，完成整個凈化過程。該系統對BOD(Biological Oxygendemand)，COD，N，p去除率全年平均分別為 89.9%，87.6%，69.6%和73.6%。該系統工程基建總投資27萬元，摺合日處理污水1t/d的基建投資單價為386元；年運行費用7500元，摺合處理污水1t/d的年運行單價10.7元，遠低於表 1所列的常規二級處理的投資單價和運行單價。不僅如此，由於污水處理過程中的牛蛙、金魚、羅非魚、中葯材、葡萄等收入，每年還可收益1.8萬元，比年運行費還多出1.0萬元，形成污水處理過程的負投入。該法由於生態處理中的磁化效應，大大加速和提高了污染物轉化速度和效率，且變廢為寶，使之成為投資少、佔地小、效率高、運行費用低、無二次污染，並有一定產出收益的污水處理新途徑。

② 臭氧在水處理中起到怎樣的作用

1、臭氧在工業上起到的作用

工業上用電暈放電法來製取臭氧，這樣生產出來的臭氧適用於初步處理含烷基苯磺酸鈉、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等污染物的污水。

2、臭氧在生活上起到的作用

用於處理含Fe2+、Mn2+、氰、酚、親水性染料、細菌等生活污水。 由於水資源愈來愈緊張，工業及城市生活污水處理後經常回用，這就需要提高污水的處理標准。利用臭氧對水進行深度處理，可除掉水中各種雜質，從而達到回用標准。

3、臭氧在醫院污水起到的作用

臭氧處理醫院污水可消毒滅菌。若採用臭氧處理醫院污水，可截斷傳染源，免除後顧之憂。並且臭氧在幾分鍾之內可以將病毒全部殺死，比當量氯氣快200～3000倍。

4、臭氧在鍋爐循環水起到的作用

在循環冷卻水中，需對水進行深度處理，臭氧可以除去形成污垢的雜質，防止阻塞管道。當然，要達到此目的必須先將氨除盡，否則其還原性會分解殘余臭氧，不利於保持臭氧的氧化效率，通常殘余臭氧保持在0.5mg/L左右為宜。

5、臭氧在飲用水上起到的作用

採用臭氧消毒滅菌不存在任何對人體有害的殘留物（如用氯消毒有致癌的鹵化有機物產生），對提高飲用水的消毒質量問題非常有效。地表水中含有各種有機、無機以及各種細菌、病毒。地表水用臭氧進行深度處理後，基本上可以達到優質飲用水標准。

6、臭氧在其他水處理起到的作用

應用臭氧消毒游泳池水在國外十分普遍。經臭氧消毒後，游泳池池水清澈透明，徹底解決了氯消毒刺激眼睛、皮膚的問題。部分經濟發達地區也採用臭氧消毒游泳池水，效果較好。

③ 磁場對電流的作用和電流的磁效應的區別還有電磁感應

• 磁場來對電流的作用和電自磁感應，前者電動機原理，後者是發電機原理。

• 磁場對電流的作用和電磁感應，涉及三個量，磁場方向、電流方向、運動方向，他們相互垂直。

• 互為因果關系：在磁場中，因為有電流而運動，則是電動機，因為運行而產生電流，則為發電機。電動機原理用左手定則，發電機原理則用右手定則。

• 電路中的區別：電動機原理電路中有電源，發電機原理電路中有用電器（電流計），抓住這點很容易區別。

• 至於電流的磁效應，很簡單，電流周圍存在磁場（事實），磁場方向也用右手定則。
  

④ 導電流體在磁場中的效應

答：導電流體指液體、氣體。酸鹼鹽溶液能導電，因為酸溶於溶劑後電離出帶電的內氫離子、酸根容離子，鹼溶於溶劑後電離出金屬離子、氫氧根離子，鹽溶於溶劑後電離出帶電的金屬離子、酸根離子；而液態汞能導電則是因為汞是金屬，金屬具有良好的導電性。注意，純水是不導電的，生活中的水一般含有一些酸根離子或金屬離子，所以可以導電。
磁電效應，包括電流磁效應和狹義的磁電效應。電流磁效應是指磁場對通有電流的物體引起的電效應，如磁阻效應和霍耳效應；狹義的磁電效應是指物體由電場作用產生的磁化效應或由磁場作用產生的電極化效應如電致磁電效應或磁致磁電效應。外加磁場後，由磁場作用引起物質電阻率的變化。對於非鐵磁性物質，外加磁場通常使電阻率增加，即產生正的磁阻效應。在低溫和強磁場條件下，這效應顯著。對於單晶，電流和磁場相對於晶軸的取向不同時，電阻率隨磁場強度的改變率也不同，即磁阻效應是各向異性的

⑤ 強磁水處理器的工作原理

1.滅菌、來滅藻原理
由於強磁水處理源器釹鐵硼磁場在水波中產生紊流，破壞了細胞膜的離子通道，改變了細胞適應的內控電流和生存所需的環境條件，使其喪失生存能力而死亡。同時，磁激勵後的水分子能將水中溶存氧包圍封鎖，破壞了微生物進行生命反應所需的氧的來源，從而達到了很好的殺菌、滅藻效果，防止生物污泥的產生。
2.阻銹、防腐原理
金屬銹蝕需要氧，高頻電磁能量的作用使單個水分子包溶了溶解在水中的氧分子，使溶解氧成為惰性氧，封斷了金屬銹蝕所需的氧的來源。同時，高頻電磁波激起了懸垂復合調制頻率的電磁場所產生的「集膚效應」，在管壁上聚集了過剩的負電荷，而在水內部聚集了過剩的正電荷。正電荷強烈排斥帶正電的同性Fe3+，阻Fe失去電子變為Fe3+從金屬管壁分離進入水中；同時管壁上過剩的負電子也不斷地吸引帶正電的Fe3+，阻礙它溶於水中；從而使原管壁上的Fe2O3（紅銹）還原成具有極強耐腐蝕力的黑銹外膜Fe2O4。

⑥ 儀器分析在水處理中的作用

第1章 分析儀器和儀器分析的作用和意義
1．1 分析化學的歷史變革和面臨的任務
分析化學是一門歷史悠久的學科。在古代，就有了主要利用物質的物理性質對礦石礦物的鑒別和金屬的檢驗。到17世紀波義耳(Boyle R，1627—1691年)時代，發展到廣泛應用化學反應，形成了分析檢驗方法的多樣性。17世紀濕法檢驗得到了進一步發展。到18世紀中葉，重量分析法的出現使分析化學邁入了定量分析的時代，這一時期產生和發展了容量(滴定)分析。19世紀是滴定分析發展的極盛時期[1]。到20世紀初，由於物理化學的發展，建立了溶液中的四大平衡理論，為經典化學分析提供了理論基礎，使之發展成為一門分析學科，這是分析化學發展中的第一次巨大變革L2]。第二次世界大戰前後，物理學和電子學的發展以及20世紀40～50年代材料科學和60～70年代環境科學的發展，促進了分析儀器的發展。新的分析儀器和儀器分析方法的涌現，如熒光分析法、各種新型的極譜分析法、質譜法、氣液色譜法、拉曼光譜法、核磁共振波譜法、放射化學分析法、光電子能譜法等，引發了分析化學的第二次大變革，使分析化學由以化學分析為主的經典分析化學發展為以儀器分析為主的現代分析化學。除了溶液中的四大平衡理論作為分析化學處理和解決問題的理論基礎之外，數學、信息理論、系統科學、自動化、計算機、人工智慧等引入分析化學，使它建立在更廣泛的理論基礎之上。目前分析化學正處在第三次大變革時期，各種聯用技術如色譜—質譜聯用、色譜—紅外光譜聯用、色譜—原子吸收光譜聯用、質譜—質譜聯用、高效液相色譜—核磁共振波譜聯用、毛細管電泳—薄層色譜聯用等得到快速的發展，獲得和解析多維分析數據的能力大大增強。分析化學遠遠突破了原來化學的范疇，發展成為一門涉及光、電、熱、磁、聲等多學科交叉滲透的綜合性的分析化學信息科學。分析化學工作者由單純的「數據提供者」變為「問題解決者」。分析儀器和儀器分析方法的發展，給分析化學注入了新的活力。分析儀器將融合各種已經和正在發展的新材料、新器件、微電子技術、激光、人工智慧技術、數寧圖像處理、化學計量學等各方面的成就，使分析化學獲取物質定性、定量、形態、形貌、結構、表面微區等各方面信息的能力得到極大的增強，採集和處理信息的速度越來越快，獲得的信息量越來越大，採集信息的質量越來越高。

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我國國家自然科學基金委員會在1993年發表的分析化學學科發展戰略調研報告L2]和美國2l世紀化學科學的挑戰委員會在所著的《超越分子前言——化學與化學工程面臨的挑戰》(以下簡稱《挑戰》)[4]一書中都強調了檢測和測量對於人類活動的所有方面——製造業、環境、醫葯和健康、農業以及國家安全等的至關重要性，它的發展與數學、物理學、生物學以及生命、環境、材料、資源、信息、醫葯等科學的發展息息相關，影響到國民經濟、國防建設、資源開發和人們的衣、食，住、行等各個方面。《挑戰》一書將分析化學(測量科學)列為21世紀化學化工主要解決的六大問題之一，認為化學科學的發展對未來分析化學方面的需要不管怎樣表述都不算誇大其詞。鑒於分析化學(測量科學)的重要性，《挑戰》一書建議將測量科學作為研究生以及科學工作者和工程師的核心基礎知識融人教育之中。
隨著科學技術和國民經濟的發展，對分析化學提出了越來越高的要求，分析內容更加多樣化，從組成分析到形態分析，從總體分析到微區表面分布及逐層分析，從宏觀組成分析到微區結構分析，從靜態分析到快速反應動態分析，從破壞試樣分析到無損分析，從離線分析到在線分析、原位分析和活體分析等。分析領域的前沿在於不斷地提高方法的靈敏度以測定極微量甚至難以察覺的物質，分離非常復雜混合物中的化學物質，以及評定組分的結構和組成。
分析化學未來的發展方向和面臨的任務如下。
(1)發展高精密度、高靈敏度、高空間解析度的高效儀器和測量方法。現代高新技術、環境科學和生命科學等有時需要獲知低至10^-12g/g以至單個原子或分子水平的雜質的有關信息。如測定南極冰蓋表層中的Pb，開發海洋測定海洋沉積物中的Au，絕對檢出限要求達到10^-12～10^-13。又如，馬萬雲等用280．3nm激光激發汞原子蒸氣，基態原子吸收兩個光子由6^1S0躍遷到6^1D2，去活化發射579．1nm的原子熒光，測定時間為2。時，測定空氣中的汞，檢出限是2.2X10^9個原子／cm^3，通過方法改進，檢出限可以達到10^5—10^6個原子／cm^3，方法非常靈敏[5]。在生物無機領域中，痕量元素分析已集中在生物組織層、單個細胞甚至細胞膜中和人體蛋白質內的微分布及其結合形式方面，檢出限要求達到10^-15g／g量級。利用固定酶技術流動注射化學發光測定血液中的葡萄糖、尿酸和膽固醇，用熒光蟲素酶生物發光體系測定三磷酸腺苷，靈敏度可達到10^-20~10^-23 mol／L。
(2)提高選擇性。這是分析復雜分析體系必然面臨的問題，涉及分離富集、聯用技術與聯用儀器、選擇性試劑的研發。如微量物證分析可以為偵破提供重要線索，為審判罪犯提供確鑿的證據，但從犯罪現場提取的物證量常常在微克至納克量級，且成分復雜，有鑒別價值的成分含量很少，有時低至百萬分之一到十億分之一量級，屬於微量樣品的超痕量分析，不僅要求分析方法有非常高的靈敏

⑦ 磁場的作用

磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質叫做磁場，磁場的基本特徵是能對其中的運動電回荷施答加作用力，即通電導體在磁場中受到磁場的作用力。磁場對電流、對磁體的作用力或力距皆源於此。而現代理論則說明，磁力是電場力的相對論效應，受到磁性影響的區域,顯示出穿越該區域的電荷或置於該區域中的磁極會受到機械力的作用。

⑧ 磁化水處理中的概念

磁化水是一種被磁場磁化了的水。讓普通水以一定流速，沿著與磁力線平行的方向，通過一定強度的磁場，普通水就會變成磁化水。磁化水有種種神奇的效能，在工業、農業和醫學等領域有廣泛的應用。
在工業上，人們最初只是用磁場處理少量的鍋爐用水，以減少水垢。現在磁化水已被廣泛用於各種高溫爐的冷卻系統，對於提高冷卻效率、延長爐子壽命起了很重要的作用。許多化工廠用磁化水加快化學反應速度，提高產量。建築行業用磁化水攪拌混凝土，大大提高了混凝土強度。紡織廠用磁化水褪漿，印染廠用磁化水調色，都取得了很好的經濟效益。
在農業上，用磁化水浸種育秧，能使種子出芽快，發芽率高，幼苗具有株高、莖粗、根長等優點；用磁化水灌田，可使土質疏鬆，加快有機肥分解，刺激農作物生長。通過實踐人們發現，常澆磁化水的大豆、玉米等農作物和蘿卜、黃瓜等蔬菜，產量可提高10~45%，水稻、小麥、油菜等作物可增產11~18%。此外，有些畜牧場用磁化水喂養家禽家畜，可使禽畜疾病減少、增重快。
在醫學上，磁化水不僅可以殺死多種細菌和病毒，還能治療多種疾病。例如磁化水對治療各種結石病症（膽結石、膀胱結石、腎結石等）、胃病、高血壓、糖尿病及感冒等均有療效。對於沒病的人來說，常飲磁化水還能起到防病健身的作用。
在日常生活中，用經過磁化的洗衣粉溶液洗衣，可把衣服洗得更干凈。有趣的是，不用洗衣粉而單用磁化水洗衣，洗滌效果也很令人滿意。
磁化水為什麼會有如此神奇的作用呢？這是一個至今尚未揭開的謎。一些科學家認為，水分子本身就是一個小磁體，由於異性磁極相吸，因而普通水中許多水分子就會首先相吸，連結成龐大的「分子團」。這種「分子團」會減弱水的多種物理化學性質。當普通水經過磁場作用後，沖破了原先連接的「分子團」，使它變成單個的有活力的水分子。當然，要徹底揭開磁化水的奧秘，還有待於人們繼續研究和探索。
磁化水但不能濾除水中的氯化物，重金屬及雜質

⑨ 石英砂在水處理方面能起到什麼作用

石英砂濾料是用在水處理過程中對水中的懸浮物和水面漂浮物進行攔內截，就像水經過砂石滲透容到地下一樣，將水中的那些懸浮的物阻攔下來，主要針對那些細微的懸浮物。從而起到凈化過濾的作用，普通石英砂是用在污水處理中，使用壽命可達三到五年，精緻石英砂是專業於純水處理當中，使用壽命可在一到兩年，不如及時更換水質將不及以前處理水質效果好。
由於石英砂所具有的獨特的物理、化學特性、使得其在航空、航天、電子、機械以及當今飛速發展的產業中佔有舉足輕重的地位，特別是其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，使其具有的耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及獨特的光學特性，在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用。