[發明專利]水分子團簇重整反應裝置

有效

• 申請號: 201310384523.6
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104418410B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 栗志文;朱永宏;張克明;周水平;閆希軍;王琰琰;劉平平;宋艷;鄭永鋒;范立君;竇夏睿
• 申請（專利權）人: 吉林天士力礦泉飲品有限公司
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙)11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明涉及飲用水處理領域，特別涉及小分子團水制備領域，具體涉及一種水分子團簇重整反應裝置。

背景技術

目前供人們飲用的礦泉水、純凈水以及磁化、凈化自來水，均由于沒有從水的分子結構上根本解決水被肌體細胞吸收、利用的問題，而存在著如礦泉水、純凈水在存放期會出現的由于長時間處于不流動情況，水分子中帶有正電的氫離子（H+）及帶有負電的氫氧根離子（OH-）在相當一段時間內相互吸引以氫鍵聚合成團的情況，失去活性而減緩和降低了飲用水被人體吸收，活化機體等保證人體處于健康的至關重要的水品質作用。

大多數情況下，特別是在長期靜止的情況下，水可形成多達幾十個水分子的水分子團簇。這些水分子團簇是隨機的，無定形的鏈狀線團。其溶解能力、滲透力都很低，不易被動物、植物和人吸收，由這種水分子團簇構成的水會成為“死水一團”。這些無定形結構的水分子團簇可以經一定的物理化學處理，使其成為含有較少水分子的水分子團簇的小分子團水。

目前有很多飲用水生產企業在研究水的活化即小分子團水制備技術，使用的方法有很多，包括磁化、高溫、生物法、振蕩等，都可實現切割大的水分子團簇的目的。其實質內容是提供能量，將聯接水分子的氫鍵打開，使大的水分子團簇分散成為單個水分子，但是通過這些處理方法的到的水分子，分子結構并不穩定，離開了能量環境以后，很快會聚合成小分子團簇，其包含的水分子數量也不統一，在1個到10個之間。再經過一段時間的靜止后，在氫鍵的作用下又會形成包含幾十個水分子的大的水分子團簇，降低的水的活性。

目前已知的是，當水分子團簇包含六個水分子時，可稱為六環狀水分子團簇，是比較穩定的。包含大量這種六環狀水分子團簇的水又稱為六環水。

分子力學是把分子看成是一些勢場維系在一起的原子的集合體。由于這些力的相互影響相互制約使得分子得以保持處于相對平衡的穩定狀態。因此可以用經典的勢場函數來描述原子間的相對位置變化所引起的分子體系能量的改變。分子力學計算方法主要用于定性和半定量研究主客體相互作用。一般是將得到的主客體復合物用分子力學優化其結構，計算分子間相互作用能進而判斷不同主客體之間結合能與穩定性或活性之間的關系，為進一步探索主體和客體間的相互作用提供依據。

具體來說分子力學計算方法是利用力場函數來計算分子的能量和構象的，由于計算中是利用經典力學中的力場函數有時也被稱為經驗力場計算，其中的力學參數由實驗資料決定。早在1930年Andrews提出經典力學模型：分子中的化學鍵具有“自然”鍵長、鍵角，并由這些鍵長和鍵角調節構象，給出個原子核的最佳位置分布，即為分子的平衡構象。分子力學計算方法不直接針對體系中的電子，只是著眼于核的相對位置，把化學鍵所形成的力場簡化為彈簧，即將分子內各原子間的鍵合作用看做是符合Hooke定律的。

水分子團簇結構的本質在于氫鍵，H-O-H鍵角最大為103.645°，低于一般意義上水分子的鍵角104.5°，表明水分子在經過重整反應器形成水分子團簇，這種多個水分子的簇結構形成相對穩定的結構單元，其水分子鍵角的最小減幅達0.9%，這必將限制了水分子的振動，使體系呈現熵減狀態，但由于氫鍵的形成，降低了體系的穩定幾何結構的能量，這兩種作用機制的相互作用結果，使得形成的水分子簇較單體更為穩定。H-O-H鍵角的另一個特點是各水分子的夾角完全不等，這表明水分子在形成的水分子團簇中并非隨機等價的；同時這六個鍵角的分布也很有趣，分為三個區間即103.565～103.584，103.624～103.625，103.639～103.645，這也是導致水分子簇手性對稱的原因。

另一個結果是氫鍵的角度。最小的角度為146.7°，最大的超過170°，盡管對于線性氫鍵目前沒有標準的界定，但可以看出從頭計算得到的氫鍵角度整體上比較接近180°，這表明在功能性的重整反應器內水分子形成了線性氫鍵并可以實現自組裝。必須指出的是，作為弱作用力的理論計算，盡管從頭算比較嚴格，仍然有較大誤差，不可以其作為此種環境中水分子簇的實際形態，其價值更多在于指導性和可行性。同時計算得O…O鍵長基本接近即冰的O…O鍵長，這也間接證實了線性氫鍵的形成。