Способ электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды

 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано, например, в качестве способа электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, например, в медицине при обеззараживании воды. Данный способ включает подготовку исходной жидкости, изготовление средств обработки жидкости, размещение их в жидкости, подведение к ним электрического напряжения и введение в результате в жидкость биологически активных веществ тем, что, в частности, подготавливают исходную вспомогательную жидкость. Затем изготавливают средства обработки этой жидкости, преимущественно, в виде катодного и анодного электродов. Подводят к введенным в жидкость электродам постоянное и/или циклически переключаемое по амплитуде и/или полярности напряжение, отбирают при этом из материала анода электрическими и/или химическими, и/или электрохимическими, и/или электрофизическими и другими методами заряженные и/или незаряженные конгломераты биологически активных веществ. Заполняют конгломератами объем обрабатываемой жидкости и аккумулируют при этом в единицах объема обрабатываемой жидкости количества электрической энергии. Изготовленным препаратом затем обрабатывают предназначенные для дальнейшего использования жидкость и/или жидкостно-газовую среду объема. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано, например, в качестве способа электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, например, в медицине при обеззараживании воды.

Известен способ электро-физико-химической обработки жидкости, включающий подготовку исходной жидкости, изготовление средств обработки жидкости, размещение их в жидкости и введение в результате в жидкость ионов серебра [1] Известен также способ электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, включающий подготовку исходной жидкости, изготовление средств обработки жидкости, размещение их в жидкости, подведение к ним электрического напряжения и введение в результате в жидкость биологически активных веществ [2] прототип.

Недостатком известных способов является не использование всех существующих возможностей для увеличения, в частности, концентрации заряженных частиц в обрабатываемой жидкости.

Решаемой технической задачей в соответствии с изобретением является расширение функциональных возможностей способа электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды с достижением технического результата в отношении повышения концентрации заряженных частиц в обрабатываемой жидкости.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного способа элекро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, включающего подготовку исходной жидкости, изготовление средств обработки жидкости, размещение их в жидкости, подведение к ним электрического напряжения и введение в результате в жидкость исходную вспомогательную жидкость, преимущественно воду, поддерживая в ней соотношение минимальных g1 и максимальных g2 значений электропроводности единицы объема в пределах 1,000001≅(g1+g2)/g2 ≅2 и соотношение концентраций c1 токсичных, c2 загрязняющих, c3 агрессивных по отношению к применяемым материалам и c4, обеспечивающих необходимое значение электропроводности, веществ в пределах 1≅(c1+c4)/c4≅10000, 1≅(c2+c4)/c4≅100000, 1≅(c3+c4)/c4≅100. Затем изготавливают средства обработки этой жидкости, преимущественно, в виде катодного и анодного электродов, в которых поддерживают соотношение содержания c5 биологически активных веществ, например, серебра и/или золота, и/или меди, и/или платины, агрессивных примесей c6 и наполнителя и/или держателя активных веществ в пределах 1≅(c6+c5)/c5≅10000, 1≅(c7+c5)/c5≅1000000, или анодного электрода из нейтрального по отношению к обрабатываемой жидкости и используемым веществам материала.

Очищают рабочую поверхность изготовленных электродов от загрязнений, достигая из суммарной площади s3 на поверхности электродов в пределах 1≅(s3+s1+s2)/(s1+s2)≅1,9 и производят термообработку электродов в течение 100 50000 c при температуре Т1. Которую выбирают по отношению к температуре T2 обрабатываемой жидкости в пределах 1,5≅(Т1+Т2)/Т2≅12. Соотношение рабочих поверхностей соответственно катодного s1 и анодного s2 электродов выбирают в пределах 0,001≅s1/s2≅100000. Подводят к введенным в жидкость электродам постоянное и/или циклически переключаемое по амплитуде и/или полярности напряжение при соотношении минимальных t1 и максимальных t2 значениях длительностей циклов в пределах 1≅(t1+t2)/t2≅2 и поддержания соотношения минимальных U1 и максимальных U2 амплитуд напряжений в любых соседних циклах в пределах 1≅(U1+U2)/U2≅2. Отбирают при этом из материала анода электрическими и/или химическими, и/или электрохимическими, и/или электрофизическими и другими методами заряженные и/или незаряженные конгломераты биологически активных веществ, поддерживая соотношение минимальных r1 и максимальных r2 их размеров в пределах 1≅(r1+r2)/r2≅2.

Заполняют конгломератами объем обрабатываемой жидкости до соотношения минимальных c8 и минимальных c9 весовых концентраций биологически активных веществ в единицах объема жидкости в пределах 1≅(c8+c9)/c9≅2 и аккумулируют при этом в единицах объема обрабатываемой жидкости количества электрической энергии, минимальные A1 максимальные A2 значения которых выбирают в пределах 1≅(A1+A2)/A2≅2. Изготовленным препаратом затем обрабатывают предназначенные для дальнейшего использования жидкость и/или жидкостно-газовую среду объема V1, смешивая их с объемом V2 изготовленного препарата в пределах 1≅(V1+V2)/V2≅1000000.

Решаемой технической задачей в соответствии с изобретением является расширение функциональных возможностей способа электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды с достижением технического результата в отношении повышения концентрации заряженных частиц в обрабатываемой жидкости.

В качестве кратных сведений, раскрывающих сущность изобретения следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного способа электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, включающего подготовку исходной жидкости, изготовление средств обработки жидкости, размещение их в жидкости, подведение к ним электрического напряжения и введение в результате в жидкость биологически активных веществ тем, что, в частности, подготавливают исходную вспомогательную жидкость, преимущественно воду, поддерживая в ней соотношение минимальных g1 и максимальных g2 значений электропроводности единицы объема в пределах 1,000001≅(g1+g2)/g2≅2 и соотношение концентраций c1 токсичных, g2 загрязняющих, c3 агрессивных по отношению к применяемым материалам и c4, обеспечивающих необходимые значения электропроводности, веществ в пределах 1≅ (c1+c4)/c4≅10000, 1≅(c2+c4)/c4≅100000, 1≅(c3+c4)/c4≅100. Затем изготавливают средства обработки этой жидкости, преимущественно, в виде катодного и анодного электродов, в которых поддерживают соотношение содержания c5 биологически активных веществ, например, серебра и/или золота, и/или меди, и/или платины, агрессивных примесей c6 и наполнителя и/или держателя активных веществ в пределах 1≅(c6+c5)/c5≅10000, 1≅(c7+c5)/c5≅1000000, или анодного электрода из нейтрального по отношению к обрабатываемой жидкости и используемым веществам материала.

Очищают рабочую поверхность изготовленных электродов от загрязнений, достигая их суммарной площади s3 на поверхности электродов в пределах 1≅(s3+s1+s2)/(s1+s2)≅1,9 и производят термообработку электродов в течение 100 50000 c при температуре T1, которую выбирают по отношению к температуре T2 обрабатываемой жидкости в пределах 1,2≅(T1+T2)/T2≅12. Соотношение рабочих поверхностей соответственно катодного s1 и анодного s2 электродов выбирают в пределах 0,001≅s1/s2≅100000. Подводят к введенным в жидкость электродам постоянное и/или циклически переключаемое по амплитуде и/или полярности напряжение при соотношении минимальных t1 и максимальных t2 значениях длительностей циклов в пределах 1≅(t1+t2)/t2≅2 и поддержании соотношения минимальных U1 и максимальных U2 амплитуд напряжений в любых соседних циклах в пределах 1≅(U1+U2)/U2≅2. Отбирают при этом из материала анода электрическими и/или химическими, и/или электрохимическими, и/или электрофизическими и другими методами заряженные и/или незаряженные конгломераты биологически активных веществ, поддерживая соотношение минимальных r1 и максимальных r2 их размеров в пределах 1≅(r1+r2)/r2≅2.

Заполняют конгломератами объем обрабатываемой жидкости до соотношения минимальных c8 и максимальных c9 весовых концентраций биологически активных веществ в единицах объема жидкости в пределах 1≅(c8+c9)/c9≅2 и аккумулируют при этом в единицах обрабатываемой жидкости количества электрической энергии, минимальные A1 и максимальные A2 значения которых выбирают в пределах 1≅(A1+A2)/A2≅2. Изготовленным препаратом затем обрабатывают предназначенные для дальнейшего использования жидкость и/или жидкостно-газовую среду объема V1, смешивая их с объемом V2 изготовленного препарат в пределах 1≅(V1+V2)/V2≅1000000.

При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения целесообразно более детально описать предложенный способ электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, включающей подготовку исходной жидкости. При описании способа нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных особенностях выполнения его операций, в частности, подготовки исходной жидкости, изготовления средств обработки жидкости, размещения их в жидкости, подведения к ним электрического напряжения и введения в результате в жидкость биологически активных веществ.

Детально целесообразно остановиться только на отличительных существенных особенностях осуществления операций способа, заключающихся в том, что подготавливают исходную вспомогательную жидкость, преимущественно воду, поддерживая в ней соотношение минимальных g1 и максимальных g2 значений электропроводности единицы объема в пределах 1,000001 ≅(g1+g2)/g2≅2 и соотношение концентраций c1 токсичных, c2 загрязняющих, c3 агрессивных по отношению к применяемым материалам и c4, обеспечивающих необходимые значения электропроводности, веществ в пределах 1≅(c1+c4)/c4≅10000, 1≅(c2+c4)/c4≅100000, 1≅(c3+c4)/c4≅100. Кроме воды могут быть использованы, например, спирт, ацетон, бензин и другие жидкости и жидкостно-газовые среды, в частности, газированная вода.

Затем изготавливают средства обработки этой жидкости, преимущественно, в виде катодного и анодного электродов, в которых поддерживают соотношение содержания c5 биологически активных веществ, например, серебра и/или золота и/или меди, и/или платины, агрессивных примесей c6 и наполнителя и/или держателя активных веществ в пределах 1≅(c6+c5)/c6≅10000, 1≅(c7+c5)/c5≅1000000, или анодного электрода из нейтрального по отношению к обрабатываемой жидкости и используемым веществам материала. Форма изготавливаемых электродов является преимущественно плоской, но может в принципе произвольной, например, полуцилиндрической, полусферической, тороидальной и другой формы. Так как при изготовлении и/или хранении электродов их поверхность покрывается различными загрязнениями, в большинстве практических случаев необходимой является операция, при которой очищают рабочую поверхность изготовленных электродов от загрязнений, достигая их суммарной площади s3 на поверхности электродов в пределах 1≅(s3+s1+s2)/(s1+s2)≅1,9 и производят термообработку электродов в течение времени t в пределах 100 50000c при температуре T1, которую выбирают по отношению к температуре T2 обрабатываемой жидкости в пределах 1,5≅(T1+T2)/T2≅12.

Соотношение рабочих поверхностей соответственно катодного s1 и анодного s2 электродов выбирают в пределах 0,001≅s1/s2≅100000. Под рабочими поверхностями электродов подразумевают их поверхности, непосредственно используемые в процессе обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды. Подводят к введенным в жидкость электродам постоянное и/или циклически переключаемое по амплитуде и/или полярности напряжение при соотношении минимальных t1 и максимальных t2 значениях длительностей циклов в пределах 1≅(t1+t2)/t2≅2 и поддержании соотношения минимальных U1 и максимальных U2 амплитуд напряжений в любых соседних циклах в пределах 1≅(U1+U2)/U2≅2. Отбирают при этом из материала анода электрическими и/или химическими, и/или электрохимическими, и/или электрофизическими и другими методами заряженные и/или незаряженные конгломераты биологически активных веществ, поддерживая соотношение минимальных r1 и максимальных r2 их размеров в пределах 1≅(r1+r2)/r2≅2. То есть в данном случае важен только конечный достигаемый результат в отношении отбора от электродов конгломератов частиц любыми известными средствами и условиями их реализации, не выходящими за границы испрашиваемых притязаний, например, электролитическим травлением или растворением и наполнения частицами обрабатываемой жидкости.

Заполняют конгломератами объем обрабатываемой жидкости до соотношения минимальных c8 и максимальных c9 весовых концентраций биологически активных веществ в единицах объема жидкости в пределах 1≅(c8+c9)/ c9≅2 и аккумулируют при этом в единицах объема обрабатываемой жидкости количества выделившейся электрической энергии, минимальные A1 и максимальные A2 значения которых выбирают в пределах 1≅(A1+A2)/A2 ≅2. Изготовленным препаратом затем обрабатывают предназначенные для дальнейшего использования жидкость и/или жидкостно-газовую среду объема V1, смешивая их с объемом V2 изготовленного препарата в пределах 1≅(V1+V2)/V2≅1000000. Таким образом не исключаются как возможность самостоятельного использования изготовленного в результате электро-физико-химической обработки жидкости препарата, так и возможность использования других смешанных с ним жидкостей и/или жидкостно-газовых сред.

В некоторых приведенных соотношениях аналитически зафиксирован допускаемая практикой альтернатива равенства нулю отдельных значений параметров, что, в частности, означает в произвольных случаях только неравномерность распределения, например, по объемам обрабатываемых сред этих параметров, но не в из отсутствие или исключение.

В качестве устройства для осуществления предложенного способа могут быть использованы в простейшем варианте, например, сосуд с обрабатываемой жидкостью и введенными в нее электродами, подключенными к источнику питания. В виду отсутствия каких-либо специфических требований к узлам устройства, кроме отраженных в формуле изображения, и общеизвестности вариантов их осуществления, нет практической необходимости более детально на них останавливаться.

Достигаемый технический результат, как показали данные экспериментов, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения. Для доказательства достижения технического результата в дополнение к вышеизложенному и в качестве дополнительных сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, целесообразно привести примеры практического выполнения способа и устройства, при описании которых нецелесообразно многократно излагать информацию, общую для каждого из примеров и уже трижды отраженную в формуле и описании изобретения. Целесообразно привести только количественную информацию, отличающую один пример от другого, которая для удобства сведена в таблицу.

При сопоставлении прототипа и примеров оказалось целесообразным использовать в качестве параметра, характеризующего достигаемый технический результат, например, параметр D, определяющий соотношение концентраций заряженных частиц полученных в обрабатываемой жидкости при адекватных условиях в одинаковых объемах по предложенному способу и прототипу. Как следует из таблицы, в оптимальном варианте (пример 3 таблицы) достигалось наиболее высокое значение указанного выше результата: D 1,5. Нижние (пример 1) и верхние (пример 2) значения заявленных пределов были получены на основе статической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных данных, исходя из условия приближения параметра D к 1. При этом при выходе за нижние (пример 4) и верхние (пример 5) значения заявленных пределов, как следует из таблицы, вышеуказанный технический результат не достигается (D<1). Пример 6 таблицы отражает произвольный вариант осуществления заявленных объектов при нахождении параметров, характеризующих их существенные признаки, внутри пределов, отраженных в формуле изобретения (D=1,3).

Кроме достижения указанного выше технического результата практическое осуществление заявленного объекта позволяет существенно расширить возможности его использования, например, в медицинских, продовольственных или технических целях.

Формула изобретения

Способ электро-физико-химической обработки жидкости и/или жидкостно-газовой среды, включающий подготовку обрабатывающего средства, изготовление анодно-катодной электродной системы с содержанием серебра и меди, размещение в обрабатывающем средстве и подведение к ней электрического напряжения с изменяемой полярностью, отличающийся тем, что подготовку обрабатывающего средства осуществляют поддержанием в нем соотношения минимальных g₁ и максимальных g₂ значений электропроводности единицы объема в пределах 1,000001 ≅ (g₁ + g₂) / g₂ ≅ 2 и соотношения концентраций с₁ токсичных, с₂ загрязняющих, с₃ агрессивных по отношению к применяемым материалам электродной системы и с₄, обеспечивающих необходимые значения электропроводности веществ в пределах 1 ≅ (с₁ + с ₄ / с₄ ≅ 10000, 1 ≅ ( с₂ + с₄ / с₄ < 100000, 1 ≤ (с₃ + с₄ / с₄ ≅ 100, в электродной системе поддерживают соотношение содержания с₅ биологически активных веществ, агрессивных примесей с₆ и наполнителя и/или держателя активных веществ с₇ в пределах 1 ≅ (с₆ + с₅) / с₅ ≅ 10000, 1 ≅ ( с₇ + с₅) / с₅ ≅ 1000000, соотношение рабочих поверхностей соответственно катодного S₁ и анодного S₂ электродов вибирают в пределах 0,001 ≅ S₁ / S₂ ≅ 100000, очищают рабочую поверхность изготовленных электродов от загрязнений до достижения их суммарной площади S₃ на поверхности электродов в пределах 1 ≅ (S₃ + S₁ + S₂) / (S₁ + S₂) 1,9 и производят термообработку электродов в течение 100 50000 с при температуре T₁, которую выбирают по отношению к температуре Т₂ обрабатывающего средства в пределах 1,5 ≅ (Т₁ + Т₂) / Т₂ ≅ 12, к размещенным в обрабатывающем средстве электродам дополнительно подводят постоянное и/или циклически переключаемое по амплитуде напряжение при соотношении минимальных t₁ и максимальных t₂ значений длительностей циклов в пределах 1 ≅ (t₁ + t₂) / t₂ ≅ 2 и минимальных U₁ и максимальных U₂ амплитуд напряжений в любых соседних циклах в пределах 1 ≅ (U₁ + U₂) / U₂ 2, поддерживают соотношение минимальных r₁ и максимальных r₂ размеров, выделенных из материала анода заряженных и/или незаряженных конгломератов биологически активных веществ, в пределах 1 ≅ (r₁ + r₂ / r₂ ≅ 2, при этом осуществляют заполнение конгломератами объема обрабатывающего средства до соотношения минимальных с₈ и максимальных с₉ массовых концентраций биологически активных веществ в единицах объема обрабатывающего средства в пределах 1 ≅ ( с₈ + с₉) / с₉ ≅ 2 и аккумулируют в этих единицах объема количество электрической энергии, минимальные А₁ и максимальные А₂ значения которой выбирают в пределах 1 ≅ (А₁ + А₂) / А₂ ≅ 2, затем изготовленное обрабатывающее средство смешивают с предназначенными для дальнейшего использования жидкостью и/или жидкостно-газовой средой объема V₁, с объемом его V₂ в пределах 1 ≅ (V₁ + V₂) / V₂ ≅ 1000000.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анодно-катодную электродную систему изготавливают с содержанием золота и/или платины.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что анод электродной системы изготавливают из нейтрального по отношению к обрабатывающему средству и используемым веществам материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1