Устройство для бесконтактной активации жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для активации жидкостей, в частности к прикладной электрохимии, и может быть использовано для обработки питьевой и минерализованной воды, физиологических и лечебных растворов, а также крови. Устройство для бесконтактной активации жидкости содержит емкость для электрохимически активируемой жидкости с размещенными в ней электродами и емкость для бесконтактно активируемой жидкости. Емкость для электрохимически активируемой жидкости выполнена с тонкой стенкой и размещена в емкости для бесконтактно активируемой жидкости. Технический эффект - расширение эксплуатационных возможностей устройства, упрощение конструкции и повышение эффективности процесса обработки жидкости. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для активации жидкостей, в частности к прикладной электрохимии (электролизерам для обработки водных растворов), может быть использовано для обработки питьевой и минерализованной воды, физиологических, лечебных растворов, а также крови. Направлено на повышение эффективности электрохимической обработки жидкости, получение жидкости с заданными свойствами, а также перевода в термодинамически неравновесное (активированное) состояние, характеризующееся повышенной физико-химической активностью, без изменения химического состава активированной жидкости.

Известно устройство для электрохимической обработки жидкостей (В.М. Бахир. Электрохимическая активация. - М.:ВНИИИМТ, 1992, ч.1, с.233-237), содержащее анод и катод, размещенные в электрохимически активируемой жидкости и разделенные между собой полупроницаемой диафрагмой. Это устройство позволяет получать жидкости с заданным составом и свойствами (в частности, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), микрокластерная структура), но имеет недостаток, состоящий в том, что в процессе активации происходит изменение химического состава контактно активируемой жидкости и газовыделение за счет контакта с поверхностью электродов.

Известно устройство для бесконтактной активации жидкости - физиологического раствора путем воздействия магнитным полем, УФО, лазером, причем для повышения степени активации дополнительно применяют генератор акустических импульсов (Б. И. Киселев, а.с. СССР 1827274 Al, A 61 N 5/06, 1992 г.). Оно позволяет активировать жидкость без изменения ее химического состава. По мнению автора, при бесконтактном воздействии на жидкости известными в физике полями в жидкостях возникает и может существовать определенное время вторичное стимулированное излучение в связи с распадом крупных кластеров жидкости с малыми числами Дебая на мелкие (электрически активные) микрокластеры (из двух или трех диполей) с большими числами Дебая и повышенной реакционной способностью, что подтверждают данные электронного парамагнитного резонанса (Б. И. Киселев. Метод адаптивного лечения, вып.1. - С-Петербург, 1997). Устройство для бесконтактной активации жидкости нашло широкое применение в медицине при лечении многих заболеваний - сердечно-сосудистых, трофических язв, компрессионных переломов и ВИЧ-инфекции ("Медицинская газета" 19, 1993).

Недостатком данного устройства является сложность технического воплощения.

Известно также устройство для бесконтактной активации жидкостей, предложенное В.М. Бахиром (В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир. Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия. - М.: ВНИИИМТ АО НПО "Экран", 1997, с.67-74). Устройство содержит электроды - анод и катод, разделенные диафрагмой и размещенные в электрохимически активируемой (ЭХА) жидкости. При этом емкость для бесконтактно активируемой (БКА) жидкости помещается в ЭХА жидкость либо между катодом и диафрагмой, либо между анодом и диафрагмой. Данное устройство позволяет активировать жидкость (изменять ОВП, структуру жидкости) без изменения ее химического состава.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции из-за присутствия диафрагмы и образования застойных зон в ЭХА жидкости, а также низкий кпд установки.

Само явление бесконтактной электрохимической активации жидкости было предсказано теоретически в 1982 г. И.Л. Герловиным (И.Л. Горловин. Основы единой теории всех взаимодействий в веществе. - Л.: Энергоатомиздат, 1990, с. 432) и экспериментально подтверждено В.М. Бахиром в 1992 г. Бесконтактную активацию жидкости И.Л. Герловин объяснил на основе теории фундаментального поля, базирующейся на рождении и уничтожении элементарных частиц вакуума. Эти частицы, по его мнению, ответственны за процесс бесконтактной активации, который, с его точки зрения, возможен только при наличии диафрагмы между анодом и катодом. Однако в дальнейшем было показано, что возможна бесконтактная активация жидкости и в отсутствие диафрагмы в устройстве для электрохимической активации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее емкость для ЭХА жидкости с размещенными в ней электродами без диафрагмы и емкость с тонкой стенкой для БКА жидкости, помещаемую в емкость для ЭХА жидкости (Широносов В.Г., Широносов Е.В. Опыты по бесконтактной электрохимической активации воды. - II международный симпозиум "Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности", ч.1. - М., 1999, с. 66-68) - прототип. Авторами данного устройства экспериментально обнаружено, что бесконтактная активация жидкости происходит не только в полостях между электродами и диафрагмой, но и по всему объему ЭХА жидкости, в том числе при отсутствии диафрагмы. Обнаруженные эффекты авторами объясняются следующим образом. Аномальные свойства бесконтактной активации обусловлены возникновением устойчивых высокоэнергетических резонансных систем из осциллирующих "диполей" воды (ионов, молекул, ОН^- и т.п.) вблизи анода и катода (микрокластеров). В статике такие системы из диполей неустойчивы (эффект коллапса), но в динамике, при резонансе, проявляется эффект динамической стабилизации неустойчивых состояний. Переменное электромагнитное поле от двух синхронно-осциллирующих диполей (СОД) имеет узкий спектр частот (резонансный эффект) и убывает пропорционально 1/r⁴, где r - расстояние между БКА жидкостью и ЭХА жидкостью, т.е. толщина стенки между ними. Максимум спектра скорее всего приходится на диапазон СВЧ, т.к. для ОН^- характерные частоты вращательных переходов равны около 2 ГГц (длина волны λ_o=18 см). Поэтому бесконтактная активация может происходить только через тонкие стенки, на близких расстояниях от СОД и существенно зависит от спектральных свойств материала перегородки. Дополнительно проведенные опыты по нетепловому влиянию СВЧ-поля (2,4 ГГц) подтвердили данное объяснение.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность (кпд) обработки жидкости, а также ограниченные эксплуатационные возможности устройства. Кроме того, при больших объемах обрабатываемой жидкости возрастает сложность устройства за счет роста объема и габаритов устройства для ЭХА жидкости.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение эффективности обработки жидкости и расширение эксплуатационных возможностей устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бесконтактной активации жидкости, содержащем емкость для электрохимически активируемой жидкости с размещенными в ней электродами и емкость для бесконтактно активируемой жидкости, в соответствии с предложением емкость для электрохимически активируемой жидкости выполнена с тонкой стенкой и размещена в емкости для бесконтактно активируемой жидкости.

Выполнение емкости для ЭХА жидкости с тонкой стенкой и расположение ее в емкости для БКА жидкости позволяет существенно расширить эксплуатационные возможности устройства за счет неограниченного выбора размеров и формы емкости для БКА жидкости; упростить устройство в целом при обработке больших объемов жидкости, поскольку не требуется специального переконструирования устройства для ЭХА жидкости, увеличения его объема и габаритов; увеличить эффективность обработки жидкости за счет существенного изменения ее окислительно-восстановительного потенциала.

Изобретение поясняется чертежом, где показано устройство для бесконтактной активации жидкости с расположением емкости с ЭХА жидкостью и электродами внутри емкости с БКА жидкостью.

Устройство для бесконтактной активации жидкости (см. чертеж) состоит из электродов (например, анода и катода) 1 и 2, размещенных в емкости 3 для ЭХА жидкости и емкости 4 для БКА жидкости. Емкость 3 для ЭХА жидкости выполнена с тонкой стенкой и размещена в емкости 4 для БКА жидкости.

Устройство для бесконтактной активации жидкости работает следующим образом.

Жидкость для электрохимической активации заливается в тонкостенную емкость 3 с электродами 1 и 2 и погружается в БКА жидкость, заполняющую емкость 4. При подключении электродов 1 и 2 к источнику напряжения (не показан) происходит электрохимическая активация жидкости в емкости 3, а через тонкую стенку емкости 4 - бесконтактная активация обрабатываемой жидкости.

Возможность бесконтактной активации жидкости с помощью предлагаемого устройства и достижения технического результата при реализации изобретения, в сравнении с показателями устройства-прототипа, подтверждаются следующим примером.

В емкость с БКА жидкостью (физиологический раствор) помещалась емкость с ЭХА жидкостью (водный раствор NaCl 1,5%). Активация велась 30 мин при параметрах питания электродов - ток I=5А, напряжение U=14В (с диафрагмой и без нее). Результаты обработки жидкости приведены в таблице (данные для устройства-прототипа приведены в скобках).

Из таблицы следует, что, во-первых, бесконтактная активация жидкости принципиально возможна при размещении тонкостенного устройства для ЭХА жидкости (как с диафрагмой, так и без нее) в емкости для БКА жидкости и, во-вторых, степень активации в предлагаемом устройстве больше, чем в устройстве-прототипе.

Через 2 ч показатель ОВП, измененный в результате бесконтактной ЭХА, подвергается релаксации, что свидетельствует об отсутствии проникновения стабильных продуктов активации внутрь емкости. Следовательно, бесконтактная ЭХА осуществляется на энергетическом уровне без сопутствующего транспорта (массопереноса) ионов через стенки емкости.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактной активации жидкости, содержащее емкость для электрохимически активируемой жидкости с размещенными в ней электродами и емкость для бесконтактно активируемой жидкости, отличающееся тем, что емкость для электрохимически активируемой жидкости выполнена с тонкой стенкой и размещена в емкости для бесконтактно активируемой жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2