Устройство активации жидкости

Полезная модель относится к устройствам регулирования физико-химических свойств жидкостей, в частности воды и водных растворов, путем их активации. Устройство может быть использовано для интенсификации химических, биологических и физических процессов в медицине и в народном хозяйстве, для получения биологически активных жидкостей, инфузионных растворов, моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов, алкогольных и безалкогольных напитков, чая, йогурта, активированной воды и водных растворов, в том числе питьевой воды. Устройство активации жидкости, включающее емкость для активируемой жидкости и растворимый электрод, согласно предложению, дополнительно содержит один или более электрод, один или более активный и/или реактивный элемент, соединяющий электроды. В качестве реактивных элементов могут быть использованы индуктивности и емкости, а в качестве активных - резисторы и источники питания переменного и/или постоянного напряжения или тока. Кроме того в качестве растворимого и/или дополнительного электрода может быть использован магний и/или его сплавы. Предлагаемая полезная модель направлена на повышение удобства эксплуатации и обслуживания устройства, эффективности обработки и качества получаемых жидкостей, контроля их параметров, снижение энергоемкости и удешевление процесса активации. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к устройствам регулирования физико-химических свойств жидкостей, в частности воды и водных растворов, путем их активации. Устройство может быть использовано для интенсификации химических, биологических и физических процессов в медицине и в народном хозяйстве, для получения биологически активных жидкостей, инфузионных растворов, моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов, алкогольных и безалкогольных напитков, чая, йогурта, активированной воды и водных растворов, в том числе питьевой воды.

В настоящее время, известны различные устройства для активации жидкостей, в том числе путем растворения в ней различных веществ, электродов - восстановителей со стандартным отрицательным электродным потенциалом, газов, водорода (Приготовление питьевой воды высшего качества: анализ и перспектива, журнал Экология и промышленность России, март 2008, с.4-7 - http://ikar.udm.ru/sb/sb43-1.htm; патент РФ 71331- http://ikar.udm.ru/sb/sb46-2.htm). При активации жидкостей наблюдается изменение целого ряда ее параметров, длительно сохраняющих свои неравновесные значения (электропроводности, поверхностного натяжения, вязкости, окислительно-восстановительного потенциала - ОВП и т.п.).

Недостатком этих устройств является неудобство пользования, нестабильность параметров, низкий к.п.д.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство БСЛ-МЕД (A.M. Шелоболин Как превратить воду в ВОДУ. Книга 1. Чистая вода из грязных источников. - М: Изд-во Буки Веди, 2013. 194 с. - прототип). Устройство содержит емкость для жидкости с размещенным в ней растворимыми электродами - анодами из алюминия, и нерастворимым электродом (катодом) из нержавеющей стали. От источника питания на электроды подают выпрямленный ток. Устройство используется для активации жидкостей - приготовления активированных жидкостей с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП).

Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных возможностей, сложность конструкции, эксплуатации и управления процессами активации, систем регулирования и контроля свойств и состава приготовляемых жидкостей, низкая его эффективность и к.п.д.

Предлагаемая полезная модель направлена на: повышение эффективности и плавного управления, замедления или ускорения процесса активации жидкости, качества получаемых жидкостей и контроля их параметров; расширение эксплуатационных и функциональных возможностей; повышение удобства эксплуатации и обслуживания и упрощение, в ряде случаев, устройств активации жидкостей.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве активации жидкости, включающем емкость для активируемой жидкости, электроды, один или более из которых выполнен растворимым, и источник питания, согласно предложению, один или более растворимый электрод выполнен из магния или его сплавов. В качестве источника питания может быть использован источник питания переменного напряжения или тока, а также один или более электрод со стандартным электродным потенциалом, большим потенциала растворимого электрода, соединенный с ним одним или более резистором.

Растворение электродов - алюминия, магния и других электродов из группы восстановителей и их сплавов в воде и водных растворах приводит к активации жидкостей. Интенсивность процесса существенно зависит от температуры, состава жидкостей, давления, тока. При активации жидкость переходит в термодинамическое неравновесное состояние с длительно сохраняющимися неравновесными свойствами и диссипативными структурами. Диссипативные, микрокластерные структуры обладают повышенной энергией с неравновесным распределением ее составляющих по трансляционным и вращательным степеням свободы. При этом часть энергии в процессе активации тратится на нагрев жидкости, другая часть на возникновение диссипативных, микрокластерных структур в жидкости, с повышенной, потенциальной энергией и физико-химической, биологической активностью. Наблюдается насыщение воды водородом, возникновение диссипативных неравновесных резонансных структур и изменение ее параметров, в частности, уменьшение ОВП (http://ikar.udm.ru/sb/sb46-2.htm).

Наиболее просто возникновение, наличие и релаксация неравновесных диссипативных структур при активации жидкости фиксируется по динамике ее окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), спектров и УЗИ - Доплер томографии (Бердова Е.С., Глухова Н.А., Широносов В.Г., Курганович B.C. Сб. тезисов докладов ВНКСФ-10, Москва, 2004, с.543-544, http://ikar.udm.ru/sb/sb43-1.htm).

Использование одного или более растворимого электрода, выполненного из магния или его сплавов со стандартным электродным потенциалом (-2,372 B) много меньшим потенциала алюминия (-1,700 B) дает возможность существенно повысить эффективность и интенсивность процессов активации, экологичность и безопасность получаемых активированных растворов, упростить и удешевить устройство источников питания за счет уменьшения потребляемой электрической мощности при одинаковых требованиях к изменению величин рН и ОВП.

Использование источника питания переменного напряжения или тока, соединяющего разнородные или одинаковые растворимые электроды (алюминий-магний, магний-магний, алюминий-алюминий, магний-платина) обеспечивает периодическую смену регенерации, растворения и очистки электродов, дает возможность существенно упростить устройство, повысить эффективность и селективность активации, плавно управлять (замедлять или ускорять) процесс активации жидкости за счет применения источников питания на различных частотах, особенно в стандартных сетях переменного тока 50 и 60 Гц.

Применение в качестве источника питания одного или более электрода со стандартным электродным потенциалом, большим потенциала растворимого электрода, соединенным с ним одним или более резистором, дает возможность обходиться без внешних источников питания, и за счет этого существенно упростить и удешевить устройство, обеспечить простоту управления и контроля процессами активации, многофункциональность устройства, получение жидкостей с заданными параметрами, в частности, по рН и ОВП. К примеру, применение резистора, соединяющего пару электродов с различными стандартными потенциалами - магний-медь, цинк-медь позволяет достаточно просто контролировать и плавно управлять (замедлять или ускорять) процесс активации жидкости за счет изменения сопротивления резистора, стандартного потенциала электродов и измерения напряжения или тока, протекающего через резистор.

Полезная модель поясняется фигурами, где на фиг.1 показано устройство с растворимым электродом из магния или его сплавов, на фиг.2 - устройство с источником питания переменного напряжения или тока, на фиг.3 - устройство с резистором и электродами с различными стандартными потенциалами.

Устройство активации жидкости (фиг.1-3) содержит емкость 1 для активируемой жидкости и электроды 2 и 3, один или более из которых является растворимым. Устройство может содержать источник 4 питания постоянного напряжения или тока (фиг.1), источник 5 питания переменного напряжения или тока (фиг.2), один или более резистор 6 (фиг.3), соединяющий электроды 2 и 3. В качестве резистора 6 могут быть использованы типовые постоянные или переменные, регулируемые или нелинейные резисторы, а в качестве источников питания - источники переменного или постоянного напряжения или тока или их комбинации. В качестве электродов могут быть использованы типовые металлы и их сплавы (алюминий, магний, медь и т.п.), неметаллические проводящие материалы (композиционные материалы, некоторые окислы, проводящие модификации углерода и т.п.).

Устройство активации жидкости работает следующим образом. Исходная жидкость помещается в емкость 1 (фиг.1-3), в которой с помощью электродов 2 и 3, один или более из которых является растворимым, соединенных через один или более резистор или источник питания, и осуществляется активация жидкости. В процессе активации происходит изменение параметров жидкости, в частности ОВП, проводимости и т.п. Меняя ряд параметров источников 4 (фиг.1) или 5 (фиг.2) питания, к примеру, ток, напряжение, частоту и т.д., или величину резистора 6 (фиг.3), или используя различные электроды 2, 3 (фиг.1-3), можно получать различные значения параметров активированной жидкости (к примеру, ОВП, рН, вязкость и т.д.).

Возможность достижения технического результата при реализации изобретения, в сравнении с показателями устройства-прототипа, подтверждается примерами активации жидкости - водопроводной воды.

Пример 1. Активация проводилась по схеме фиг.1.

Емкость 1 объемом 0,5 л устройства-прототипа и предлагаемого устройства заполнялась водопроводной водой. В качестве растворимого электрода 2 в предлагаемом устройстве использовалась металлическая пластина из магния со стандартным потенциалом, меньшим потенциала алюминия и с размерами 4×5 см², а в качестве второго электрода 3 использовался металлический электрод - пластина из алюминия с размерами 4×5 см². Использовался источник 4 питания постоянного напряжения 12 В, присоединенный плюсом к электроду 2 и минусом к электроду 3. Через 10 мин. активации ОВП воды уменьшился на 300 мВ больше по сравнению с устройством-прототипом, использующим растворимый анод из алюминия. Использование растворимого электрода - анода из магния, по сравнению с прототипом, позволяет получать экологически чистые, безопасные растворы на основе соединений магния для различных областей, в том числе для раскисления почвы, растениеводства.

Пример 2. Активация проводилась по схеме фиг.2.

Условия опыта аналогичны примеру 1. Электроды 2-3 соединялись через источник 5 питания переменного напряжения (50 Гц, 24 В), не содержащий дополнительных сложных электрических цепей для выпрямления, стабилизации и регулирования тока, таких как в устройстве-прототипе. Регулировка и стабилизация величины тока существенно упростилась за счет использования конденсаторов различной величины и резонансных режимов на 50 Гц. В итоге, в предлагаемом, более простом по технической реализации устройстве, ОВП воды уменьшился на 200 мВ больше по сравнению с устройством-прототипом, в котором использовался источник питания постоянного напряжения с эквивалентным по величине током и растворимым электродом из алюминия. Время непрерывной работы устройства, не требующее регенерации электродов, существенно возросло по сравнению со временем работы устройства-прототипа за счет регенерации и очистки электродов переменным током.

Пример 3. Активация проводилась по схеме фиг.3.

Емкость 1 объемом 0,5 л устройства-прототипа и предлагаемого устройства заполнялась водопроводной водой. В качестве источника питания в предлагаемом устройстве использовались электроды 2-3 с различными стандартными электродными потенциалами, соединенными между собой переменным резистором 6 с номиналом 1000 Ом, позволяющим плавно регулировать параметры активации посредством изменения величины сопротивления. В качестве растворимого электрода использовалась металлическая пластина из магния с размерами 4×5 см², а в качестве второго электрода использовался металлический электрод - пластина из меди с размерами 4×5 см². Процесс активации продолжался в течение трех часов. В итоге, в предлагаемом устройстве ОВП воды уменьшился на 200 мВ больше по сравнению с устройством-прототипом, в котором использовался источник питания с эквивалентным по величине током и растворимым электродом из алюминия. Исключение внешнего источника питания и применение регулируемого резистора, соединяющего электроды с различными стандартными электродными потенциалами, позволило существенно удешевить и упростить процесс активации и управления.

Кроме того, для удобства работы устройство может быть дополнительно снабжено: одним или более датчиком для контроля свойств и/или состава жидкости; регулятором режима активации на основе регулирования параметров резистора или источников питания; переключателем для соединения датчиков с регулятором режима активации, одним или более фильтром тонкой очистки, узлами очистки, дегазации, обеззараживания, ультразвуковой активации, нагрева и/или охлаждения, перемешивания, добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов. При этом в устройстве могут быть использованы одна или более проточные и/или порционные емкости для жидкостей, а также перегородки, отделяющие электроды и/или жидкости друг от друга, выполненные из материалов различной толщины (диэлектриков, металлов).

Введение в устройство дополнительно одного или более датчика для контроля свойств и/или состава жидкости и переключателя для соединения датчиков с регулятором режима активации, позволяет проводить контроль работы устройства, получаемых жидкостей, вовремя обнаруживать неисправности и оптимизировать работу активатора, проводить замену и регенерацию его элементов, вводить системы обратной связи для регулирования и автоматики.

Введение в устройство дополнительно одного или более узлов очистки жидкости, и дополнительно к нему одного или более фильтров тонкой очистки и дегазации существенно увеличивает время работы устройства без регенерации, стабильность и качество получаемых активированных жидкостей.

Применение в устройстве активации одного или более ультразвуковых активаторов обеспечивает интенсификацию процессов активации.

Введение узлов перемешивания, обеззараживания и добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов существенно расширяет функциональные и технологические его возможности.

Использование накопителей, в том числе с подогревом или охлаждением, значительно расширяет функциональные возможности и эффективность использования установки без увеличения ее производительности. При нагреве или охлаждения жидкостей в процессе получения активированных жидкостей в области определенных температур происходит интенсификация процессов активации.

Введение дополнительных тонкостенных перегородок, и/или проточных и/или порционных емкостей для жидкостей, отделяющих электроды и/или жидкости друг от друга позволяет проводить активацию жидкостей практически без изменения их химического состава.

В качестве дополнительных датчиков в устройстве для контроля свойств и/или состава жидкости могут быть использованы типовые датчики (минерализации, ионного состава, веществ, рН, ОВП, диэлектрической проницаемости , плотности, проводимости и т.п.).

Переключатель для соединения датчиков с регулятором режима активации может быть выполнен на основе электронных ключей, реле, механических переключателей.

В качестве узлов очистки, фильтров тонкой очистки и дегазаторов могут быть использованы типовые устройства на основе мембран - осмотических, ультрафильтрационных, трековых, селективных, половолоконных; вакуумных и ультразвуковых деаэраторов; их комбинаций.

Дополнительные нагреватели и охладители жидкости могут быть выполнены, например, на основе элементов Пельтье, индукционных и керамических нагревателей.

В качестве дополнительных узлов добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов могут быть использованы типовые дозаторы и эжекторы.

Дополнительные ультразвуковые активаторы могут быть выполнены на основе магнито- и пьезострикционных материалов.

Для обеззараживания жидкости могут быть использованы УФ, ЭМП-излучатели.

В качестве тонкостенных перегородок, разделяющих жидкости и электроды в емкостях, могут быть использованы тонкие диэлектрические пленки из полипропилена, фторопласта и т.п.

В результате, при введении дополнительных электродов и резисторов или источников питания, соединяющих электроды, возникает возможность повышения удобства эксплуатации и обслуживания устройства, эффективности обработки и качества получаемых жидкостей, контроля их параметров, снижение энергоемкости и удешевление процесса активации.

1. Устройство активации жидкости, включающее емкость для активируемой жидкости, электроды, один или более из которых выполнен растворимым, и источник питания, отличающееся тем, что один или более растворимый электрод выполнен из магния или его сплавов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что использован источник питания переменного напряжения или тока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника питания использован один или более электрод со стандартным электродным потенциалом, большим потенциала растворимого электрода, соединенный с ним одним или более резистором.

РИСУНКИ