СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ВЕЩЕСТВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к способам обработки веществ, например жидких сред, и может найти применение в биологии, медицине, сельском хозяйстве и различных химикотехнологических процессах производства, обеспечивая изменение активности и скорости биофизических, физиологических и технологических процессов.

Известны способы обработки веществ, в частности воды и жидких сред, электромагнитным полем, что повышает ее биофизическую активность [1 и 2]
Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки жидкостей в электромагнитном поле [3] по которому жидкость обрабатывают в рабочем канале при установленных значениях площади и объема обрабатываемых жидкостей и напряженности магнитного поля.

Известные способы повышают активность жидкостей, но не полностью учитывают их исходные свойства и параметры электромагнитного поля, что не позволяет достичь стабильного, максимально возможного поглощения веществом энергии электромагнитного потока.

Цель изобретения повышение степени обработки веществ до максимально достижимого поглощения объемом вещества энергии воздействующего поля.

Цель достигается тем, что обрабатываемое вещество подвергают контактному воздействию переменным электромагнитным полем в направлении наибольшего размера его объема дозированно. Время обработки, напряженность и частота воздействующего электромагнитного поля устанавливаются в зависимости от физических и геометрических параметров обрабатываемого вещества и определяются по соотношению

где t время воздействия электромагнитного поля (время обработки массы вещества);
M масса вещества;
K объемный модуль вещества;
f частота электромагнитного воздействия;
ρ плотность вещества;
h вязкость вещества;
E модуль упругости вещества;
S площадь контакта вещества с электромагнитным полем;
Z волновое сопротивление линии передачи электромагнитного поля;
H напряженность электромагнитного поля в зоне контакта с веществом;
n степень обработки;
T коэффициент, учитывающий влияние температуры.

Такой способ контактной электромагнитной обработки различного рода веществ, в первую очередь жидких, позволяет с учетом молекулярного строения и физических свойств вещества, установить оптимальный режим технологического процесса электромагнитной обработки определенного объема конкретного вида вещества.

При непосредственном воздействии электромагнитной волны на вещество, например жидкость, в ее пограничной зоне, толщина которой определяется размером единичных молекул, образуется повышенное давление

где I интенсивность электромагнитного воздействия;
V скорость распространения волны в веществе, равная
E модуль упругости вещества;
r его плотность.

Этот процесс, вызывает, в свою очередь, изменение плотности в пограничной зоне

где K объемный модуль (величина обратная сжимаемости).

Образуемый при этом градиент плотности является источником диффузионного процесса в объеме вещества. Масса диффундирующего вещества M определяется также по известному выражению

где толщина диффузионного слоя,
S площадь контакта вещества с электромагнитным полем;
t время процесса диффузии;
D = η/ρ коэффициент диффузии;
h вязкость вещества при заданной температуре.

Решая уравнение диффузии относительно времени t и подставив приведенные выше зависимости, получаем выражение, определяющее время, необходимое для диффузионного процесса по всей массе вещества, обеспечивающего его окончательную и одинаковую для единицы массы (объема) обработку электромагнитным полем. Выразив интенсивность электромагнитного поля через его напряженность I ZH², получаем следующую формулу:

где все условные обозначения приведены выше.

Эта зависимость, определяющая режимы способа контактной электромагнитной обработки веществ, может быть выражена и через выходную мощность P_и источника электромагнитного поля, определяемую по напряженности магнитного поля

где f_кр критическая частота для конкретной цепи передачи;
S_и площадь цепи передачи.

Данный способ реализуется с помощью устройства, содержащего стандартный генератор электромагнитных излучений (например, типа Г-158), выход которого через цепь передачи соединяется с обрабатываемым объемом вещества.

Предлагаемым способом обрабатывались некоторые виды жидкостей, в частности были проведены эксперименты по обработке очищенной (на фильтрах систем МИЛЛИ-Ро и МИЛЛИ-Кью) питьевой воды различных объемов с изменением времени обработки.

Сравнительные данные подтвердили оптимальность расчетного режима предлагаемого контактного способа электромагнитной обработки. Так, например, для объема отфильтрованной воды 10^-4м³ (10^-1л), обработанного с помощью генератора, имеющего выходную мощность P_и 5•10^-2 Вт, частоту электромагнитных колебаний f 1,0 ГГц, передаваемых через цепь с эффективным сечением контакта S 0,5•10^-4м² и коэффициентом потерь Qλ = 0,6, получены следующие оптимальные значения параметров непрерывного контактного режима обработки
H 9,6•10^-2A/M; t 1060 c
Экспериментальные отклонения от этого режима, а именно уменьшение времени обработки того же объема вещества, увеличение объема при том же времени, изменение площадки контакта, напряженности поля и изменении состава воды (введение примесей), снижали степень обработки и уменьшали время сохранения приобретенных водой качеств.

Оценка степени обработки воды проводилась путем сравнения спектров поглощения (пропускания) ультрафиолетового облучения исходной и обработанной воды на спектрофотометре. Максимальные отклонения спектральных характеристик обработанной воды от исходной наблюдались при реализации данного способа по расчетному режиму.

Сравнение образцов воды, обработанных по предлагаемому способу и по известному способу, в частности движение жидкости в магнитном поле, показало, что во втором случае спектры имеют менее выраженное отклонение от исходных, при этом изменений приобретенных свойств при обработке по предлагаемому способу не наблюдалось в течение 30 сут, при магнитной же обработке эти свойства исчезали через 20 30 ч.

Качественное и количественное отличия жидкостей, обработанных по предлагаемому способу, объясняются максимально возможным контактным действием магнитной составляющей, а также электрической составляющей, проходящей по цепи передачи. Определение режимов обработки проводится по напряженности магнитного поля, определяющего общий процесс поглощения электромагнитной энергии веществом.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает приобретение обрабатываемым веществом нового качества, длительно сохраняемого и одинакового для данного вида вещества. При этом повышается биофизическая активность веществ, в частности воды, и их лечебные свойства, так как вещество запасается дополнительной внутренней энергией, которая принимает участие в различных биофизических и химических процессах. Воздействие на физиологические процессы организма связано с увеличением активности окислительно-восстановительных процессов и активизации энергетических резервов организма. Основа механизмов этих и других воздействий обработанных жидких сред заключается в структурном изменении вещества, для воды, например, в увеличении количества структурированной воды, способствующей образованию плазмосодержащих элементов жидкостей организма.

Учитывая, что приобретенные веществом (обработанным предлагаемым способом) свойства отличаются от свойств исходных веществ, полученному препарату для отличия от исходного вещества предлагается следующее название:
обработанная чистая вода гиплаз (сокращенно от гидроплазма);
обработанные водные растворы веществ гиплазол растворенного вещества, например, для NaCl- гиплазол NaCl (gp NaCl, 20% gp 0,9% NaCl).

Биологическая активность обработанных предлагаемым способом воды -гиплаза и водного раствора NaCl гиплазола NaCl длительность их действия подтверждены экспериментальными исследованиями. Опыты проводились на партиях животных.

Изучение влияния гиплаза, добавляемого в питьевую (водопроводную) воду (10 50%-ный водный раствор гиплаза) на развитие партии белых крыс в течении 127 дн, начиная с внутриутробного периода, показало, при сравнении с контрольной партией, способность гиплаза не только замедлять, но и предотвращать губительное действие смертельной дозы дифенацина в 75% случаев. Препараты с подобным эффектом при смертельном отравлении антикоагулянтами (к которым относятся дифенацин) в практической медицине еще не разработаны.

Прирост массы тела в течении 15 дн у крыс, в питьевую воду которых добавляли 20% гиплаза, был в 3,1 раза выше, чем у контрольных, при средней одинаковой норме потребления корма.

Применение гиплаза вызвало торможение роста ларвоцист альвеолярного эхинококка у хлопковых крыс при оральном применении и явления деструкции этого паразита при внутрибрюшном введении гиплазола NaCl.

Результаты опыта на беременных крысах и на потомстве показали, что применение от 10 -20% гиплаза в объеме питьевой воды способствовало повышению выживаемости потомства и более интенсивному его росту по сравнению с контролем так на 15-й день жизни средняя масса тела экспериментальных крысят составляла 21,5 г и превышала среднюю массу тела контрольных крысят, равную 15,0 г, в 1,43 раза
Таким образом, проведенные эксперименты установили достаточную практическую точность рассчитанных по полученным выражениям режимов обработки исходного вещества, в частности воды, и эффективное действие полученных предлагаемым способом препаратов гиплаза (giplas) и гиплазола (giplasol), и подтвердили новизну и практическую ценность предлагаемого способа контактной электромагнитной обработки веществ.

Использование: способы электромагнитной обработки веществ в биологии, медицине, сельском хозяйстве, различных технологических процессах химического и других производств. Сущность изобретения: вещество подвергают контактному воздействию электромагнитным полем в направлении наибольшего размера дозированно. Параметры поля напряженность и частоту, а также время обработки устанавливают в зависимости от размеров и физических свойств вещества по определенному соотношению. Таким способом могут обрабатываться вода, различные водные растворы и другие вещества, которые приобретают при этом дополнительные свойства, обеспечивающие повышение их активности в биологических и химических процессах. При этом получаются отличные от исходных препараты: гиплаз для воды и гиплазол вещества для растворов и веществ.

Способ электромагнитной обработки веществ путем воздействия на них электромагнитного поля, отличающийся тем, что обрабатываемое вещество подвергают контактному воздействию переменным электромагнитным полем дозированно, при этом время обработки, напряженность и длину волны воздействующего электромагнитного поля устанавливают в зависимости от физических и геометрических параметров обрабатываемого вещества по соотношению

где t время воздействия электромагнитного поля (время обработки массы вещества);
М масса вещества;
К объемный модуль вещества;
f частота электромагнитного воздействия;
ρ - плотность вещества;
η - вязкость вещества;
Е модуль упругости вещества;
S площадь контакта вещества с электромагнитным полем;
Z волновое сопротивление линии передачи электромагнитного поля;
Н напряженность электромагнитного поля в зоне контакта с веществом;
n степень обработки;
Т коэффициент, учитывающий влияние температуры.