УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/00 

Изобретение относится к областям человеческой деятельности, в которых применяется активированная вода, в частности к сельскому хозяйству.

Известны различные способы активации воды, основными из которых являются: электрохимическая обработка (электролиз) [1] , дегазация [2] и "омагничивание" [3]. Каждый способ активации воды реализуется при помощи соответствующего устройства (или ряда вариантов устройства). Так, электрохимический способ активации воды реализуется при помощи диафрагменного электролизера [4], дегазация воды реализуется главным образом при помощи термического дегазатора [5], а "омагничивание" - при помощи устройства, содержащего трубу, выполненную из немагнитного материала, и размещенные вокруг нее постоянные магниты [6].

К недостаткам электрохимической активации и дегазирования воды следует отнести сложность способов и устройств для их осуществления, а также значительный расход энергии при их реализации. Недостатком "омагничивания" является то, что получаемая в результате такой операции вода обладает меньшей каталитической способностью, чем электрохимически активированная и дегазированная.

Наиболее близким по физической сущности к заявляемому объекту является устройство для механической активации воды - высокоскоростная роторная мельница [7].

При обработке воды устройством-прототипом происходит непрерывное перемещение рабочей поверхности твердого тела относительно части объема воды и перемешивание активированной и неактивированной жидкости или, что эквивалентно, относительное перемещение частей объема воды вдоль рабочей поверхности твердого тела. При механической активации воды имеют место кавитационные явления, сопровождающиеся образованием маленьких пузырьков, заполненных газом, паром и их смесью, и последующим резким уменьшением размеров газовых пузырьков и схлопыванием паровых пузырьков. Кавитационные пузырьки образуются в местах, где давление жидкости становится ниже некоторого критического значения. В исходной воде значение этого давления приблизительно равно давлению насыщенного пара и составляет около 3% от атмосферного. При механической активации имеет место также обратный электроосмос воды на ее границе с твердым телом и обмен водой, находящейся в двойном электрическом слое (ДЭС) на границе с твердым телом и вне его. Толщина ДЭС в пресной воде составляет около 1 мкм. Структура воды в ДЭС отличается от структуры воды вне его (в ДЭС содержится так называемая капиллярная вода). В процессе кавитации и обмена части воды, находящейся в ДЭС и вне его, и осуществляется структурная перестройка жидкости, ее активация.

Недостатком устройства-прототипа является его сложность.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, - упрощение устройства для получения активированной воды при наличии у потребителя источника водоснабжения с избыточным относительно атмосферного давлением воды и возможность осуществления активации воды в посуде потребителя при отсутствии такого источника.

Это достигается тем, что в качестве устройства для активации воды применяют пористый жидкостный фильтр.

Средние размеры пор фильтра, подключаемого к источнику водоснабжения с избыточным относительно атмосферного давления воды, выбирают в пределах 0,2-10 мкм. С уменьшением размеров пор фильтра увеличивается доля воды, прошедшая через ДЭС, но при этом увеличивается и сопротивление потоку воды (уменьшается производительность устройства при одном и том же избыточном давлении воды в источнике водоснабжения).

На фиг. 1,2 приведена конструкция одного из вариантов пористого жидкостного фильтра, который может использоваться в качестве устройства для активации воды.

Фильтр содержит корпус (металлический или диэлектрический), выполненный из двух одинаковых частей 1 и 2, разделенных герметизирующей (резиновой) прокладкой 3. Обе части корпуса стянуты при помощи болтов 4 и гаек 5. Между частями 1 и 2 корпуса и болтами 4 и гайками 5 проложены шайбы 6. К обеим частям корпуса через герметизирующие прокладки 7 при помощи винтов 8 прикреплены два штуцера 9 (к которым подключаются шланги). Внутри корпуса размещена фильтрующая пластина 10 из пористого материала, например алюминида никеля, полученного методом высокотемпературного синтеза. Фильтрующая пластина 10 по замкнутому контуру прижата к корпусу при помощи герметизирующих прокладок 11.

Для получения активированной воды фильтр достаточно подключить при помощи подводящего шланга к крану водопровода или другому источнику водоснабжения с избыточным давлением воды относительно атмосферного. При этом один конец подводящего шланга надевается на один из штуцеров 9. На второй штуцер надевается сливной шланг. При пропускании воды через фильтр из сливного шланга вытекает активированная жидкость. Изменение структуры воды происходит при ее прохождении через поры фильтрующей пластины 10. Так же как и при обработке воды в устройстве-прототипе в пористом жидкостном фильтре имеют место кавитационные явления и обратный электроосмос. Кавитационные пузырьки образуются в суженных частях пор фильтра, где давление жидкости становится ниже давления насыщенного пара.

В качестве фильтрующего материала, кроме названного алюминида никеля, могут использоваться битое стекло, дробленый кремень и другие неорганические материалы естественного или искусственного происхождения.

В случае, когда потребителю необходимо активировать воду, находящуюся в сосуде относительно большого размера, в частности дистиллированную, возможно использование автономного устройства для активации воды, не связанного с системой водоснабжения. В состав автономного устройства должны входить насос, пористый жидкостный фильтр со средними размерами пор 5-100 мкм, нагнетательно-всасывающий наконечник, опускаемый в сосуд с водой, и ряд соединительных шлангов.

На фиг. 3 показана схема автономного устройства для активации воды, в состав которого входит пористый жидкостный фильтр.

Устройство содержит жидкостный насос 12, питаемый от сети переменного напряжения, например вихревой насос, обладающий хорошей способностью самовсасывания (то есть возможностью начинать действие без предварительного заполнения водой всасывающей трубы), пористый жидкостный фильтр 13, соединенный с насосом 12 при помощи первого нагнетательного шланга 14, и нагнетательно-всасывающий наконечник 15, соединенный с насосом 12 всасывающим шлангом 16, а с фильтром 13 - вторым нагнетательным шлангом 17. Наконечник 15 размещен в сосуде 18 с водой 19.

На фиг. 4 приведена конструкция нагнетательно-всасывающего наконечника 15, выполненного из нержавеющей стали.

Наконечник содержит нагнетательную трубу 20, с одного конца оканчивающуюся патрубком 21 для присоединения второго нагнетательного шланга 17, а с другой - системой отверстий 22, всасывающую трубу 23, оканчивающуюся патрубком 24 для присоединения всасывающего шланга 16, и кольцевые заглушки 25 и 26, размещенные между нагнетательной 20 и всасывающей 23 трубами. Во всасывающей трубе 23 возле кольцевой заглушки 26 выполнен ряд отверстий 27. Патрубок 24 приварен к всасывающей трубе 23, а кольцевые заглушки 25 и 26 - к обеим трубам 20 и 23.

Устройство, изображенное на фиг. 2, работает следующим образом.

В сосуд 18 (бак, бочку, ванну, бутыль и т.п.) с водой 19 опускают наконечник 15 и включают насос 12. Насос начинает всасывать воду и прогонять ее через фильтр 13. Прошедшая через фильтр 13 часть воды возвращается в сосуд 18, где смешивается с оставшейся частью воды. Через 1-10 мин (продолжительность работы устройства зависит от объема воды, который необходимо подвергнуть активации, и требуемой степени активации) наконечник 15 приподнимают над водой всасывающей частью. После прекращения поступления воды из нагнетательной части наконечника 15 насос 12 выключают и наконечник 15 вынимают из сосуда 18.

Было проведено исследование влияния водопроводной и бидистиллированной воды, однократно пропущенной через пористый жидкостный фильтр, на процессы жизнедеятельности растительных организмов. Для активации воды использовали пористый фильтр, изготовленный из алюминида никеля методом высокотемпературного синтеза. Толщина фильтра составляла 5 мм, площадь фильтра, соприкасающаяся с водой (с одной стороны) - 20 см². Средний размер пор был около 5 мкм. Объем водопроводной воды, протекающей через фильтр в единицу времени, находился в пределах 0,3-0,4 л/с, объем бидистиллированной воды, протекающей через фильтр в единицу времени, находился в пределах 0,03-0,04 л/с.

Пример 1. Исследовали влияние водопроводной воды, пропущенной через фильтр, на всхожесть семян тыквы и морфологические показатели ее проростков. Брали 60 семян, 30 из них в течение одного часа замачивали в водопроводной воде (контроль), а 30 - в водопроводной воде, пропущенной через фильтр. Затем семена сеяли в картонные стаканы высотой 15 см. В качестве субстрата использовали промытый и прокаленный крупнозернистый песок. Всхожесть семян определяли через 7 суток. В контроле она составляла 40,0%, в варианте с активированной водой - 56,6%. Через 10 дней со дня посева семян определяли морфологические показатели проростков. Данные о проростках приведены в табл. 1.

Пример 2. Исследовали влияние водопроводной воды, пропущенной через фильтр, на морфологические показатели проростков огурца сорта "Конкурент". Для опыта брали 100 семян. 50 из них в течение одного часа замачивали в водопроводной воде, а 50 - в водопроводной воде, пропущенной через фильтр. Замоченные семена раскладывали на ленту из фильтровальной бумаги шириной 20 см. Сверху на семена и упомянутую ленту накладывали вторую аналогичную ленту, смоченную водопроводной водой. Обе ленты скручивали в рулон. Рулон помещали в стеклянную банку объемом 0,7 л, в которую наливали 50 мл водопроводной воды. Банку с рулоном ставили в светлое помещение. Такую операцию проводили для обоих вариантов опыта. Через два дня в банки доливали по 50 мл водопроводной воды. Через 7 дней определяли морфологические показатели проростков. Результаты этого опыта приведены в табл. 2.

Пример 3. Исследовали влияние водопроводной воды, пропущенной через фильтр, на развитие корневой системы черенков традесканции. Для опыта брали 10 черенков, каждый с двумя междоузлиями и тремя листьями. Пять из них помещали в стаканы с водопроводной водой (50 мл), пять - с активированной (также 50 мл). Через два дня, по мере убывания воды в стаканах в них доливали соответственно водопроводную и активированную воду. Через 14 дней определяли показатели корневой системы. Результаты данного опыта приведены в табл. 3.

Пример 4. Исследовали влияние бидистиллированной воды, полученной за двое суток до эксперимента и пропущенной через фильтр под избыточным давлением 0,2 атм, на морфологические показатели проростков огурца сорта "Конкурент". Сосуд с бидистиллированной водой, соединенный шлангом с фильтром, находился во время пропускания воды через фильтр на 2 м выше последнего. Для опыта брали 100 семян, а сам опыт проводили так же как и опыт, описанный в примере 2, но в другие дни. Для контрольного варианта опыта брали бидистиллированную воду непосредственно из сосуда. Данные этого опыта приведены в табл. 4.

Результаты опытов, приведенные в примерах 1-4, показывают, что вода, пропущенная через пористый фильтр, обладает стимулирующими свойствами, так же как и другие известные модификации активированной воды.

Источники информации, использованные при составлении описания изобретения:
1. Латышев В. Неожиданная вода //Изобретатель и рационализатор, 1981, N 2, С. 20-22.

2. Вокруг "живой" воды //Техника и наука, 1985, N 5, С. 43-45, N 6, С. 36- 38.

3. Матусевич Я. Вода: чудеса и проблемы// Техника-молодежи, 1984, N 10, С. 24-26.

4. А. с, N 1001964 (СССР), кл. В 01 D 19/00. Термический дегазатор /Матусевич Я.Б., Колбацкий П.Д., Зелепухин И.Д., Остряков И.А., Зелепухин В. Д. Опубл. 7.03.83. Б.И. N 9.

5. Классен В.И. Омагничивание водных систем. М.: Химия, 1982, 296 с.

6. А. с. N 617375, кл. С 02 В 9/00. Устройство для магнитной обработки жидкости /Сагань И.И., Страшевский Е.Л. Опубл. 30.07.78 Б.И. N 28.

7. А.с. N 833736 (СССР), кл. С 04 В 15/00. Способ приготовления бетонной смеси /Соболев Г.И. Опубл. 30.05.81. Б.И. N 20 - прототип.

Изобретение предназначено для активации воды, применяемой, в частности, в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений. Активированную воду получают, используя пористый фильтр, путем многократного пропускания воды через фильтр без наличия источника водоснабжения с избыточным давлением. При наличии такого источника - путем однократного пропускания. Пористый фильтр является простым устройством для получения активированной воды. 4 ил., 4 табл.

Применение пористого жидкостного фильтра в качестве устройства для активации воды.