СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ИОНИЗИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПОТЕНЦИАЛАМИ Российский патент 2006 года по МПК G01N27/00 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к средствам качественного анализа ионизированных водосодержащих сред, полученных путем электрохимической обработки.

Известна ионная теория индикаторов, основанная на теории электролитической диссоциации, согласно которой индикаторы метода кислотно-основного титрования рассматриваются как органические кислоты или основания, у которых цвет недиссоциированных молекул и ионов имеет различную окраску (Логинов Н.Я. и др. Аналитическая химия. М.: Просвещение, 1975, с.316). На этой теории основаны цветные качественные химические реакции, при которых сливание растворов (или опускание в раствор индикаторной бумажки) приводит к появлению окраски. Так, для определения избытка гидроксид-ионов используются такие реагенты, как лакмус и фенолфталеин. Для определения избытка ионов водорода в качестве реагентов используются лакмус и метиловый оранжевый. Оба вида ионов определяются также универсальной индикаторной бумагой, по различной окраске которой рН определяют путем сравнения со шкалой окрасок (Зоммер К. Аккумулятор знаний по химии. - М.: Мир, 1984, с.240).

В данном случае свойства ионизированных растворов определяют по окраске индикатора. Таким образом можно различить растворы католита и анолита и оценить кислотность раствора, характеризуемую концентрацией ионов водорода (Н⁺), однако нельзя судить о магнитных свойствах этих растворов.

Известен способ получения электроактивированной воды с определенными показателями рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП). Этот способ реализован в установке, содержащей закрытую емкость из диэлектрического материала, помещенные в емкость анод и катод, причем анод заключен в гибкую полупроницаемую диафрагму, например, из брезента, а также подведенную снаружи к электродам электропроводку переменного тока с выпрямителями тока в цепи анода. Необходимое время электроактивации воды для получения определенных показателей рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) регулируют с помощью реле времени (RU 2148029 С1, кл. С 02 F 1/461, С 25 В 15/00).

Широко известен способ получения электроактивировной воды в установках, включающих вышеприведенные элементы, используемые в основном в бытовых условиях для лечения нетрадиционными способами (см., например, Минеджян Г.З. Сборник по народной медицине и нетрадиционным способам лечения. М.: Серда-Пресс, 2000, с.341, рис.4). Процесс приготовления активированной воды в такой установке длится 3-8 минут при напряжении переменного тока 220 В. При этом получают щелочную воду со значением рН 10-12 ед. с белым осадком и кислотную воду с рН 4-5 ед.

Таким образом, путем нормирования времени можно получить с приемлемой точностью ионизированные растворы с определенными свойствами. Возможность визуально различить вид ионизированного раствора в последнем случае сводится к наличию в растворе католита белого осадка, однако этим способом нельзя судить о магнитных свойствах полученных растворов.

Известен способ электрохимической обработки водосодержащих сред, заключающийся в том, что в емкости размещают электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, разделяют межэлектродное пространство пористой диафрагмой, подают воду в межэлектродное пространство и пропускают через электроды постоянный ток, затем выводят обработанную водосодержащую среду отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и из пространства между катодом и диафрагмой, причем в начале, в течение и в конце процесса обработки контролируют такие параметры водосодержащей среды, как ее рН, электропроводность и диэлектрическую проницаемость для определения времени окончания обработки. При этом в качестве аппаратуры для контроля параметров могут быть использованы типовые приборы типа измерительного моста Р-5010 для измерения электропроводности и диэлектрической проницаемости и рН-метр типа Р-673 для измерения рН (RU 2181106 С2, кл. С 02 F 1/46, 1/48, 10.04.2002).

При данном способе качественного анализа свойств электроактивированной воды используются дорогостоящие приборы в течение всего цикла обработки с целью определения времени ее окончания, при этом недостаточно исследуются свойства полученных водосодержащих сред. К тому же использование всех этих приборов не оправдано в случаях, когда для определения свойств полученных сред и их соединения достаточна ориентировочная визуальная оценка.

В различных регионах Земли характеристики питьевой воды имеют существенные отличия. Вышеприведенные способы качественного анализа свойств ионизированных растворов не учитывают таких различий. В результате они не позволяют при минимальных затратах времени и материальных средствах достаточно точно определить степень ионизации растворов (их разность потенциалов), получаемых из питьевой воды, используемой в различных регионах, а также оценить влияние внешних факторов, например магнитного поля Земли, на устойчивость соединения водных растворов с различными электрическими потенциалами при их совместном применении и выявить дополнительные магнитные свойства упомянутых растворов при их взаимодействии.

Изобретение направлено на обеспечение возможности быстро и экономно без применения специальных индикаторов и дорогостоящих технических средств с достаточной точностью определять степень ионизации растворов (их разность потенциалов), получаемых из питьевой воды, используемой в различных регионах, определять влияние внешних факторов, например магнитного поля Земли, на устойчивость соединения водных растворов с различными электрическими потенциалами при их совместном применении, а также выявлять дополнительные магнитные свойства упомянутых растворов при их взаимодействии.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в упрощение определения свойств ионизированных водных растворов путем экспресс-тест метода.

Способ определения свойств ионизированных водных растворов с различными электрическими потенциалами заключается в том, что воду подвергают электрохимической обработке, для чего в емкости размещают электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, разделяют межэлектродное пространство полупроницаемой диафрагмой, подают воду в межэлектродное пространство и пропускают через электроды ток, выдерживают определенное время, выводят обработанный водный раствор отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и из пространства между катодом и диафрагмой и определяют параметры водного раствора. При этом капли каждого из полученных водных растворов наносят на гладкую ровную поверхность таким образом, чтобы произошло их соединение-слияние, ориентируют нанесение упомянутых капель относительно магнитных полюсов Земли, выдерживают время, достаточное для естественного испарения воды, и получают осадочный след по форме близкий к овалу, содержащий три зоны, после чего по виду, цвету, величине, расположению и ориентации упомянутых зон относительно магнитных полюсов Земли судят об электромагнитных свойствах растворов.

По цвету зон судят о знаке потенциалов водных растворов, по ширине нейтральной зоны судят о степени ионизации - величине разности потенциалов водных растворов, образовавших соединение, по ориентации нейтральной зоны относительно магнитных полюсов Земли судят о магнитных свойствах нейтральной зоны, а по углу наклона продольной оси осадочного следа относительно линии, соединяющей магнитные полюса Земли, судят о влиянии магнитного поля Земли на соединение и его устойчивости.

На фиг.1 представлено графическое изображение осадочного следа после испарения воды из ионизированных растворов; на фиг.2 показана динамика увеличения ширины нейтральной зоны осадочного следа с увеличением степени ионизации (разности потенциалов) растворов; на фиг.3 - график зависимости ширины «а» нейтральной зоны от разности потенциалов U - степени ионизации растворов, образовавших зоны соединений; на фиг.4 показана зависимость устойчивости соединения растворов с различными электрическими потенциалами от изменения угла ϕ наклона продольной оси осадочного следа относительно линии, соединяющей магнитные полюса Земли.

Показанные на чертежах осадочные следы после испарения ионизированных растворов имеют форму, близкую к овалу, и содержат три зоны, в том числе: «положительную» зону 1 - след от нанесения капли с плюс потенциалом (H⁺); «нейтральную» зону 2 - след средней пограничной зоны, образованной слиянием обоих растворов; «отрицательную» зону 3 - след от нанесения капли раствора с минус потенциалом (ОН^-). Ширина нейтральной зоны обозначена как размер «а». Продольная осевая линия осадочного следа, образованного после испарения воды из капель исследуемых растворов, обозначена «б-б».

ПРИМЕРЫ.

При подготовке к исследованию в помещении контролировали: температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, положение полюсов Земли. Пробы различной ионизации растворов католита и анолита получали при помощи бытового электроактиватора воды «ЭСПЕРО-1», выпускаемого Ташкентским кооперативом «РИТМ», неоднократно для n=14 конечных значений величин периодов времени. Дополнительно были использованы следующие технические средства: миллиамперметр, милливольтметр, стабилизатор напряжения, часы, микроскоп, компас, дозатор жидкости, измеритель углов, пластины из стекла и металла с гладкой ровной поверхностью.

Для проведения исследования воду подвергают электрохимической обработке при помощи известного электроактиватора воды. Для этого в емкости электроактиватора, разделенные полупроницаемой диафрагмой, в которых размещены электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, подают воду и пропускают через электроды электрический ток. Выдерживают время, достаточное для ионизации раствора, затем выводят обработанный водный раствор отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и из пространства между катодом и диафрагмой. После чего определяют параметры водных растворов следующим образом:

1. На поверхность стеклянной пластины наносят капли ионизированных растворов плюс и минус потенциалов таким образом, чтобы произошло их слияние. Выдерживают время, достаточное для естественного испарения соединенных капель растворов и образования осадочного следа, содержащего три зоны, условно названные: «положительная», «нейтральная» и «отрицательная». Форма этого следа должна быть близка к овалу.

При этом положительная зона 1 имеет ржаво-коричневый цвет, нейтральная зона 2 не имеет цвета, отрицательная зона 3 имеет белый цвет.

Этот эксперимент свидетельствуют о том, что положительная и отрицательная зоны являются активными зонами, а нейтральная зона не является активной и не обладает каким-либо потенциалом. По цвету зоны определяют ее потенциал: положительная зона, имеющая ржаво-коричневый цвет - кислая; отрицательная зона, имеющая белый цвет - щелочная, нейтральная зона, не имеющая цвета - потенциалом не обладает.

2. На поверхность стеклянной пластины, как и в предыдущем примере, наносят капли ионизированных растворов плюс и минус потенциалов таким образом, чтобы произошло их слияние. Выдерживают время, достаточное для естественного испарения соединенных капель растворов и образования осадочного следа, содержащего три зоны. Затем при помощи микроскопа производят измерения ширины нейтральных зон (фиг.2) всех полученных соединений, по результатам которых выявляют зависимость (фиг.3) ширины «а» нейтральных зон от разности потенциалов U - степени ионизации растворов, образовавших зоны соединений.

Эти эксперименты были проведены в трех регионах Сибири. Они показали, что различное содержание солей в питьевой воде требует коррекции во времени по продолжительности прикладывания к электродам разности потенциалов при приготовлении ионизированных растворов, т.е. для получения более достоверных результатов при совместном применении растворов целесообразно контролировать величину разности потенциалов водных растворов, образовавших эти зоны (степень ионизации растворов) - по ширине нейтральной зоны, а не по времени приложения разности потенциалов.

3. При помощи компаса фиксируют направление линии, соединяющей магнитные полюса Земли. На поверхность стеклянной пластины наносят капли ионизированных растворов плюс и минус потенциалов таким образом, чтобы произошло их слияние. При этом угол ϕ наклона линии «б-б» (фиг.4) по отношению к линии, соединяющей магнитные полюса Земли, искусственно изменяют от сорока пяти до девяноста градусов. Затем выдерживают время, достаточное для естественного испарения соединенных капель растворов и образования осадочного следа, содержащего три зоны.

При этом наблюдают, что расположение нейтральной зоны всегда ориентировано на магнитные полюса Земли, т.е. повторяет в точности направление магнитной стрелки компаса, из чего следует, что нейтральная зона является магнитной зоной соединения растворов с различными электрическими потенциалами. Из этих же данных следует, что устойчивость соединений растворов с различными электрическими потенциалами увеличивается с уменьшением угла ϕ наклона линии «б-б» (фиг.4).

При угле наклона менее 55° соединение становится неустойчивым, т.е. размывается и редко образует нулевую зону - это также находится в зависимости от разности потенциалов между отрицательной и положительной зонами.

Можно сделать вывод, что на устойчивость соединения водных растворов с различными электрическими потенциалами оказывает влияние магнитное поле Земли и наиболее устойчивым является соединение растворов, в котором угол наклона линии расположения положительной и отрицательной зон относительно линии, соединяющей магнитные полюса Земли, равен 90°.

Применение предлагаемого способа позволяет упростить определение свойств ионизированных водных растворов с различными электрическими потенциалами путем экспресс-тест метода и расширить перечень характеристик их качественного анализа. При этом достигается достаточная точность определения степени ионизации растворов (их разности потенциалов), получаемых из питьевой воды, используемой в различных регионах. Кроме того, появляется возможность определить влияние внешних факторов, например магнитного поля Земли, на устойчивость соединения водных растворов с различными электрическими потенциалами при их совместном применении, а также выявить дополнительные магнитные свойства упомянутых ионизированных растворов при их взаимодействии, например при соединении.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к средствам качественного анализа ионизированных водосодержащих сред, полученных путем электрохимической обработки. Технический результат изобретения: упрощение определения свойств ионизированных водных растворов с различными электрическими потенциалами путем экспресс-тест метода и расширение перечня характеристик их качественного анализа. Сущность: воду подвергают электрохимической обработке известным способом, затем определяют параметры водосодержащей среды. Для этого капли каждой из полученных водосодержащих сред с различными электрическими потенциалами наносят на гладкую ровную поверхность таким образом, чтобы произошло их соединение-слияние, при этом ориентируют нанесение упомянутых капель относительно магнитных полюсов Земли, выдерживают время, достаточное для естественного испарения воды, и получают осадочный след по форме близкий к овалу, содержащий три зоны, после чего по виду, цвету, величине, расположению и ориентации упомянутых зон относительно магнитных полюсов Земли судят об электромагнитных свойствах сред, при этом по цвету зон судят о знаке потенциалов водных растворов, по ширине нейтральной зоны судят о степени ионизации - величине разности потенциалов водных растворов, образовавших соединение, по ориентации нейтральной зоны относительно магнитных полюсов Земли судят о магнитных свойствах нейтральной зоны, а по углу наклона продольной оси осадочного следа относительно линии, соединяющей магнитные полюса Земли, судят о влиянии магнитного поля Земли на соединение и его устойчивости. 4 ил.

Способ определения свойств ионизированных водных растворов с различными электрическими потенциалами, заключающийся в том, что воду подвергают электрохимической обработке, для чего в емкости размещают электроды в виде разнесенных между собой анода и катода, разделяют межэлектродное пространство полупроницаемой диафрагмой, подают воду в межэлектродное пространство и пропускают через электроды ток, выдерживают определенное время, выводят обработанный водный раствор отдельно из пространства между анодом и диафрагмой и из пространства между катодом и диафрагмой, и определяют его параметры, отличающийся тем, что капли каждого из полученных водных растворов сред наносят на гладкую ровную поверхность таким образом, чтобы произошло их соединение-слияние, при этом ориентируют нанесение упомянутых капель относительно магнитных полюсов Земли, выдерживают время, достаточное для естественного испарения воды, и получают осадочный след по форме близкий к овалу, содержащий три зоны, после чего по виду, цвету, величине, расположению и ориентации упомянутых зон относительно магнитных полюсов Земли судят об электромагнитных свойствах растворов, при этом по цвету зон судят о знаке потенциалов водных растворов, по ширине нейтральной зоны судят о степени ионизации - величине разности потенциалов водных растворов, образовавших соединение, по ориентации нейтральной зоны относительно магнитных полюсов Земли судят о магнитных свойствах нейтральной зоны, а по углу наклона продольной оси осадочного следа относительно линии, соединяющей магнитные полюса Земли, судят о влиянии магнитного поля Земли на соединение и его устойчивости.