СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ Российский патент 2017 года по МПК C02F1/461 C02F1/30 

Изобретение относится к прикладной электрохимии и может быть использовано для получения из активированной шунгитной воды, стимулирующей и нормализующей процессы в различных биологических объектах, которую можно использовать в сельском хозяйстве, в медицине для лечения и профилактики различных заболеваний, а также в косметологии и в других областях деятельности человека.

Известен способ получения активированной воды, при котором воду настаивают в сосуде, с размещенным в него шунгитом, в течение трех суток [1].

Недостатками такого способа активирования воды являются длительное время активирования воды и низкая минерализация воды полезными микроэлементами.

Известен способ активирования воды с использованием бытового диафрагменного электролизера для получения католита («живой» воды) и анолита («мертвой» воды), содержащий водонепроницаемый корпус-сосуд (стеклянную банку), прямоугольные анодный и катодный электроды, выполненные из нержавеющей стали (относящийся к неблагородному проводящему материалу) и закрепленные на диэлектрической крышке корпуса-сосуда, выпрямительный полупроводниковый диод, закрепленный на диэлектрической крышке и подключенный катодом к анодному электроду, водонепроницаемый брезентовый мешочек, помещенный в корпус-сосуд, в который, в свою очередь, помещается анодный электрод, и двухпроводной шнур питания, первый конец первого провода которого соединен с анодом диода, первый конец второго провода подключен к катодному электроду, вторые концы которого оканчиваются вилкой, включаемой в сеть переменного напряжения 220 B [2].

Недостатком такого способа активации воды является то, что отрываемые электрическим полем с поверхности анодного электрода катионы (положительные ионы) за счет создаваемых электрохимическими процессами на поверхности анодного электрода конвекционных потоков жидкости быстро, менее чем за минуту, достигают внутренней поверхности мешочка, проходят через его поры и попадают в катодную камеру, окружающую мешочек. Католит оказывается загрязненным ионами металлов, входящих в состав нержавеющей стали, в частности ионами никеля. Употреблять такой католит внутрь организма небезопасно для здоровья человека.

Известен способ активации воды с использованием электролизера, содержащего прямоугольный водонепроницаемый корпус-сосуд, выполненный из инертного диэлектрического материала, катодный и анодный электроды, выполненные из нержавеющей стали, размещенные внутри корпуса-сосуда и разделенные между собой двумя стеклянными стаканами, стенки которых наращены обечайками из ватмана, выполняющими роль пористых диафрагм, и источник однополярного пульсирующего напряжения, отрицательный и положительный выводы которого соединены соответственно с катодным и анодным электродами [3]. Электролизер питается от сети переменного напряжения через последовательно соединенные полупроводниковый выпрямительный диод и лампу накаливания 220 B, 40 Вт, выполняющую роль гасящего избыточного напряжения сопротивления. Параллельно лампе накаливания подключен выключатель, при замыкании которого форсируется процесс получения католита и анолита. Стеклянные стаканы располагаются на опускаемом в корпус-сосуд поддоне. Обечайки располагаются друг от друга на расстоянии около 1 см (судя по двум проекциям прибора, представленным на рис. 1, в [3], с. 26).

Недостатком указанного способа является то, что с помощью его вырабатывают католит, в котором содержатся катионы анодного электрода, небезопасные для здоровья человека и животных, в частности катионы никеля. Это обусловлено тем, что катионы преодолевают ближайшее расстояние между диафрагмами в электролизере-прототипе за время существенно меньшее времени электролиза воды, и катионы анодного электрода оказываются в катодной камере электролизера-прототипа задолго до окончания процесса электролиза.

Наиболее близким к заявляемому является способ активации воды, с использованием в диафрагменного электролизера, содержащего прямоугольный водонепроницаемый корпус-сосуд, изготовленный из инертного диэлектрического материала, катодный и анодный электроды, выполненные из неблагородных проводящих материалов, размещенные внутри корпуса-сосуда и разделенные между собой двумя пористыми диафрагмами, и источник однополярного пульсирующего напряжения, отрицательный и положительный выводы которого соединены соответственно с катодным и анодным электродами, причем пористые диафрагмы размещены друг от друга на расстоянии, определяемым соотношением

,

где L - расстояние между пористыми диафрагмами, в см; Е - средняя напряженность пульсирующего электрического поля между электродами в жидкости, в В/см; b - подвижность жидких наиболее быстрых катионов, отрываемых от анодного электрода электрическим полем, в см² В^-1⋅с^-1 при Е=1 В/см; t - время электролиза, в с [4].

Недостатком способа-прототипа является то, что опасные для здоровья человека и животных катионы, отрываемые полем с поверхности металлического анода, попадают в воду, и выбранное расстояние L между электродами не гарантирует полного исключения указанных катионов из готового продукта-католита. Кроме того, вырванные из анода ионы опасных и вредных для здоровья человека и животных, ионов металла (катионов), находятся и в анолите, который также используется в лечебных целях, и могут нанести ущерб здоровью людей и животных. Кроме того, использование католита, полученного по способу-прототипу, имеет относительно низкие стимулирующие свойства при проращивании семян различных растений и скорости роста растений. Увеличение расстояние между электродами в способе-прототипе приводит к необходимости увеличения напряжения электролиза и приводит к увеличению процесса активирования воды.

Задача, на которую направлено изобретение, состоит в интенсификации процесса активации воды и повышении стимулирующих свойств католита, при использовании его для проращивания семян растений, стимуляции их роста, для профилактических и лечебных свойств для людей и животных.

Поставленная задача решается тем, что в способе активации воды, заключающимся в ее электролизе между двумя электродами, разделенными между собой пористой диафрагмой, между которыми подано напряжение, отрицательный и положительный потенциалы которого соединены соответственно с катодным и анодным электродами, электроды выполняют из шунгита, причем анод не полностью погружают в активируемую воду, и область анода на границе стыка воздуха с водой облучают лазерным лучом, длина волны которого лежит в диапазоне (800÷1500) нм, а плотность энергии, лежит в диапазоне (2÷5) Дж/мм².

На чертеже изображен электролизер, поясняющий заявляемый способ.

На чертеже введены следующие обозначения: 1 - шунгитовый анод; 2 - шунгитовый катод; 3 - пористая диафрагма; 4 - лазер; 5 - луч лазера; 6 - место облучения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Шунгит является природным композитом, структура которого представляет собой аморфный микропористый кварцевый каркас, заполненный высокодисперсными (около 1 мкм) частицами минералов алюмосиликатного ряда.

Главный компонент шунгита - углерод С60. Его содержание в породе может доходить до 99%. В минеральном составе шунгита помимо углерода С60 присутствуют оксид кремния и оксид алюминия, остальная же часть минерального состава шунгита содержит более 20 макро- и микроэлементов - Na, Са, K, Mg, Fe, Cu и др.). Уникальная особенность шунгита заключается в том, что при взаимодействии его с водной средой в воду выходят только наиболее полезные для организма человека минеральные составляющие этой горной породы.

Фуллерены, входящие в состав шунгитовой воды, способствуют улучшению клеточного обмена веществ и повышению устойчивости клетки (в т.ч. и ее генетического аппарата) к внешним неблагоприятным воздействиям (вирусное заражение, повышение температуры окружающей среды и др.). Эти же молекулярные соединения, переходящие из шунгита в воду, также способствуют улучшению работы нервной системы, повышая устойчивость человеческого организма к стрессу и высоким физическим нагрузкам. Фуллерены, находящиеся в шунгите, являются сильными и длительно действующими антиоксидантами, и именно поэтому на их основе было создано множество лекарств, предназначенных для лечения болезней, в отношении которых были недостаточно эффективны стандартные методы лечения (грипп, астма, атеросклероз, бесплодие, язвы, ожоги и др.).

Католит, образуемый в катодной камере диафрагменного электролизера, обладает щелочными свойствами. Значение его водородного показателя pH при электролизе хорошо проводящей жидкости может достигать 12,0. Значение окислительно-восстановительного потенциала (кратко обозначаемого Eh или ОВП) измеряется при помощи платинового и хлорсеребряного электродов. Оно может достигать значения -900 мВ. Католит, приготовленный из питьевой воды, в отличие от большинства синтезированных сильных антиоксидантов при встрече со свободными радикалами не становится «более слабым свободным радикалом». Более сильных антиоксидантов чем католит, по-видимому, в природе не существует.

Католит обладает иммуностимулирующим, детоксицирующим действием, ускоряет регенерацию тканей и поэтому эффективен при многих хронических заболеваниях, сопровождающихся ослаблением иммунной реактивности организма, при длительно незаживающих ранах и язвах.

В сельском хозяйстве католит используют для ускорения проращиваемости семян различных растений и стимуляции их роста.

Однако активированная вода, получаемая в бытовых электролизерах помимо целебных свойств может нести в себе и определенную опасность для человека и животных.

Известно, что при электролизе воды происходит разрушение анода и положительно заряженные ионы его материала (катионы) проходят от анода через анолит и через мембрану поступают в катодную камеру. Так как в большинстве бытовых электролизеров в качестве электродов используют металлы, то поступающие в анолит и католит катионы оказывают угнетающее действие на растения и делают их небезопасными для человека и животных.

В заявляемом способе в качестве электродов используют шунгит. Использовать шунгит в качестве электродов позволяют, в первую очередь, его высокая электропроводность, и другие его физические характеристики, приведенные ниже:

- плотность - 2,25÷2,40 г/см³;

- пористость - 0,5÷5%

- прочность на сжатие 100÷50 МПа

- модуль упругости (Е) - 0,31×10⁵ МПа

- электропроводность - (1-3)×10³ См/м

- теплопроводность - 3,8 Вт/м × К.

- среднее значение коэффициента теплового расширения в интервале температур 20-600 С ÷ 12×10^-6 1/град.

В заявляемом способе используется тот факт, что в процессе электролиза из анода электрическим полем вырываются положительно заряженные ионы (катионы) материала анода, которые под действием поля переносятся в прикатодную область, насыщая католит этими катионами. Так как, в отличие от приведенных выше аналогов и способа-прототипа, где анод наиболее часто выполнен из материалов (металлов), отрицательно воздействующих на организм человека, животных и растений, в заявляемом способе используют шунгит, ионы которого обладают целебными и стимулирующими свойствами и полезны для человека, животных и растений.

Следует отметить, что фуллерены, полученные искусственным путем, практически нерастворимы в воде. Шунгит - это камень естественного происхождения, и фуллерены, входящие в его состав, способны к растворению в воде.

В заявляемом способе процесс поступления в католит полезных для человека, животных и растений положительных ионов из шунгитового анода интенсифицируют лазерным лучом. Опыты показали, что наилучшие стимулирующие свойства у католита получаются в том случае, если пограничную область анода из шунгита облучать лазерным лучом, длина волны которого лежит в диапазоне (800÷1540) нм, а плотность энергии, лежит в диапазоне (2-5) Дж/мм².

Диапазон длины волны от (800÷1540) нм был выбран из следующих прагматичных соображений. Во-первых, диапазон указных длин волн имеют наиболее распространенные и наиболее дешевые лазеры, например диодные лазеры (длина волны излучения 800-950 или 1450 нм); Nd:YAG- и Nd:YVO4-лазеры имеют длину волны 1064 нм; Nd:YAG-лазеры имеют длину волны 1320 нм; Englass-лазер имеет длину волны 1540 нм. Лазеры с длиной волны излучения меньше чем 800 нм менее распространены и значительно более дорогие. При излучении более 1540 нм их инфракрасное излучение поглощается водой, и с увеличением длины волны доля поглощения излучения водой существенно возрастает, что в нашем случае нежелательно.

Выбор плотности энергии лазерного луча в диапазоне (2÷5) Дж/мм², обусловлен следующими причинами. При мощности лазерного луча, лежащей в диапазоне от 1 до 2 Дж/мм², эффективность его воздействия на характеристики католита, скорость электролиза воды, относительно низка. Для получения луча с мощностью более 5 Дж/мм² требуются более дорогие лазеры. Опытным путем было установлено, что оптимальным является диапазон мощностей (2÷5) Дж/мм².

Катионы шунгита, прошедшие через мембрану в область катода, усиливают антиоксидантные свойства католита.

Пример конкретного выполнения. Заявляемый способ был реализован при помощи устройства, изображенного на чертеже. Способ был реализован следующим образом. Анод 1 и катод 2 были выполнены из шунгита в виде прямоугольных брусков размером 15×20×100 мм. Между катодом и анодом была установлена пористая диафрагма 3, выполненная из пористой керамики. Корпус электролизера был выполнен из капролактама. Объем воды в электролизере был равен 2 литрам. Номинальное постоянное напряжение, подаваемое между электродами, лежало в диапазоне от 11 до 14 В. Сила тока электролиза изменялась в диапазоне от 0,35, до 13,5 А. Анод 1 выступал над поверхностью воды на 10 мм, мощность порядка 3,5 Дж/мм².

Электролиз воды осуществлялся в трех режимах: 1 - без лазерного облучения; 2 - по заявляемому способу с облучением анода 1 лазерным лучом 5, на участке 6 соприкосновения анода с границей стыке воздух-вода; и по способу-прототипу с электродами, выполненными из титана. Во всех трех случаях процесс электролиза контролировался по непрерывному измерению водородного показателя pH в катодной камере. Процесс заканчивали при достижении pH равном 9,5. Было установлено, что при облучении участка 6 лазерным лучом 5 время достижения указанного значения водородного показателя составляло в среднем 10 мин, тогда как без облучения лазером время достижения значения pH 9,5 при шунгитовых электродах было равно 24 мин, а при титановых электродах - 26 мин. При этом было замечено, что ток электролиза возрастал при облучении шунгитового электрода в 1,4-1,5 раза по сравнению током электролиза при отсутствии облучающего воздействия на анод лазером.

Интенсификация процесса электролиза при облучении анода лазером, вероятно, обусловлена тем, что под воздействием лазерного излучения происходит интенсивное испарение материала анода и воды с образованием плазмы, ионы которой значительно повышают проводимость воды, что и вызывает ускорение процесса ее активации.

После завершения процесса электролиза исследовалось воздействие католита на содержание метаболитов набухающих семян амаранта хвостатого.

Результаты исследования приведены в таблице 1.

Таким образом, исследования показали, что по сравнению со способом-прототипом заявляемый способ имеет следующие преимущества:

- происходит интенсификация процесса электролиза, за счет которой процесс электролиза ускоряется в 1,4÷1,5 раз;

- повышаются стимулирующие свойства католита на (10÷-40)%

Источники информации

1. http://www.kakprosto.ru/kak-46750-kak-poluchit-zhivuyu-vodu

2. Лечение «живой» и мертвой водой. - СПб.: Лениздат, «Ленинград», 2005. - 320 с. [с. 91-92].

3. В Хахалкин. Активатор для рассады // Моделист конструктор, 1987, №3, с. 26-27.

4. Патент РФ на изобретение №2344996. Бытовой диафрагменный электролизер. // Опубл: 27.01.2009. Бюл. №3 – прототип.

Изобретение относится к прикладной электрохимии и может быть использовано для получения активированной шунгитной воды, которую можно использовать в сельском хозяйстве, в медицине для лечения и профилактики различных заболеваний, а также в косметологии. Способ активации воды заключается в ее электролизе между двумя электродами, разделенными между собой пористой диафрагмой, между которыми подано напряжение, отрицательный и положительный потенциалы которого соединены соответственно с катодным и анодным электродами. Электроды выполнены из шунгита, причем анод не полностью погружен в активируемую воду, область анода на границе воздух-вода облучают лазерным лучом, длина волны которого лежит в диапазоне (800÷1540) нм, а плотность энергии лежит в диапазоне (2÷5) Дж/мм². Технический результат - интенсификация процесса электролиза, повышение стимулирующих свойств католита. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ активации воды, заключающийся в ее электролизе между двумя электродами, разделенными между собой пористой диафрагмой, между которыми подано напряжение, отрицательный и положительный потенциалы которого соединены соответственно с катодным и анодным электродами, отличающийся тем, что электроды выполняют из шунгита, причем анод не полностью погружают в активируемую воду, и область анода на границе воздух-вода облучают лазерным лучом, длина волны которого лежит в диапазоне (800÷1540) нм, а плотность энергии лежит в диапазоне (2÷5) Дж/мм².