СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШУНГИТОВОЙ ВОДЫ С НОРМАЛИЗАЦИЕЙ ПО рН Российский патент 2019 года по МПК C02F1/68 C02F1/66 C02F1/18 A61K35/08 A23L2/38 C02F103/04 

Изобретение относится к доочистке питьевой воды природными минералами с дополнительным насыщением воды микроэлементами от минералов.

Известен способ получения доочищенной питьевой воды, патент РФ №2074120, который включает ее последовательное фильтрование через дробленые природные минералы: вначале через смесь цеолита и шунгита и далее через чистый шунгит.

Недостатком этого способа являются низкие органолептические свойства воды -смесь цеолита и шунгита придает ей неприятный запах. Присутствие шунгита в цеолите препятствует выходу некоторых полезных микроэлементов в воду из-за изменения параметра рН в сосуде с цеолитом. Минерализация воды при непрерывном протоке воды очень незначительна.

Известен также способ получения искусственно минерализованной воды для наружного применения, патент РФ №2074723. В этом способе дробленый минерал шунгит заливают водой в соотношении 1:1 по объему и выдерживают их совместно при комнатной температуре в течение 2-3 суток, а затем сливают настой.

Недостатком является низкое значение параметра рН. Вода становится кислой, что хорошо для косметических целей и не рекомендуется для столовой воды. Кроме того, органолептические свойства такой воды не соответствуют столовой воде, и набор микроэлементов в ней довольно узок.

Известен способ получения доочищенной питьевой воды с обогащением ее сбалансированным количеством необходимого организму калия, патент РФ №2041167. В этом способе воду пропускают через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит.

Недостатком этого способа является слабый лечебный эффект полученной воды и ее невысокие органолептические свойства, а также малый срок хранения такой воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения искусственно минерализованной воды, патент РФ №2140274, путем контакта питьевой воды комнатной температуры с дробленым минералом шунгитом группы III А с размером фракции 5-20 мм в соотношении с водой 1:1 по объему и контакта питьевой воды комнатной температуры с дробленым цеолитом с размером фракции 5-20 мм в соотношении с водой 1:1 по объему. Контакт с водой обоих минералов осуществляют в течение 14-16 часов, а затем смешивают настой, полученный на цеолите, с настоем, полученным на шунгите.

Признаком, являющимся общим с предлагаемым способом, является получение минерализованной воды путем контакта и настоя в течение 14-16 часов питьевой воды с шунгитом, используемым в виде слоя дробленого минерала шунгита группы IIIA с размером фракции 5-20 мм.

Недостатком этого способа является ограничение по применению, т.к. для многих регионов вода имеет повышенную жесткость и дополнительное ощелачивание воды цеолитом нецелесообразно; отсутствие контроля и, соответственно, возможности регулирования параметра рН - важного показателя качества воды; отсутствие забора настоянной воды из зоны ее формирования для употребления воды в свежем виде, т.к. вода быстро теряет свои целебные свойства вне контакта с шунгитом.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения минерализованной воды с устранением повышенной жесткости питьевой воды, доведением ее до оптимального показателя рН с регулированием качества воды по параметру рН, забор настоянной воды из шунгитовой зоны ее формирования с автоматическим восполнением от водопроводной сети

Технический результат, достигаемый при этом, состоит в том, что в предлагаемом способе водопроводная вода повышенной жесткости, имеющая показатели рН>8,0, доводится до оптимального показателя рН=7,4±0,1, контролируется и регулируется по этому показателю с учетом насыщения микроэлементами по выбранному оптимальному отношению шунгита с водой, используется для потребления в виде настоянной шунгитовой воды прямо из зоны ее формирования с автоматическим восполнением от водопроводной сети.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения минерализованной воды путем контакта в течение 14-16 часов питьевой воды с шунгитом, применяемым в виде слоя дробленого минерала шунгита группы IIIA с размером фракции 5-20 мм, ощелачивание воды заменено использованием воды повышенной жесткости с показателями рН>8,0, находящейся вместе с шунгитом в соотношении 1:2-1:5 по объему в герметичной емкости, подключенной к водопроводной сети без доступа света и воздуха. Дополнительно предусматривается контроль и регулирование качества воды по параметру рН цифровым рН-датчиком, установленным в нижней части шунгитового слоя, передающим информацию о величине рН в блок управления, который при рН<7,3 открывает эл. клапан для пополнения гидроаккумулятора нормализованной по рН водой, вытесняемой под напором щелочной воды из водопроводной сети, при рН>7,5 закрывает эл. клапан, при рН>7,5 сигнализирует о щелочном составе воды, при рН в диапазоне от рН>7,3 до рН<7,5 сигнализирует о нормализации воды по рН, а при рН<7,3 о кислотном составе воды. Забор настоянной воды осуществляется по трубке из шунгитового слоя при открытии крана с автоматическим восполнением от водопроводной сети.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от признаков известного способа, состоят в том, что ощелачивание воды заменено использованием питьевой воды повышенной жесткости с показателями рН>8,0, которая размещается вместе с шунгитом в соотношении 1:2-1:5 по объему, в герметичной емкости, подключенной к водопроводной сети, без доступа света и воздуха. Контроль и регулирование качества воды по параметру рН осуществляется цифровым рН-датчиком, установленным в шунгитовом слое, передающем информацию о величине рН в блок управления, который при рН<7,3 открывает эл. клапан пополнения гидроаккумулятора нормализованной водой, вытесняемой под напором щелочной воды из водопроводной сети, при рН>7,5 закрывает эл. клапан, при рН>7,5 сигнализирует о щелочном составе воды, при рН в диапазоне от рН>7,3 до рН<7,5 сигнализирует о нормализации воды по рН, а при рН<7,3 о кислотном составе воды. Забор настоянной воды осуществляется по трубке из шунгитового слоя при открытии крана, соединенного с трубкой, с автоматическим восполнением от водопроводной сети.

Автору не известны способы получения минерализованной воды с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями.

Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию "существенные отличия".

Для реализации заявляемого нового способа важное значение имеют эффективное использование свойств шунгита при взаимодействии с водой, определение показателей качества получаемой воды. Минерал шунгит группы IIIA относится по содержанию шунгитового углерода к разновидности III с содержанием углерода 20-35% С и имеет силикатную высококремнистую основу типа А (1). Эта порода, содержащая более 20 полезных для организма человека макро- и микроэлементов, способна образовывать с водой настой - шунгитовую воду, обладающую целым рядом сорбционных, каталитических, бактерицидных и антисептических свойств. Вода полностью очищается от органических и неорганических примесей, обеззараживается от кишечной палочки, радионуклидов, пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, вирусов, бактерий, простейших организмов. Шунгитовая вода является носителем биологически активных веществ с антиоксидантными свойствами, характеризующимися способностью нейтрализовать активные радикалы и повысить иммунитет человека. В значительной степени это связано со способностью шунгита поглощать кислород и активно с ним взаимодействовать. Шунгит как сильный восстановитель поглощает кислород из воды. В процессе химического взаимодействия с этим кислородом образуется атомарный кислород, являющийся сильнейшим окислителем, окисляющий сорбированные органические вещества до CO2 и H2O и освобождающий поверхность шунгита для новых актов сорбции.

Уникальные свойства шунгита связывают с наличием в нем фуллеренов (2) и фуллереноподобного углерода. Известно, что введение фуллеренов в сорбенты приводит к значительному повышению их эффективности при поглощении растворенных в воде соединений. Помимо сорбционных свойств фуллерены обладают бактерицидными свойствами, что используется в доочистке водопроводной воды (3). Фуллереноподобный или шунгитовый улерод, содержащийся в шунгите (4), при контакте с водой способствует упорядочению водных структур с образованием водных кластеров и приобретению уникальных биологических свойств, близких к клеточной жидкости (5). Целебное действие шунгитовой воды заключается в замене клеточной воды с частично разрушенной структурой на шунгитовую воду, что позволяет увеличить время жизни и эффективность работы человеческих клеток. Формирование шунгитовой воды - инерционный процесс. При контакте шунгита с водой происходит минерализация, очистка воды и приобретение новых уникальных свойств за достаточно длинные многочасовые периоды. Поэтому использование их в проточных фильтрах очистки воды затруднительно. С другой стороны, шунгитовая вода сохраняет свою активность без контакта с шунгитом только непродолжительное время, после чего упорядоченные водные кластеры начинают саморазрушаться, а вода приобретает структуру обычной воды. Из этого также следует, что именно то количество воды, которое находится в контакте с шунгитом после настоя, и будет шунгитовой водой и может использоваться для эффективного оздоровительного действия.

В природе шунгитовая вода встречается в Республике Карелия в источнике «Царицын ключ», расположенном в Заонежье - вблизи Зажогинского месторождения шунгитов, в источнике «Три Ивана» в Заонежье и источниках санатория «Марциальные воды». Изучение механизма образования шунгитовой воды источников позволило смоделировать этот процесс и взять за основу некоторые показатели. Было учтено, что формирование шунгитовой воды идет в замкнутой системе без доступа света и кислорода. Вода по примеру источников «Марциальные воды» сохраняет свои качества ограниченное время, ввиду непродолжительности соединений водных кластеров в отрыве от шунгитовой среды. При контакте с воздухом вода также начинает активно поглощать кислород, который нейтрализует антиоксидантную способность шунгитовой воды поглощать радикалы и активно вступает в реакцию с соединениями железа, изменяя химический состав. Чтобы воспользоваться целебными свойствами, присущими природному составу воды, рекомендуется пить ее прямо у источника. Источник «Царицын ключ» свое название получил благодаря своим целебным свойствам, известным с давних времен. По историческим данным (6), водой источника исцелилась мать первого царя династии Романовых Михаила. Интересный факт: в 2013 г. в год 400-летия династии Романовых ООО «ЭФЭР» занимался реставрацией источника. Участник работ - плотник Акулкин - около месяца находился в полевых условиях у источника и пользовался его водой. Через месяц у него прошла экзема на руках, долгие годы мучавшая его. Вода источника «Царицын ключ» проходит через породы шунгита группы IIIA, и ее показатель рН имеет устойчивую величину 7,3-7,4. Показатель рН является базовым параметром кислотно-щелочного баланса воды. В организме самый важный показатель, который необходимо контролировать, - это рН крови, потому что кровь отвечает за доставку полезных веществ и минералов. Нормой рН крови считается от 7,35 до 7,47. При увеличении отклонения нормы от стандартного коэффициента растет предрасположенность к заболеваниям. Так, отклонение рН крови на 0,5 ед. в любую сторону (+/-) приводит к летальному исходу. Систематическое употребление питьевой воды повышенной жесткости является одним из факторов, способствующих развитию таких патологических изменений в организме человека, как мочекаменная болезнь, склероз, гипертоническая болезнь и др. [7]. Анализ карты жесткости водопроводной воды в городах России показывает, что к регионам с повышенной жесткостью воды относится значительная часть территории РФ, включая области Центрального и Южного региона, Южный Урал, Новосибирскую область и Алтайский край (8). Хотя нормы рН для питьевой воды, согласно правилам СанПинН, составляют 6-9 единиц, и есть широкий перечень известных потребляемых напитков за пределами этих норм, наиболее оптимальным показателем питьевой воды для постоянного потребления является рН от 7,3 до 7,5. В Японии этот показатель связывают с продолжительностью жизни.

Выделение микроэлементов из шунгита зависит от продолжительности контакта минералов с водой, которое из практики принимается в пределах 14-16 часов, при котором успевает выделиться значительная часть микроэлементов, близкая к насыщению. При взаимодействии шунгита с водой происходит окислительный процесс, изменяется параметр рН, скорость изменения которого, в свою очередь, определяется соотношением минерала и воды. В зависимости от жесткости используемой воды (начального рН) подбирается оптимальное отношение по объему, при котором за время в течение 14-16 часов рН будет равен значению 7,5. Это соотношение шунгита и воды является оптимальным для данной щелочной воды и находится в пределах 1:2-1:5 по объему.

Новый способ рассмотрим на принципе действия устройства для получения шунгитовой воды, общий вид которого представлен на фиг. 1а. Устройство включает в себя закрытую емкость 1 с водой 2 и шунгитом 3. Шунгит 3 представляет собой слой дробленого минерала шунгита группы IIIA с размером фракции 5-20 мм, размещенного в контейнере 4 с трубкой 5 с отверстиями для забора воды 6 и выходным фильтром 7. Трубка 5 присоединена к крану 8 для налива шунгитовой воды и к эл. клапану 9. Излишки воды удаляются по сливу 10, а сама вода от водопровода поступает по шлангу 11. В емкости 2 устанавливается цифровой рН датчик 12, соединенный с блоком управления 13, который, в свою очередь, соединен с эл. клапаном 9, соединенный по воде с гидроаккумулятором 14. На кране 8 установлен переключатель режима работы 15.

В предлагаемом способе получения минерализованной воды водопроводная вода с рН>8,0 поступившая в емкость 1, настаивается на шунгите 3. При этом происходит окисление воды, что контролируется цифровым рН датчиком 12. Красный светодиод (не показан) регистрирует, что по параметру рН вода в щелочной зоне. Вода в процессе настаивания насыщается микроэлементами и приобретает свойства шунгитовой воды. При рН<7,5 вода готова к употреблению, и загорается зеленый светодиод (не показан). Если за время 14-16 часов зеленый светодиод не загорелся (не показано), то необходимо увеличить содержание шунгита, который добавляется к воде. Соотношение шунгит - вода может находиться в пределах 1:2-1:5 по объему, при оптимальном отношении включение зеленого свето диода происходит через 14-16 часов. Подготовленная шунгитовая вода наливается при открытии крана 8. Вылитая вода восполняется от водопровода, что делает этот процесс непрерывным. Прохождение воды происходит по следующей схеме. Под напором водопроводной сети вода поступает по трубке 5 из контейнера 4 из нижней зоны формирования шунгитовой воды через отверстия для забора воды 6, в нижней части трубки 5, и выходной фильтр 7. Вода в емкости 1 все время находится под давлением. Поэтому движение воды в контейнере 4 с шунгитом 3 начинается при подаче шунгитовой воды с нижнего слоя, при этом верхний слой медленно смещается к фильтру и с потреблением воды постепенно проходит через весь шунгитовый слой. В кран 8 поступает шунгитовая вода, настоянная в контакте с шунгитом, и важно не переходить за предел границы настоянной воды. Это контролируется показателем рН настоянной воды с использованием цифрового рН датчика 12. При рН<7,3, свидетельствующим, что шунгитовая вода выбрана до нижнего установленного предела рН и датчик находится в щелочной воде, которую надо настаивать, вместе с зеленым включается красный светодиод (не показан). При настаивании воды в шунгитовом слое происходят процессы доочищения воды от органических и неорганических примесей, насыщения минералами, окисления воды до оптимального показателя рН, формирование в контакте с шунгитом антиоксидантных биологически активных свойств, которые сохраняются в условиях отсутствия доступа света и воздуха. Если воду из-под крана не наливать, то через определенное время рН воды достигнет уровня 7,3 и блок управления 13 выдаст команду на открытие эл. клапана 9, и вода, нормализованная по рН (от рН>7,3 до рН<7,5), циклично заполняет гидроаккумулятор 14. Вода в гидроаккумуляторе через время 1-2 часа без контакта с шунгитом теряет некоторые биологически активные свойства, но сохраняет свои свойства по химическому составу и рН. Ее можно использовать, повернув переключатель режима 15 в положение «Нормализованная вода». Если воду не выбирать длительное время, датчик будет находиться в кислой среде, о чем свидетельствует одновременно включенные красный и зеленый светодиоды. Такая мягкая вода рекомендуется для наружного применения в косметических целях. Для питья используется вода при нормализованной среде: от рН>7,3 до рН<7,5 с включенным зеленым светодиодом. Ее наливают краном 8 при положении переключателя 15 в режиме «Шунгитовая вода».

Предлагаемый способ обеспечивает смягчение щелочной воды до оптимальных показателей по рН, с регулированием этого параметра, что особенно важно для многих регионов РФ с повышенной жесткостью воды

Предлагаемый способ позволяет производить высококачественную доочистку питьевой воды, минерализовать воду полезными микролементами, придать воде свойства, присущие природной шунгитовой воде.

Предлагаемый способ реализован в устройстве «Бювет «Царицын ключ», в котором использован механизм образования воды природного источника «Царицын ключ». Бювет используется сотрудниками организации ООО «Инженерный центр «ЭФЭР» для получения питьевой воды, качество которой соответствует установленным нормам для питьевой воды, см. фиг. 16.

Список литературы:

1. Калинин Ю.К., Калинин А.И., Скоробогатов Г.А. Шунгиты Карелии для новых стройматериалов, в химическом синтезе, газоочистке, водоподготовке и медицине. СПб.: Изд-во УНЦХ СПбГУ, ВВМ. - 2008. - 219 с.

2. Патент РФ №2270801 на изобретение «Способ выделения фуллеренов из шунгита» от 06.07.2001 г. Опубл. 27.02.2006 г. Бюл. №6

3. Грун Н.А. Доочистка водопроводной воды фильтрованием через модифицированный фуллеренами березовый активированный уголь. / А.Н. Ким, Н.А. Грун // Материалы международной научно-практической конференции, проведенной в ПГУПСе 23 апреля 2013 г. - 2013. - С. 19-21.

4. Рожкова Н.Н., Андриевский Г.В.. Фуллерены в шунгитовом углероде // Международный симпозиум "Фуллерены и фуллереноподобные структуры": Сборник научных трудов. 5-8 июня 2000. - БГУ, Минск. - 2000 г. - С. 63-69.

5. Фуллерены в природе. [Электронный ресурс]

URL: http://www.o8ode.ru/article/oleg2/shungit/fulleren.htm

6. Шайжин, Н.С. Заонежская заточница, Великая Государыня инокиня Марфа Ивановна, в мире боярыня Ксения Ивановна Романова, мать царя Михаила Федоровича: К 300-летнему юбилею Царственного Дома Романовых / Н.С. Шайжин. - Петрозаводск: Олонец. Губ. Тип., 1912. - 34 с, 4 л. ил. - Перепечатано из "Памятной книжки" за 1912 г.

7. Мудрый И.В. О влиянии минерального состава питьевой воды на здоровье населения (обзор) [Электронный ресурс] // Гигиена и санитария. - 1999. - №1. URL:http://elibrarv.karelia.ru/book.shtml?id=174#t20c.

8. Голдовская-Перистая Л.Ф. и др. О возможности использования природных материалов глины и шунгита для устранения повышенной жесткости питьевой воды. - Научные ведомостиБелГУ. Серия Естественные науки, 2010, 15 (86) выпуск 12, с. 126-129.

Изобретение может быть использовано в промышленном водоснабжении для обработки водопроводной воды. Способ включает контакт питьевой воды в течение 14-16 часов с шунгитом, применяемым в виде слоя дробленого минерала шунгита группы IIIA с размером фракции 5-20 мм. При этом ощелачивание проводят водой повышенной жесткости с показателями рН>8,0, находящейся вместе с шунгитом в отношении 1:2 - 1:5 по объему в герметичной емкости (1), подключенной к водопроводной сети (11), без доступа света и воздуха. Дополнительно осуществляют контроль по параметру рН и регулирование качества воды рН-датчиком (12), установленным в шунгитовом слое и передающим информацию о величине рН в блок контроля (13), который при рН>7,5 сигнализирует о щелочном составе воды, в зоне от рН>7,3 до рН<7,5 сигнализирует о нормализованной воде, а при рН<7,3 сигнализирует о кислотном составе воды. Забор обработанной воды осуществляют по трубке (5) из шунгитового слоя при открытии крана (8) с автоматическим восполнением от водопроводной сети (11). Изобретение позволяет получать доочищенную шунгитовую воду, обогащенную набором микроэлементов, нормализованную по рН для использования в качестве столовой минеральной воды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

1. Способ получения шунгитовой воды с нормализацией по рН путем контакта в течение 14-16 часов питьевой воды с шунгитом, применяемым в виде слоя дробленого минерала шунгита группы IIIA с размером фракции 5-20 мм, отличающийся тем, что ощелачивание воды заменено использованием воды повышенной жесткости с показателями рН>8,0, находящейся вместе с шунгитом в отношении 1:2 - 1:5 по объему в герметичной емкости, подключенной к водопроводной сети, без доступа света и воздуха, при этом по параметру рН осуществляется контроль качества воды рН-датчиком, установленным в шунгитовом слое, передающим информацию о величине рН в блок контроля, который при рН>7,5 сигнализирует о щелочном составе воды, в зоне от рН>7,3 до рН<7,5 сигнализирует о нормализованной воде, а при рН<7,3 сигнализирует о кислотном составе воды, при этом забор настоянной воды осуществляется по трубке из шунгитового слоя при открытии крана с автоматическим восполнением от водопроводной сети.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется регулирование качества воды по параметру рН через блок контроля, который при рН<7,3 открывает электрический клапан для пополнения гидроаккумулятора нормализованной водой под напором водопроводной сети, а при рН>7,5 закрывает электрический клапан.