RU2358910C1

RU2358910C1 - Water electroactivator

Info

Publication number: RU2358910C1
Application number: RU2008102749/15A
Authority: RU
Inventors: Валентин Германович Абезин (RU); Валентин Германович Абезин; Василий Валентинович Карпунин (RU); Василий Валентинович Карпунин; Алексей Николаевич Цепляев (RU); Алексей Николаевич Цепляев
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2009-06-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: proposed water electroactivator comprises coaxially fitted electrodes and a semi-permeable diaphragm between them. The outer electrode is in form of a pipe, and the inner one is cylindrical. The device is provided with a potential switch. The semi-permeable diaphragm is made in form of a dielectric insert with a helical groove, with left-sided winding. Projections of the insert are closely pressed against the inner electrode and holes are made in the depressions of the helical groove. The inner electrode has a cone-shaped input face. To apply electric potential to the inner electrode, a wire is provided for, connected to the inner electrode through a thread and insulated from the outer electrode by a dielectric bushing. Electric potential is applied to the outer and inner electrodes using a bus. The outer electrode has protective dielectric cover. The outer and inner electrodes are made from stainless steel.

EFFECT: simplification of design, possibility of obtaining a stream of water with given potential.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии повышения биологической активности воды путем ее электровихревой обработки, обеспечивающей повышение ее энергии и жизненной силы, используемой для питьевых целей, промышленности, медицине, микроэлектронике и орошении сельскохозяйственных культур в системах капельного орошения с регулированием окислительно-восстановительных свойств.The invention relates to a technology for increasing the biological activity of water by its electric vortex treatment, which provides an increase in its energy and vitality, used for drinking purposes, industry, medicine, microelectronics and irrigation of crops in drip irrigation systems with regulation of redox properties.

Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов выполнена соосно (SU, авторское свидетельство №882944).A known electrolyzer for water treatment, comprising a housing divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with perforated electrodes placed therein, pressed against the diaphragm, the surface of the electrodes facing the diaphragm is coated with an insulating material, and the perforation of the electrodes is made coaxially (SU, copyright certificate No. 882944).

К недостаткам известного устройства относятся низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока активированной воды, а также отсутствие возможности регулирования количества воды с заданным потенциалом и жизненной силой.The disadvantages of the known device include low productivity, the inability to obtain a continuous flow of activated water, as well as the inability to control the amount of water with a given potential and vitality.

Известно также устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее диэлектрический корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них соответственно анодом и катодом, подключенным к источнику постоянного тока, при этом электродные камеры соединены переточным каналом, вход которого расположен в катодной камере у ее дна вблизи диафрагмы, а выход - в анодной камере у верхнего края электрода, причем в канале у его концов установлены сетчатые электроды, соединенные с дополнительным источником постоянного тока так, что сетчатый электрод у входа канала является катодом, а у выхода - анодом, и отрицательный полюс дополнительного источника тока соединен с положительным полюсом основного, а переточный канал выполнен в корпусе устройства (SU, авторское свидетельство №1634643).It is also known a device for electrochemical processing of liquid, containing a dielectric casing, divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with anode and cathode located in them, respectively, connected to a direct current source, while the electrode chambers are connected by a transfer channel, the input of which is located in the cathode chamber near it bottom near the diaphragm, and the output is in the anode chamber at the upper edge of the electrode, and in the channel at its ends there are mesh electrodes connected to an additional source of constant so that the mesh electrode at the channel inlet is the cathode, and at the output it is the anode, and the negative pole of the additional current source is connected to the positive pole of the main current, and the transfer channel is made in the device case (SU, copyright certificate No. 1634643).

К недостаткам данного устройства относятся повышенные энергозатраты на обработку воды из-за того, что часть электроэнергии непроизводительно тратится на электролиз прослойки воды, находящейся между электродами, низкая производительность устройства, невозможность получения непрерывного потока активированной воды, отсутствие возможности регулирования расхода воды с заданным потенциалом и жизненной силой.The disadvantages of this device include increased energy consumption for water treatment due to the fact that part of the energy is wasted on electrolysis of the water layer located between the electrodes, the low productivity of the device, the inability to obtain a continuous stream of activated water, the inability to control the flow of water with a given potential and vital by force.

Известен электролизер для обработки воды, включающий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодом и катодом, при этом на поверхности электродов со стороны межэлектродного пространства установлены вертикальные ребра, прижимающие диафрагму к поверхности противоположного электрода, причем на аноде и катоде ребра установлены в чередующемся порядке и выполнены из токопроводящего материала (SU, авторское свидетельство №1468867).A known electrolyzer for water treatment, comprising a housing divided by a diaphragm into the anode and cathode chambers with the anode and cathode located in them, with vertical ribs installed on the surface of the electrodes from the side of the interelectrode space, pressing the diaphragm to the surface of the opposite electrode, and on the anode and cathode of the rib installed in alternating order and made of conductive material (SU, copyright certificate No. 1468867).

К недостаткам этого устройства относятся сложность конструкции, отсутствие возможности регулирования расхода воды, протекающей через катодные и анодные камеры, и создания заданного потенциала и жизненной силы подаваемой воде на орошение.The disadvantages of this device include the complexity of the design, the inability to control the flow of water flowing through the cathode and anode chambers, and to create a given potential and vitality of the supplied water for irrigation.

Известна установка для электрохимической активации оросительной воды, преимущественно для систем капельного орошения, содержащая корпус, разделенный перегородками на анодные и катодные камеры с размещенными в них анодами и катодами и снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалами, при этом катодные и анодные камеры разделены полупроницаемыми перегородками в виде гофр, выполненными в вертикальной плоскости с высотой равной расстоянию между катодом и анодом, при этом катодные и анодные камеры размещены в диэлектрическом корпусе и снабжены общим водоподводящим трубопроводом, а патрубки для отвода воды снабжены вентилями для изменения величины расхода активированной воды (RU, патент №2224722).A known installation for the electrochemical activation of irrigation water, mainly for drip irrigation systems, comprising a housing divided by partitions into anode and cathode chambers with anodes and cathodes located in them and equipped with nozzles for separate removal of treated water with negative and positive potentials, while the cathode and anode the chambers are divided by semipermeable corrugated partitions made in a vertical plane with a height equal to the distance between the cathode and anode, while the cathode s and anode chambers are arranged in the insulating body and provided with common water-supply pipe, and branch pipes are equipped with dewatering valves for changing the amount of the activated water flow (RU, patent №2224722).

К недостаткам данной установки относятся повышенные затраты электрической энергии и низкая эффективность электрохимической обработки из-за ламинарного потока обрабатываемой воды и недостаточного контакта частиц потока с электродами.The disadvantages of this installation include the increased cost of electrical energy and the low efficiency of electrochemical processing due to the laminar flow of the treated water and insufficient contact of the flow particles with the electrodes.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится устройство для электрохимической активации воды и водных растворов, включающее коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, нижнюю и верхнюю коллекторные головки с гидравлическими каналами, стягиваемыми резьбовым соединением, при этом установленный вертикально и выполняющий функции корпуса отрицательно заряженный электрод имеет форму полого цилиндра с винтовой канавкой на внутренней поверхности, положительно заряженный электрод в виде стержня имеет винтовую канавку и резьбовые наконечники, шаг винтовой канавки на стержне выполнен равным шагу винтовой канавки отрицательного заряженного электрода, при этом разделенные цилиндрическим сепаратором из микропористой пластмассы выступы винтовой канавки стержня расположены напротив впадин винтовой канавки отрицательно заряженного электрода, а длина винтовой канавки положительного электрода меньше длины винтовой канавки отрицательного электрода (RU, патент №2277070).The closest analogue to the claimed object relates to a device for the electrochemical activation of water and aqueous solutions, including coaxially located positively and negatively charged electrodes, a semi-permeable diaphragm between them, lower and upper collector heads with hydraulic channels pulled together by a threaded connection, while mounted vertically and performing functions negatively charged electrode has the form of a hollow cylinder with a helical groove on the inner surface, A fully charged electrode in the form of a rod has a helical groove and threaded tips, the pitch of the helical groove on the rod is made equal to the pitch of the helical groove of the negative charged electrode, while the protrusions of the helical groove of the rod, separated by a cylindrical separator from microporous plastic, are located opposite the hollows of the helical groove of the negatively charged electrode, and the length the helical groove of the positive electrode is less than the length of the helical groove of the negative electrode (RU, Patent No. 2277070).

К недостаткам устройства относятся повышенный расход электроэнергии на активацию воды, значительные гидравлические сопротивления и сложность конструкции, недостаточная площадь контакта потока воды с электродами. Кроме того, поток движется по винтовой канавке, а вихревое движение в потоке отсутствует.The disadvantages of the device include increased energy consumption for water activation, significant hydraulic resistance and structural complexity, insufficient contact area of the water flow with the electrodes. In addition, the flow moves along the helical groove, and there is no swirl movement in the flow.

Ранжит Моханти в своей книге (Моханти Р. Лечебная сила воды. Секреты индийских мудрецов. - СПб: Питер, 2006. - 128 с.: ил.) утверждает, что для преобразования мертвой воды необходимы две стадии:Rangit Mohanti in his book (Mohanti R. The healing power of water. Secrets of Indian sages. - St. Petersburg: Peter, 2006. - 128 pp., Ill.) States that two stages are necessary for the conversion of dead water:

1. Подвергните воду вихревому движению. Это нужно, чтобы она изменила структуру.1. Swirl the water. It is necessary that she change the structure.

2. Намагнитите ее, чтобы повысить ее энергетический уровень.2. Magnetize it to increase its energy level.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение эффективности активации воды, снижение потребления энергии на обработку и повышение биологической активности, жизненной силы и коэффициента полезного действия.The problem to which the invention is directed, increasing the efficiency of water activation, reducing energy consumption for processing and increasing biological activity, vitality and efficiency.

Технический результат - упрощение конструкции, возможность получения одного потока воды с заданным потенциалом.The technical result is a simplification of the design, the possibility of obtaining one stream of water with a given potential.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном электроактиваторе для воды, включающем коаксиально расположенные электроды, наружный - в виде отрезка трубы и внутренний - цилиндрический, потенциал которых можно изменять переключателям потенциалов, между электродами размещена диэлектрическая полупроницаемая вставка с винтовой канавкой, имеющей левостороннюю навивку, при этом выступы вставки плотно прижаты к внутреннему электроду, а во впадинах винтовой канавки выполнены отверстия, внутренний электрод имеет коническую входную фаску, для подвода соответствующего электрического потенциала к внутреннему электроду предусмотрен проводник, соединенный с внутренним электродом с помощью резьбы и изолированный от наружного электрода диэлектрической втулкой, подвод электрических потенциалов к наружному и внутреннему электродам выполнен с помощью шин, наружный электрод имеет защитный диэлектрический кожух, наружный и внутренний электроды выполнены из нержавеющей стали.The specified technical result is achieved by the fact that in the known electric activator for water, including coaxially arranged electrodes, the outer one is in the form of a pipe segment and the inner is cylindrical, the potential of which can be changed by potential switches, a dielectric semipermeable insert with a helical groove having left-hand winding is placed between the electrodes in this case, the protrusions of the insert are tightly pressed against the inner electrode, and holes are made in the hollows of the screw groove, the inner electrode has a conical input chamfer, for supplying the corresponding electric potential to the inner electrode, a conductor is provided that is connected to the inner electrode by a thread and insulated from the outer electrode by a dielectric sleeve, the supply of electric potentials to the outer and inner electrodes is made using buses, the outer electrode has a protective dielectric casing, outer and inner electrodes are made of stainless steel.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан электроактиватор для воды, поперечный разрез.The invention is illustrated in the drawing, which shows an electroactivator for water, a cross section.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed invention are as follows.

Электроактиватор для воды включает присоединяемый к водоподводящему трубопроводу с помощью резьбы 1 электрод 2, выполняющий функции корпуса. Во внутренней полости электрода 2 размещена диэлектрическая полупроницаемая вставка 3 с винтовой канавкой, имеющей левостороннюю навивку. В центральной части электрода 2 установлен внутренний цилиндрический электрод 4, который плотно прижат к выступам 5 диэлектрической полупроницаемой вставки 3. Во впадинах 6 винтовой канавки вставки 3 выполнены отверстия 7 диаметром 0,001-0,01 мм. Для подвода электрического потенциала к внутреннему электроду 4 предусмотрен проводник 8, соединенный с внутренним электродом с помощью резьбы. Подвод электрического потенциала к внутреннему электроду 4 выполнен с помощью шины 9. Проводник 8 изолирован от электрода 2 с помощью диэлектрической втулки 10. Подвод электрического потенциала к электроду 2 выполнен шиной 11. Внутренний электрод 4 имеет входную коническую фаску 12. Электроактиватор воды снаружи закрыт защитным диэлектрическим кожухом 13.The electroactivator for water includes an electrode 2 connected to a water supply pipeline using a thread 1, which acts as a housing. In the inner cavity of the electrode 2 is placed a dielectric semi-permeable insert 3 with a helical groove having a left-hand winding. In the central part of the electrode 2, an inner cylindrical electrode 4 is installed, which is tightly pressed against the protrusions 5 of the dielectric semi-permeable insert 3. In the depressions 6 of the screw groove of the insert 3, holes 7 are made with a diameter of 0.001-0.01 mm. To supply electric potential to the inner electrode 4, a conductor 8 is provided, connected to the inner electrode by a thread. The supply of electric potential to the inner electrode 4 is made using the bus 9. The conductor 8 is isolated from the electrode 2 by the dielectric sleeve 10. The supply of electric potential to the electrode 2 is made by the bus 11. The inner electrode 4 has an input conical bevel 12. The water activator is externally closed by a protective dielectric casing 13.

Электроактиватор для воды работает следующим образом.Electroactivator for water works as follows.

Электрод 2 с помощью резьбы 1 присоединяется к водоподводящему трубопроводу, выполненному из диэлектрического материала или через диэлектрическую втулку. Выходной патрубок энергетизатора-активатора соединяется с потребителем активированной воды.The electrode 2 using thread 1 is connected to a water supply pipe made of a dielectric material or through a dielectric sleeve. The outlet pipe of the energizer-activator is connected to the consumer of activated water.

Для получения анолита - воды, имеющей положительный потенциал, к шине 9 подводится положительный потенциал, а к шине 11 - отрицательный. Включается подвод воды, при этом направляющая коническая фаска 12 ориентирует поток в винтовую канавку вставки 3. Так как винтовая канавка имеет левостороннюю направленность, поток приобретает вращательное движение против часовой стрелки, при этом структура воды изменяется, ее энергия, жизненная сила и биологическая активность возрастают. Воздействие положительного потенциала электрода 4 передается потоку воды и он получает положительный заряд. Отверстия 7 во впадинах винтовой канавки обеспечивают повышенную циркуляцию воды во внутренней полости электрода 2 и передачу электрического потенциала от электрода 4 потоку воды. Анолит, полученный от энергетизатора активатора, может использоваться для предпосевной обработки семян с целью уничтожения болезнетворных микробов и вредителей, дезинфекции почвы, для медицинских целей и т.д.To obtain anolyte - water with a positive potential, a positive potential is supplied to the bus 9, and a negative potential to the bus 11. The water supply is turned on, while the guiding conical chamfer 12 orients the flow into the screw groove of insert 3. Since the helical groove has a left-side orientation, the flow acquires a counterclockwise rotation, while the structure of the water changes, its energy, vitality and biological activity increase. The impact of the positive potential of the electrode 4 is transmitted to the water flow and it receives a positive charge. The holes 7 in the hollows of the helical grooves provide increased circulation of water in the internal cavity of the electrode 2 and the transmission of electric potential from the electrode 4 to the water flow. Anolyte obtained from the activator's energizer can be used for pre-sowing seed treatment in order to destroy pathogenic microbes and pests, disinfect the soil, for medical purposes, etc.

Для получения католита шина 9 подключается к отрицательному потенциалу, а шина 11 - к положительному. При этом все технологические процессы аналогичны, как и при получении анолита, только в этом случае электрод 4 передает потоку воды отрицательный потенциал. Вода при этом приобретает повышенную энергию и жизненную силу и при взаимодействии с живыми организмами повышает их энергию и биологическую активность.To get catholyte, bus 9 is connected to a negative potential, and bus 11 is connected to a positive one. Moreover, all technological processes are similar, as in the preparation of the anolyte, only in this case, the electrode 4 transmits a negative potential to the water flow. At the same time, water gains increased energy and vitality and, when interacting with living organisms, increases their energy and biological activity.

Основными процессами при униполярной электроактивации при катодной обработке являются электролитическое, а также гетерофазное и жидкофазное электрокатолитическое восстановление в катодной камере электрохимического реактора воды и содержащихся в ней веществ. При катодной обработке вода в течение долей секунды насыщается высокоактивными восстановителями: ОН^-, Н₂О₂ ^-, HO₂ ^-, О₂ ^-, что приводит к образованию нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов:The main processes during unipolar electroactivation during cathodic treatment are electrolytic, as well as heterophase and liquid phase electrocatolytic reduction in the cathode chamber of the electrochemical reactor of water and the substances contained therein. During cathodic treatment, water is saturated for a fraction of a second with highly active reducing agents: OH ^- , Н ₂ О ₂ ^- , HO ₂ ^- , О ₂ ^- , which leads to the formation of insoluble hydroxides of heavy metals:

Меⁿ⁺+nOH^-→Ме(ОН)n.Me ^{n +} + nOH ^- → Me (OH) n.

Кроме того, в катодной камере происходит прямое электролитическое восстановление на поверхности электрода, а также электрокатолитическое восстановление в объеме воды с участием катализаторов-переносчиков и гидратированных электронов, многозарядных катионов тяжелых металлов:In addition, in the cathode chamber there is a direct electrolytic reduction on the electrode surface, as well as electrocatolytic reduction in the volume of water with the participation of transfer catalysts and hydrated electrons, multiply charged heavy metal cations:

Меⁿ⁺+е→Me⁶, например

; Pb²⁺+2e→Pb;

.Me ^{n +} + e → Me ⁶ , for example

; Pb ²⁺ + 2e → Pb;

.

Указанные процессы снижают токсичность воды, обусловленную наличием ионов тяжелых металлов, за счет перевода их в естественную устойчивость, биологически неактивную форму существования в природе. В результате катодной обработки любая вода приобретает щелочную реакцию за счет превращения некоторой части растворенных солей в гидроксиды. Ее окислительно-восстановительный потенциал резко понижается, уменьшается поверхностное натяжение, снижается содержание растворенных кислорода, азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность, изменяется структура не только гидратных оболочек ионов, но и свободного объема воды.These processes reduce the toxicity of water due to the presence of heavy metal ions, by translating them into natural stability, a biologically inactive form of existence in nature. As a result of the cathodic treatment, any water acquires an alkaline reaction due to the conversion of some of the dissolved salts to hydroxides. Its redox potential decreases sharply, the surface tension decreases, the content of dissolved oxygen and nitrogen decreases, the concentration of hydrogen, free hydroxyl groups increases, the electrical conductivity decreases, and the structure of not only ion hydration shells, but also the free volume of water changes.

В результате образования хорошо растворимых гидроксидов натрия, калия и повышения вследствие этого рН происходит сдвиг углекислотного равновесия с образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния из находящихся обычно в исходной воде растворимых соединений этих металлов - гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов. Ионы тяжелых металлов и железа практически полностью превращаются в нерастворимые гидроксиды.The formation of readily soluble sodium and potassium hydroxides and the increase in pH result in a shift in carbon dioxide equilibrium with the formation of sparingly soluble calcium and magnesium carbonates from the usually soluble compounds of these metals - hydrocarbonates, chlorides, sulfates. Ions of heavy metals and iron are almost completely converted into insoluble hydroxides.

Перечисленные изменения в составе и структуре воды повышают ее биологическую активность - повышается всхожесть семян, энергия их прорастания, увеличивается сила роста и развития растений и плодов.The listed changes in the composition and structure of water increase its biological activity - seed germination is increased, their germination energy is increased, and the growth and development strength of plants and fruits is increased.

Так обработка семян сельскохозяйственных растений повышает их всхожесть и урожайность сельскохозяйственных культур.So the treatment of seeds of agricultural plants increases their germination and crop yields.

Claims

An electroactivator for water, comprising coaxially arranged electrodes, a semipermeable diaphragm between them, characterized in that the outer electrode is made in the form of a pipe segment and the inner one is cylindrical, the device is equipped with a potential switch, the semipermeable diaphragm is made in the form of a dielectric insert with a helical groove having left-side winding, while the tabs of the insert are tightly pressed against the inner electrode, and holes are made in the hollows of the screw groove, the inner electrode and it has a conical input chamfer, for supplying the corresponding electric potential to the inner electrode, a conductor is provided, connected to the inner electrode by a thread and insulated from the outer electrode by a dielectric sleeve, the supply of electric potentials to the outer and inner electrodes is made using buses, the outer electrode has a protective dielectric casing The outer and inner electrodes are made of stainless steel.