WO2009066151A2 - Vorrichtung zur aktivierung von flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten mit Bauein- heiten zur Reinigung, zur elektrischen Aktivierung und zur Zugabe von Mineralele- menten und -Stoffen. Sie weist einen oder mehrere Geber (5, 6) mit Anzeigesyste- men zur Kontrolle der Eigenschaften der aktivierten Flüssigkeiten auf.

Description

Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Vorrichtung kann zur Aktivierung von Flüssigkeiten und zur Bereitung von hochwertigem Trinkwasser, Wasserlösungen mit vorgegebenen mineralhaltigen Zusammensetzungen und Eigenschaften eingesetzt werden. Auch zur Erzeugung von Wasch-, Desinfektions- und keimtötenden Lösungen kann sie verwendet werden. Außerdem kann die Vorrichtung zur Umsetzung von Flüssigkeiten in einem thermo- dynamischen aktivierten Nichtgleichgewichtszustand mit Resonanz-Mikrocluster- struktur verwendet werden. Dieser Zustand ist durch eine erhöhte physikalischchemische Aktivität gekennzeichnet. Sie dient zur Intensivierung von chemischen, biologischen und physikalischen Vorgängen. Aktivierte Flüssigkeiten kommen überall da zum Einsatz, wo Antiseptika und Stimulatoren von biologischen und chemischen Vorgängen nutzbar sind. Dazu zählen zum Beispiel die Saatgutbehandlung für verschiedene Pflanzen vor dem Einpflanzen und das Bodengießen zwecks Unkrautbe- kämpfung. Weiterhin können sie zur Wachstumsbeschleunigung von Kulturpflanzen und zur Erhöhung ihres Ernteertrages eingesetzt werden. Auch zur Behandlung von Wunden bei Tieren und Menschen sowie zur Behandlung und Vorbeugung von zahlreichen Erkrankungen können die mit der Vorrichtung aktivierten Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Es sind Vorrichtungen zur Aktivierung von Flüssigkeiten mittels Elektrolyse (mit und ohne Diaphragma) bekannt (Bachir V. M. Elektrochemische Aktivierung, M.: VNIIIMT, 1992, Teil 1 , 401 S.). Dabei wurden Trinkwasser (Anlagen der Isumrud- Baureihe), Anolyt und Katholyt (Anlagen der Stel-Baureihe) erzeugt. Diese Vorrichtungen ermöglichen es, Flüssigkeiten mit vorgegebenen Eigenschaften (insbesondere mit bestimmtem Oxidations-Reduktions-Potential = Redoxpotential, pH, Mikrocluster- struktur) zu erzeugen. Jedoch weisen sie auch wesentliche Mängel auf. Während der Bereitung der aktivierten Flüssigkeiten ist kein System zur Überwachung ihrer Eigenschaften und Zusammensetzung vorhanden. Es wird ungereinigtes Leitungswasser benutzt. Im Endeffekt enthalten die aktivierten Flüssigkeiten unkontrollierbare Nebenschadstoffe. Es kommt zu einer Elektrodenbeschlagung (Kathodenablagerungen). Diese verursacht ihrerseits einen unkontrollierbaren Qualitätsverlust der erzeugten Flüssigkeiten, eine Verschlechterung des Elektrolysezellenbetriebs und eine häufige Wiederauffrischung.

Der der Erfindung am nächsten kommende Stand der Technik ist die Einrichtung I- sumrud-SI (RU 12120 U) zur Herstellung von aktivierten Flüssigkeiten (Trinkwasser, Anolyte, Katholyte, berührungslos aktivierte Flüssigkeiten). Diese Einrichtung enthält eine Vorreinigungseinheit und Einheiten zur elektrischen Aktivierung und Zugabe von Mineralelementen und -Stoffen. Die wesentlichen Mängel dieser Einrichtungen sind: Nichtvorhandensein eines Systems zur Kontrolle der Eigenschaften und Zusammensetzung der hergestellten Flüssigkeiten, Kathodenablagerungen und Bildung von verschmutzten aktivierten Medien (Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Rohwassers). Es ist Aufgabe der Erfindung, die Qualität der erzeugten Flüssigkeiten sowie die Betriebs- und Bedienungsfreundlichkeit der Anlage zu erhöhen.

Diese gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten umfasst Baugruppen für die Reinigung, die elektrische Aktivierung und die Zugabe von Mineralelementen und -Stoffen. Sie ist zudem zusätzlich mit einem oder mehreren Gebern mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Eigenschaften der aktivierten Flüssigkeiten versehen. Außerdem kann diese Vorrichtung zusätzlich mit einem oder mehreren Gebern mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Flüssigkeitseigenschaften am Einlauf der Vorrichtung ausgerüstet sein. Sie kann auch mit einem oder mehreren Gebern mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Zusammensetzung der Temperatur der Flüssigkeiten versehen sein. Außerdem kann sie zusätzlich mit Flüssigkeitserhitzern bzw. -kühlem, mit Speichern und Ultraschallaktivatoren, einer Entkeimungsbaugruppe sowie mit einem oder mehreren Entgasern versehen sein.

Die Entkeimungsbaugruppe ist vor der Reinigungseinheit angeordnet. Die Reinigungseinheit der Vorrichtung kann zusätzlich mit einem oder mehreren Feinfiltern versehen sein.

Die Rohflüssigkeit enthält nach der Reinigung unterschiedliche Nebenstoffe und Gase. Diese verursachen das Beschlagen der Elektroden mit Kathodenablagerungen und eine Verunreinigung der aktivierten Flüssigkeiten sowie die Bildung von Nebenschadstoffen (Kohlensäure, Kohlenstoff usw.). Die komplette Bestückung der Vorrichtung mit (einem oder mehreren) Gebern mit einem Anzeigesystem zur Anzeige von Flüssigkeitseigenschaften und -Zusammensetzung ermöglicht es, den Betrieb der Vorrichtung für die erzeugten Flüssigkeiten zu kontrollieren. Außerdem können Störungen und das Beschlagen der Elektroden rechtzeitig erkannt und die Elektroden wieder aufgefrischt sowie die Filterelemente ausgetauscht werden. Auch die Membranen, die Cartridgen mit den Mineralelementen und -Stoffen können ausge- tauscht und die Feedback-Systeme zur Regelung und Automatik implementiert werden.

Das Anbringen einer zusätzlichen Baueinheit für Feinreinigung und Entgasung verringert wesentlich die Kathodenablagerungen. Zudem wird die Betriebszeit der Vorrichtung ohne Wiederauffrischung verlängert und dadurch die Stabilität und die Qualität der erzeugten aktivierten Flüssigkeiten verbessert. Der Einsatz von Speichern (auch mit Heizung oder Kühlung) erweitert die Funktionsmöglichkeiten und die Anwendungseffektivität der Vorrichtung beachtlich, ohne dass ihre Leistung erhöht wird. Die Intensivierung der Aktivierungsvorgänge im Bereich von bestimmten Temperaturen erfolgt unter Aufwärmung bzw. Kühlung der Flüssigkeiten während der Erzeugung der aktivierten Flüssigkeiten. Dies erfolgt mittels Einbaus von Temperaturregelungsbauelementen in die Vorrichtung.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten mit einem Geber mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Eigenschaften und der Zusammensetzung der Flüssigkeiten,

Fig. 2 eine Vorrichtung mit zusätzlichen Baueinheiten zur Entkeimung, Entgasung und Ultraschallaktivierung samt Speicher, Erhitzer und Kühler für die Flüssigkeiten und Filter zur Feinreinigung und

Fig. 3 das Schema der Vorrichtung zur Flüssigkeitsaktivierung Isumrud-Sl (Mod. 01os).

Wie die Fig. 1 zeigt, enthält die Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten die Baueinheiten 1 und 2 zur Reinigung, eine Baueinheit 3 zur elektrischen Aktivierung (elektrischer Aktivator) und eine Baueinheit 4 zur Zugabe von Mineralelementen und -Stoffen. Diese Vorrichtung enthält auch Geber 5, 6 und 9 mit Anzeigesystemen zur Kontrolle der Eigenschaften der Flüssigkeiten (Aktivierungsstufe, pH-Wert, Redoxpotential, Temperatur T, Dielektrizitätskennzahl ε, Leitfähigkeit p usw.) und Geber 7 und 8 mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Zusammensetzung der Flüssigkeiten (Mineralelemente und -Stoffe). Die Geber 5, 7 und 9 sind am Ausgang der Vorrichtung eingebaut. Die Geber 6 und 8 sind am Einlauf der Vorrichtung vor den Reinigungseinheiten angeordnet. Die Vorrichtung kann zusätzlich mit folgenden Baueinheiten versehen werden: Baueinheiten 10 und 11 zur Entkeimung der Flüssigkeit, wie Fig. 2 zeigt. Darüber hinaus sind Filter 12 zur Feinreinigung, Entgaser 13, Speicher 14 zur Aufbewahrung der aktivierten Flüssigkeiten, Erhitzer 15 und Kühler 16 für die Flüssigkeiten und ein oder mehrere Aktivatoren 17 vorhanden. Als Geber 5, 6, 7, 8 und 9 mit einem Anzeigesystem zur Kontrolle der Eigenschaften und der Zusammensetzung von Flüssigkeiten vor und nach der Aktivierung können genormte Geber mit Anzeigesystemen (Mineralisation, Ionen- Zusammensetzung, Stoffe, Aktivierungsparameter, Redoxpotential, pH, T, ε, p) eingesetzt werden. Als Filter zur Feinreinigung 12 und als Entgaser 13 können genormte Einrichtungen auf der Basis von Membrantechnik verwendet werden. Es handelt sich dabei um osmotische Membranen, Spuren-, Selektions- und Mehrfasermembranen sowie Vakuum- und Ultra- schallentgaser sowie deren Kombinationen.

Der Speicher 14 kann mit einem System ausgerüstet sein, das einen konstanten Druck und eine konstante Temperatur aufrechterhält.

Als Beispiel für die Realisierung der vorgeschlagenen technischen Lösung gilt die Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten Isumrud-Sl (Mod. 01 os), wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Vorrichtung ist als Anzeigeeinheit für die Geber eine einheitliche separate Baugruppe 18 auf der Basis eines Doppellichtanzeigers ausgeführt. Die Vorrichtung enthält zusätzliche Baueinheiten und Baugruppen zur Betriebsautomation. Dazu zählen Hochdruckrelais 19, automatisches Absperrventil 20, Boosterpumpe 21 , Niederdruckrelais 22. Der Speicher 14 ist mit einem System zur Aufrechterhaltung von konstantem Druck ausgestattet. Die Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten funktioniert folgendermaßen:

Die Rohflüssigkeiten kommen in die Baueinheiten 1 und 2 zur Reinigung (Fig. 1). Sie fließen dabei über den Geber 6 mit dem Anzeigesystem zur Ermittlung der Eigenschaften und über den Geber 8 mit dem Anzeigesystem zur Ermittlung der Zusammensetzung der Flüssigkeiten. Nach der Reinigung werden die Flüssigkeiten zum elektrischen Aktivator 3 befördert. Hier kommt die elektrische Aktivierung der Flüssigkeiten zustande. Dabei werden vor oder nach der elektrischen Aktivierung aus der Baueinheit 4 bestimmte Stoffe zugegeben. Infolge der Beanspruchung durch das elektrische Feld (elektrische Aktivierung) kommt die Modifizierung der inneren Wasserstruktur zustande (unter normalen Bedingungen und bei Abwesenheit von äußeren Einwirkungen stellt das Wasser eine homogene isotrope Mischung von Raum- clustem, polaren Wassermolekülen und ihren ambipolaren Radikalen dar). Dabei wird das aktivierte Wasser mit seinen modifizierten Strukturen sowohl im Kathodenais auch im Anodenbereich des elektrischen Aktivators dynamisch gespeichert. Diese modifizierten Strukturen bestehen eine Zeit lang und relaxieren danach zum nicht aktivierten Rohwasser zurück, nachdem der Aktivierungsvorgang beendet ist. Die Flüssigkeiten am Ausgang des elektrischen Aktivators 3 werden mittels der Geber 5, 7 und 9 zur Ermittlung von Eigenschaften und der Zusammensetzung der Flüssigkeiten mit jeweiligen Anzeigesystemen überwacht.

Vor der Reinigung können die Flüssigkeiten durch die Baueinheiten 10 und 11 entkeimt werden (Fig. 2). Am Ausgang der Reinigungs-Baueinheiten können die Flüssigkeiten mittels Filters 12 zusätzlich nachgereinigt und mit Entgaser 13 behandelt werden. Nach der Aktivierung und Kontrolle der Eigenschaften können die Flüssigkeiten mittels Baueinheiten 15 und 16 erwärmt oder gekühlt in den Speicher 14 befördert werden.

In der Vorrichtung zur Flüssigkeitsaktivierung Isumrud-Sl (Fig. 3) fließt die Flüssigkeit (ursprüngliches Leitungswasser) zuerst durch die Filter der Vorreinigungs-Baueinheit 1. Der erste Filter (Absetzcartridgefilter) hält die mechanischen Beimischungen zu- rück. Der zweite Filter (mit aktiver Kohle) sorgt für eine Geruchsbeseitigung und entfernt das Restchlor aus dem Wasser. Der dritte Filter (aus Presskohle) entfernt organische Chlorverbindungen, unangenehmen Beigeschmack und Gerüche. Nach dem Durchfließen der drei Vorreinigungsfilter kommt das Filtrat in den Feinreinigungsfilter 12 (rückosmotische Membran). Der Porendurchmesser in dieser Membran beträgt max. 0,0001 μm. Deswegen lässt diese Membran praktisch nur Wassermoleküle und aufgelösten Sauerstoff durch. Nach dem Feinreinigungsfilter kommt das Wasser zum Entgaser 13 (Nachreinigungskohlenfilter aus Kokosraspeln). Danach fließt das gereinigte Wasser durch den Geber 6 zur Eigenschaftskontrolle (Aktivierungsstufe) und den Geber 8 zur Zusammensetzungskontrolle (Mineralisation-Konduktometer). Danach gelangt es in den elektrischen Aktivator 3. Der elektrische Aktivator der Vorrichtung lsumrud-SI (Mod. 01 os) weist eine Sonderbauweise auf und ist aus modernen Werkstoffen ausgebildet. Er hat eine Resonanzstromversorgung. Dieser elektrische Aktivator ermöglicht es, das Trinkwasser zu aktivieren, effektiv zu entkeimen, seine Struktur und sein Redoxpotential im Bereich von ca. ~ -(100...25O) mV zu verbessern. Im Endeffekt besitzt das Wasser Antioxydans-Eigenschaften. Wenn das Wasser weiter die Mineralisationsbaueinheit, den Mineralisator 4, durchströmt, wird es mit den für den menschlichen Organismus bekömmlichen Spurenelementen Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, I^" , Se gesättigt. Danach wird das aktivierte und mineralisierte Wasser durch den Geber 5 zur Ermittlung der Eigenschaften (Aktivierungsstufe) und den Geber 7 zur Ermittlung der Zusammensetzung (Mineralisation-Konduktometer) befördert. Im Speicherbehälter 14 wird es dann gesammelt und über das Hochdruckventil 19 und einen Hahn abgeleitet. Das Antioxydanswasser wird im Speicherbehälter 14 unter einem Druck bis 2,5 bar gesammelt. Wird kein Wasser dabei abgeleitet, so bleibt sein Redoxpotential mindestens 3 Tage lang erhalten.

Die Signale von den Eingangsgebern 5 und 6 für die Eigenschaftskontrolle und den Ausgangsgebern 7 und 8 für die Zusammensetzungskontrolle werden durch Steuerwerke (Controller) des elektrischen Aktivators 3 bearbeitet. Sie geben dem Verbraucher die Informationen über die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung mittels der Anzeige 18 in Form von 3 Doppel-LEDs an. Dabei bedeuten Grün in Ordnung und Rot eine Abweichung von der Norm. Die drei LEDs melden die Qualität der Reinigung, der Aktivierung und der Mineralisation des aktivierten Wassers.

Die Alarm-LED-Einheit zeigt rechtzeitig Betriebsstörungen des elektrischen Aktivators sowie auszutauschende Cartridges und die Nachfüllung der Mineralzusatzstoffe an.

Die Hochdruckrelais 19, das automatische Absperrventil 20, die Boosterpumpe 21 und das Niederdruckrelais 22 stellen den ununterbrochenen automatischen Betrieb der Vorrichtung sicher. Voraussetzung dafür ist, dass der erforderliche Druck im Leitungsnetz und Strom vorliegen. Fällt die Wasserversorgung aus dem Leitungsnetz aus, so sperrt das Absperrventil 20 den Wasserauslauf aus der Vorrichtung, und das Wasser im Speicherbehälter wird zurückgehalten.

Als Mineralisationsgeber wurden Typenkonduktometer der Aktivierungsgeber verwendet, nämlich Geber der Aktivierungsstufe gemäß der russischen Anmeldung Nr. 2007127132 vom 16.07.2007. Bei vergleichbaren Kennwerten der elektrischen Aktivierung (Energieaufwand, Leistung) hat die bekannte Vorrichtung bereits nach 24 Stunden ununterbrochenen Betriebs die Wasseraktivierung (d. h. die Verbesserung von Redoxpotential) beendet. Die Kathoden waren mit Kathodenablagerungen beschlagen. Die angemeldete Vorrichtung funktionierte dagegen auch drei Monate später noch ungestört. Es sei nur noch bemerkt, dass die rote LED des Anzeigesystems 18 nach diesen drei Monaten die erforderliche Nachfüllung von mineralischem Zusatzstoffen meldete.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur Aktivierung von Flüssigkeiten mit Baueinheiten zur Reinigung, zur elektrischen Aktivierung und zur Zugabe von Mineralelementen und -Stoffen, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Geber (5, 6) mit Anzeigesystemen zur Kontrolle der Eigenschaften der aktivierten Flüssigkeiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Geber (6, 8) mit Anzeigesystem zur Kontrolle der Eigenschaften der Flüssigkeiten am Einlauf der Vorrichtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (1 , 2) zusätzlich mit einem oder mehreren Feinrei- nigungsfiltern (12) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (1 , 2) zusätzlich mit einem oder mehreren Entgasern (13) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Geber (7, 8) mit Anzeigesystem zur Kontrolle der Zusammensetzung der Flüssigkeiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Geber mit Anzeigesystem zur Temperaturüberwachung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Erhitzer (15) bzw. mindestens einen Kühler (16) der Flüssigkeiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Speicher (14).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens einen Ultraschall-Aktivator (17).

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohflüssigkeit den Baueinheiten (1 , 2) zur Reinigung zuführbar ist, dass die Rohflüssigkeit über einen Geber (6) mit Anzeigesystem zur Ermittlung der Eigenschaften und über einen Geber (8) mit Anzeigesystem zur Ermittlung der Zusammensetzung der Flüssigkeiten zuführbar ist, dass nach der Reinigung die Flüssigkeiten einem elektrischen Aktivator (3) zur Aktivierung zuführbar sind, dass vor oder nach der Aktivierung der Flüssigkeiten aus einer Baueinheit (4) bestimmte Mineralisierungselemente und -Stoffe zugebbar sind und dass die aktivierten Flüssigkeiten am Ausgang des Aktivators (3) mittels Gebern (5, 7, 9) zur Ermittlung der Eigenschaften und der Zusammensetzung der Flüssigkeiten mit geringen Anzeigesystemen überwachbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Reinigung die Flüssigkeiten über Baueinheiten (10, 11) entkeimbar sind, dass am Ausgang der Reinigungseinheiten (1 , 2) die Flüssigkeiten mittels Filter (12) einer Feinreinigung nachvollzogen und über einen Entgaser (13) nachbehandelbar sind und dass nach der Aktivierung und Eigenschaftskontrolle die Flüssigkeiten über Erhitzer (15) oder Kühler (16) erwärmbar oder kühlbar und in einem Speicher (14) sammelbar sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeiten mittels eines Ultraschall-Aktivators (17) aktivierbar sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Filter (12) zur Feinreinigung und als Entgaser (13) genormte Einrichtungen auf der Basis von Membrantechnik eingesetzt sind und dass es sich um osmonische Membranen, Spuren- und Mehrfasermembranen, Vakuumentgaser und Ultraschallentgaser sowie ihre Kombinationen handelt.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (14) mit einem System versehen ist, das einen konstanten Druck und eine konstante Temperatur aufrecht erhält.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorreinigungs-Baueinheit (1) einen ersten Filter (Absetzungscartrid- gefilter) zum Zurückhalten von mechanischen Beimischungen aufweist, dass ein zweiter Filter (mit aktivierter Kohle) zur Geruchsbeseitigung dient und Restchlor aus dem Wasser entfernt und dass ein dritter Filter (aus Presskohle) organische Chlorverbindungen, unangenehmen Beigeschmack und Gerüche entfernt.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) der Feinreinigung als rückosmotische Membran ausgebildet ist und einen Porendurchmesser von maximal 0,0001 μm aufweist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser nach der Aktivierung Antioxydans-Eigenschaften aufweist und nach der Mineralisierung mit Spurenelementen Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, I^" , Se gesättigt ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochdruckrelais (19), ein automatisches Absperrventil (20), eine Boosterpumpe (21) und ein Niederdruckrelais (22) einen ununterbrochenen automatischen Betrieb der Vorrichtung sicherstellen, vorausgesetzt der erforderliche Druck im Leitungsnetz und der Strom liegen vor, und dass bei einem Ausfall der Wasserversorgung das Absperrventil (20) den Wasserauslauf aus der Vorrichtung sperrt und das Wasser in dem Speicher (14) zurückbehält.