УСТРОЙСТВО АКТИВАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для активации жидкостей и может быть использована для приготовления высококачественной питьевой воды, водных растворов с заданным минеральным составом и свойствами, получения моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов. Устройство может быть использовано для перевода жидкостей в термодинамическое неравновесное активированное состояние с резонансной микрокластерной структурой, характеризующееся повышенной физико-химической активностью, для интенсификации химических, биологических и физических процессов. Активированные жидкости могут быть использованы во всех случаях, где полезны антисептики и стимуляторы биологических и химических процессов. Например, для обработки семян различных растений перед посадкой, для полива почвы с целью уничтожения сорняков, ускорения роста культурных растений и повышения их урожайности, а также для обработки ран у животных и человека, для лечения и профилактики широкого спектра заболеваний.
Известны устройства (Бахир В.М. Электрохимическая активация. М.: ВНИИИМТ, 1992, ч.1, 401 с.) для активации жидкостей на основе электролиза (с диафрагмой и без), получения питьевой воды (установки серии "Изумруд"), анолита и католита (установки серии "Стэл"). Эти устройства позволяют получать жидкости с заданными свойствами (в частности, окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), рН, микрокластерной структурой), но имеют существенные недостатки. В процессе приготовления активированных жидкостей отсутствует система контроля их свойств и состава и используется неочищенная водопроводная вода. В результате, активированные жидкости содержат неконтролируемые побочные вредные вещества, происходит зарастание электродов (катодные отложения), что в свою очередь приводит к неконтролируемому ухудшению качества получаемых жидкостей, работы электролизеров и неудобству их эксплуатации (частой регенерации).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство "Изумруд-СИ" (Полезная модель РФ №12120, C02F 1/46, 1999, http://www.ikar.udm.ru/sch_ob.htm) для приготовления активированных жидкостей (питьевой воды, анолитов, католитов, бесконтактно активированных жидкостей), содержащее узел предварительной очистки, узлы электроактивации и добавления минеральных элементов и веществ. К существенным недостаткам устройства относятся: отсутствие системы контроля свойств и состава приготовляемых жидкостей, катодные
отложения, получение загрязненных активированных сред (зависимость от состава исходной воды).
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение качества получаемых жидкостей, удобства эксплуатации и обслуживания устройства за счет предотвращения зарастания электродов катодными отложениями и засорения диафрагм.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство активации жидкостей, включающее узлы очистки, электроактивации, добавления минеральных элементов и веществ, дополнительно снабжено одним или более датчиком с системой индикации для контроля свойств активированных жидкостей. Кроме того, оно может быть дополнительно снабжено одним или более датчиком с системой индикации для контроля свойств жидкостей на входе устройства, а также одним или более датчиком с системой индикации для контроля состава и температуры жидкостей. Устройство может быть дополнительно снабжено нагревателями и/или охладителями жидкостей, накопителями, ультразвуковыми активаторами, узлом обеззараживания, расположенным перед узлом очистки, а также одним или более дегазатором. Узел очистки устройства может быть дополнительно снабжен одним или более фильтром тонкой очистки.
Содержащиеся в исходной жидкости после очистки различные побочные вещества и газы приводят к зарастанию электродов катодными отложениями, загрязнению активированных жидкостей и к образованию побочных вредных веществ (углекислоты, углерода и т.д.). Поэтому введение в устройство датчиков (одного или более) с системой индикации свойств и состава жидкостей позволяет проводить контроль работы устройства получаемых жидкостей, во время обнаруживать неисправности, зарастание электродов, проводить регенерацию электродов и замену фильтрующих элементов, мембран, картриджей с минеральными элементами и веществами, вводить системы обратной связи для регулирования и автоматики.
Введение дополнительного узла тонкой очистки и дегазации существенно уменьшает катодные отложения и увеличивает время работы устройства без регенерации, стабильность и качество получаемых активированных жидкостей.
Использование накопителей, в том числе с подогревом или охлаждением, значительно расширяет функциональные возможности и эффективность использования установки без увеличения ее производительности. При нагреве или охлаждения жидкостей в процессе получения активированных жидкостей, путем введения в устройство элементов для регулирования температуры, в области определенных температур происходит интенсификация процессов активации.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство активации жидкостей, содержащее датчики с системой индикации контроля свойств и состава жидкостей; на фиг.2 - устройство, содержащее дополнительно узлы обеззараживания, дегазации и ультразвуковой активации, накопители, нагреватели, охладители жидкостей и фильтр тонкой очистки; на фиг.3 - схема устройства активации жидкостей "Изумруд-СИ" (мод.01os).
Устройство активации жидкостей (фиг.1) содержит узлы 1 и 2 очистки, узел 3 электроактивации (электроактиватор), узел 4 добавления минеральных элементов и веществ, а также датчики 5, 6 и 9 с системами индикации для контроля свойств жидкостей (степени активации, рН, ОВП, температуры Т, диэлектрической проницаемости ξ, проводимости ρ и т.п.) и датчики 7 и 8 с системой индикации для контроля состава жидкостей (минеральных элементов, веществ). Датчики 5, 7, 9 установлены на выходе устройства, а датчики 6 и 8 - на входе устройства перед узлами очистки. Устройство может быть дополнительно снабжено узлами 10 и 11 обеззараживания жидкости (фиг.2), фильтром 12 тонкой очистки, дегазатором 13, накопителем 14 для хранения активированных жидкостей, нагревателем 15 и охладителем 16 жидкостей, а также одним или более ультразвуковым активатором 17. В качестве датчиков 5, 6, 7, 8 и 9 с системой индикации для контроля свойств и состава жидкостей до и после активации могут быть использованы типовые датчики и системы индикации (минерализации, ионного состава, веществ, параметров активации, ОВП, рН, Т, ξ, ρ). В качестве фильтров тонкой очистки 12 и дегазаторов 13 могут быть использованы типовые устройства на основе мембран - осмотических, трековых, селективных, половолоконных; вакуумных и ультразвуковых деаэраторов; их комбинаций (http://mech-e.info/ref/vakyymn6h_dea8ratorah.html, http://www.chem.msu.su/rus/journals/membranes/25/ref0193.html). Накопитель 14 может быть оснащен системой, поддерживающей постоянное давление и постоянную температуру.
Примером реализации предлагаемого технического решения является устройство активации жидкостей "Изумруд-СИ" (мод.01os) (фиг.3). В нем узел индикации датчиков выполнен в виде единого отдельного блока 18 на основе сдвоенных светоиндикаторов. Устройство содержит дополнительные узлы и блоки для автоматизации работы - реле высокого давления 19, автоматический отсечной и запорный клапан 20, бустерный насос 21, реле низкого давления 22. Накопитель 14 снабжен системой поддержания постоянного давления.
Устройство активации жидкостей работает следующим образом. Исходные жидкости поступают на узлы 1 и 2 очистки (фиг.1) через датчики с системой индикации 6
для определения свойств жидкости и 8 для определения состава жидкостей. После очистки жидкости подаются на электроактиватор 3, в котором происходит электроактивация жидкостей с добавлением веществ до или после электроактивации от узла 4. В результате воздействия электрического поля (электроактивации) происходит модификация внутренней структуры воды (в нормальных условиях и при отсутствии внешних воздействий вода представляет собой однородную изотропную смесь объемных кластеров, полярных молекул воды и ее амбиполярных радикалов). При этом как в катодной, так и в анодной зоне электроактиватора происходит динамическое накопление активированной воды с модифицированными структурами, которые сохраняются в течение некоторого времени, когда эти структуры релаксируют к исходной неактивированной воде после прекращения процесса активации. Жидкости на выходе электроактиватора 3 контролируются с помощью датчиков 5, 7 и 9 определения свойств и состава жидкостей с соответствующими системами индикации.
Жидкости перед очисткой могут быть обеззаражены с помощью узлов 10 и 11 (фиг.2), а на выходе узлов очистки дополнительно очищены фильтром 12 тонкой очистки и обработаны дегазатором 13. После активации и контроля свойств жидкости могут быть нагреты или охлаждены с помощью узлов 15 и 16, а также поступать в накопитель 14.
В устройстве активации жидкостей "Изумруд-СИ" (фиг.3) жидкость (исходная водопроводная вода) сначала проходит через фильтры узла 1 предварительной очистки. Первый фильтр (осадочный картридж-фильтр) задерживает механические примеси, второй фильтр (с активированным углем) устраняет запах и удаляет из воды остаточный хлор, третий фильтр (из прессованного угля) удаляет хлорорганические вещества, неприятные привкусы и запахи. После прохождения трех фильтров предочистки фильтрат поступает на фильтр 12 тонкой очистки (обратноосмотическую мембрану). Диаметр пор мембраны не превышает 0,0001 микрометра, поэтому она пропускает практически лишь молекулы воды и растворенный кислород. После фильтра тонкой очистки вода поступает на дегазатор 13 (угольный пост-фильтр из кокосовой стружки). Затем очищенная вода проходит через датчики контроля свойств (6, степени активации) и состава (8, минерализации - кондуктометр) и поступает на электроактиватор 3. Электроактиватор установки "Изумруд-СИ" (мод.01os) специальной конструкции, из современных материалов, с резонансным источником питания, позволяет активировать суперпресную воду, эффективно обеззараживать, улучшать структуру и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) в сторону его отрицательных значений на уровне ~ -(100...250) мВ. В результате вода приобретает свойства антиоксиданта. Далее, при прохождении через узел минерализации - минерализатор 4 вода насыщается полезными
++
++
-
для организма человека микроэлементами Са, Mg, I, Se. Проходя через датчики контроля свойств (5, степени активации) и состава (7, минерализации - кондуктометр) активированная и минерализованная вода далее собирается в накопительный бак 14 или отбирается через реле 19 высокого давления и кран. Антиоксидантная вода, набранная в накопительный бак 14 под давлением до 2,5 бар, при условии отсутствия отбора, сохраняет свой отрицательный ОВП не менее 3-х суток.
Сигналы от входных и выходных датчиков свойств 5, 6 (степени активации) и состава 7, 8 (минерализации) обрабатываются контроллерами электроактиватора 3 и дают информацию потребителю о правильном функционировании установки через систему индикации 18 в виде светоиндикации 3-х сдвоенных светодиодов: зеленый цвет - норма, красный цвет - отклонение от нормы. Три светодиода сигнализируют о качестве очистки, активации и минерализации активированной воды.
Светодиодный блок сигнализации вовремя укажет на неисправность электроактиватора и необходимость замены картриджей и заливки минеральных добавок.
Реле 19 высокого давления, автоматический отсечной и запорный клапан 20, бустерный насос 21 и реле 22 низкого давления обеспечивают круглосуточную автоматическую работу установки при наличии давления в водопроводной сети и электричества. В случае прекращения подачи воды из централизованной сети, отсечной клапан 20 блокирует выход воды из установки и сохраняет воду в накопительном баке.
Возможность достижения положительного технического результата при реализации предлагаемой полезной модели, в сравнении с показателями устройства-прототипа "Изумруд-СИ" (мод.03), подтверждена примером электроактивации жидкости с помощью предпочтительного варианта устройства для обработки воды (фиг.3) "Изумруд-СИ" (мод.01os). В качестве датчиков минерализации использовались типовые кондуктометры датчиков активации - датчики степени электроактивации по заявке №2007127132 от 16.07.2007. При сравнимых параметрах электроактивации (энергозатраты, производительность) уже через сутки непрерывной работы устройство-прототип перестало активировать воду (сдвигать ОВП в сторону отрицательных значений), произошло зарастание катодов - катодными отложениями. Заявленное устройство продолжало работать исправно и через три месяца. Можно лишь отметить, что через три месяца работы устройства мигающий красный цвет светодиода системы индикации 18 указал на необходимость заливки минеральных добавок.