ГЕНЕРАТОР КОЛЛОИДНОГО СЕРЕБРА

Полезная модель относится к области электрохимической технологии обработки воды с обеззараживанием и может быть использована при разработке устройств для получения воды, обогащенной ионами серебра в медицинских целях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор коллоидного серебра (ионатор) для обработки воды ионами серебра (Свидетельство на полезную модель, №12825 РФ, 7 МПК C02F 1/32, 1/46, опубл. 10.02.2000, Бюл. 4), содержащий источник тока, электроды, из которых, по крайней мере, анод выполнен из серебра, логический блок, соединенный с таймером, блоком индикации и выходом блока контроля, подключенного входами к электродам, ключевой элемент, у которого входы подключены к выходам источника тока, выходы - к электродам, и управляющий вход - к выходу логического блока, соединенного своими входами с выходами задатчика концентрации.
Основными недостатками ионатора-прототипа являются: отсутствие контроля протекания процесса ионизации воды и низкая эффективность обогащения воды ионами серебра, поскольку значительная часть ионов, будучи по удельному весу значительно тяжелее воды, оседает на дне электролизера.
Данное явление подтверждается экспериментально полученными фотоснимками (фигура 1), отображающими динамику процесса электролиза. В отсутствие перемешивания обрабатываемой воды хорошо заметен (фигура 1а) ниспадающий от центрального серебряного электрода опалесцирующий поток коллоидного серебра, по внешнему виду напоминающий струю сигаретного дыма. Также видно, что осевшее в электролизере коллоидное серебро частично покрыло придонную область. В дальнейшем (фигура 1б) коллоидное серебро полностью закрыло дно электролизера, образовав отчетливо заметный сравнительно тонкий слой. При этом боковая подсветка электролизера лучом лазерной указки рассеивается только на ниспадающем потоке коллоидных частиц (положительно заряженных ионов), что выглядит как светящаяся на потоке точка, и абсолютно незаметна в основном объеме электролизного раствора. В данном случае абсолютная прозрачность раствора показывает, что концентрация серебра в нем существенно меньше порогового значения 500 мкг/л, когда лазерный луч начинает рассеиваться на коллоидных частицах по всему объему раствора и становится хорошо заметным.
Фигура 1в иллюстрирует завершение процесса электролиза при получении раствора с требуемой концентрацией 40 мг/л, когда напряжение от электродов отключено, поток коллоидных частиц заметно слабее, поскольку он соответствует «хвосту» процесса, но придонный слой коллоидного серебра по крайней мере на порядок толще, чем наблюдаемый на фигуре 1б.
Фигура 1г соответствует моменту времени непосредственно после осторожного извлечения картриджа из электролиза. Вопреки осторожности придонный слой серебра пришел в движение, и после дополнительного перемешивания равномерно распределился по всему объему электролизера.
Несмотря на незначительную продолжительность описанного эксперимента (примерно 20 мин), отчетливо видно, что в отсутствие перемешивания часть перешедшего в воду серебра осела на дне и стенках электролизера, образовав хорошо заметную окисную пленку. При многократном повторении процесса пленка утолщается и приобретает темно-серый цвет, как это показано на фото (фигура 2), где для сравнения также представлен рабочий стакан электролизера в генераторе коллоидного серебра, содержащем устройство перемешивания воды. Показанная особенность процесса электролиза в отсутствие перемешивания раствора подтверждает реальность неэффективного расходования серебряного электрода в электролизере, и что более важно, занижения реально полученной концентрации раствора по сравнению с расчетной, поскольку часть серебра вместо перехода в раствор оседает на стенках электролизера. Данный недостаток присущ прототипу заявляемого устройства.
Помимо этого, в специальной литературе [1] показано, что не аналитическое применение кулонометрического метода анализа в электрохимии (приготовление стандартных растворов, определение толщины металлических покрытий и пр.) ввиду высокой прецизионности самого метода является эталоном определения массы переходящего в раствор материала электродов и наоборот - из раствора на электроды, однако такое утверждение справедливо лишь при условии эффективной стабилизации тока электролиза, которая в прототипе отсутствует.
Задачами, решаемыми заявляемой полезной моделью, явились повышение эффективности перехода ионов серебра в воду и обеспечение контроля за протеканием процесса ионизации воды.
Решение указанных задач достигнуто тем, что в известном генераторе коллоидного серебра, содержащем электролизер, последовательно соединенные источник тока, ключевой элемент и анод, выполненный из серебра, дополнительно введены электродозирующее устройство, пульт управления, устройство перемешивания воды, индикатор стабилизированного тока электролиза и катод, выполненный из пищевой нержавеющей стали с перфорационными отверстиями, внутри которого установлен анод, при этом первый вход электродозирующего устройства соединен с выходом источника тока, а второй вход электродозирующего устройства соединен с выходом пульта управления, кроме того, первый выход электродозирующего устройства соединен с объединенными входом ключевого элемента и первым входом устройства перемешивания воды, а второй выход электродозирующего устройства соединен с объединенными вторым входом устройства перемешивания воды и входом катода, в то же время выход ключевого элемента соединен с входом индикатора стабилизированного тока, и выход индикатора стабилизированного тока соединен с входом анода.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что введение в состав генератора коллоидного серебра устройства перемешивания воды обеспечивает ее непрерывную циркуляцию в электролизере относительно электродов, а введение индикатора стабилизированного тока электролиза позволяет контролировать процесс ионизации. При непрерывной циркуляции воды в электролизере повышается эффективность перехода ионов серебра в воду, т.к. не происходит их оседание на дно электролизера. В случае нарушения электрической связи между источником тока и электродами, а также истощения анода процесс ионизации прекращается, о чем будет свидетельствовать отсутствие свечения индикатора стабилизированного тока электролиза.
Схема генератора коллоидного серебра приведена на фигуре 3, где обозначено: 1 - источник тока; 2 - электродозирующее устройство; 3 - пульт управления; 4 - устройство перемешивания воды; 5 - ключевой элемент; 6 - индикатор стабилизированного тока электролиза; 7 - электролизер; 8 - анод (центральный электрод); 9 - катод (наружный электрод).
Индикатор стабилизированного тока электролиза 6 предназначен для контроля протекания тока через электролизер.
Назначение устройства перемешивания воды 4 ясно из его названия.
Работа генератора коллоидного серебра происходит следующим образом. Для получения воды, обогащенной ионами серебра, в электролизер 7 наливают воду. С пульта управления 3 на электродозирующее устройство 2 подают сигнал, по которому устанавливается режим работы генератора, при котором достигается требуемая концентрация серебра в растворе. В зависимости от выбранного режима работы электродозирующее устройство 2 обеспечивает подачу питающего напряжения в устройство перемешивания воды 4 и на ключевой элемент 5 в течение времени, необходимого для получения раствора с заданной концентрацией серебра. Ключевой элемент 5 преобразует постоянное напряжение в постоянный стабилизированный ток, который через индикатор стабилизированного тока электролиза 6 поступает на центральный электрод 8 и начинается процесс электролиза. При этом устройство перемешивания воды 4 производит перемешивание воды в электролизере 7, благодаря которому вода циркулирует через перфорационные отверстия наружного электрода 9 вблизи центрального электрода 8 препятствуя оседанию ионов серебра, отделившихся от центрального электрода 8 под действием внешнего электрического поля, на дно электролизера 7.
По истечении заданного времени электродозирующее устройство 2 отключает питающее напряжение от устройства перемешивания воды 4 и ключевого элемента 5. Раствор с заданной концентрацией серебра готов.
В качестве индикатора стабилизированного тока электролиза 6 может быть использован, например, светодиод, отсутствие свечения которого показывает, что ток через электролизер не протекает, т.е. отсутствует процесс ионизации воды.
Устройство перемешивания воды 4 может быть выполнено, например, с использованием микроэлектродвигателя и винтовой насадки, установленной на его валу. В процессе электролиза опускают в воду винтовую насадку, которая за счет вращения обеспечивает циркуляцию воды относительно электродов 8 и 9. Сам микроэлектродвигатель может быть установлен на крышке электролизера 7.
Таким образом, в предлагаемом устройстве реализована возможность гарантированного получения раствора серебра в воде с точным соблюдением заданной концентрации. Это достигнуто за счет автоматического перемешивания воды в электролизере в процессе ионизации и непосредственного контроля самого процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агасян П.К., Хамракулов Т.К. Кулонометрический метод анализа. - М.: Химия, 1984.