Повышение эффективности трубчатых проточных биоактиваторов

УДК 621.357,351.778

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРУБЧАТЫХ ПРОТОЧНЫХ БИОАКТИВАТОРОВ

В. А. РУДЕНОК, А. А. СОЛОВЬЕВ

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, Ижевская медицинская академия, Ижевск, Россия

АННОТАЦИЯ. Уровень электрохимической активации определяют разные факторы, в том числе профиль электродов. Предложен звездчатый профиль внутреннего электрода для бытовых активаторов типа «Изумруд» (Патент РФ № 2163570, 2001г.). Доказано, что этот профиль создает большее число видов неравновесных частиц, чем стандартный профиль.

Методом биоэлектрического тестирования изучена физиологичность воды, получаемой из электролизера (Патент РФ № 2123692, 1998 г.).

Доказана эффективность нового профиля при получении воды из анода и от катода, отсутствие цитотоксического эффекта в изученных растворах. Установлен более высокий уровень активации живых клеток при использовании катодной жидкости от прибора со звездчатым профилем электрода.

Биологическая активность воды и водных растворов определяется присутствием в ней неравновесных частиц - продуктов модификации ее молекул.

Электрохимическая активация меняет спектр этих частиц и кластерную организацию воды. Анолит характеризуют положительные значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и высокая дезинфицирующая способность. Наличие хлора делает анолит условно токсичным. Однако, цитологический эффект снижен при использовании нейтрального анолита [1,2].

Катодная активация способствует появлению у воды адаптогенных свойств [3]. Доказано повышение устойчивости животных к действию токсических веществ при употреблении католита [1]. Среди механизмов адаптогенного действия католита представляет интерес его антиоксидантное действие, участие в восстановительных биохимических реакциях [4]. Повышение уровня жизнеспособности клеток в католите доказано с использованием приоритетных методик [3].

Указанные направления электрохимической активации воды (ЭХАВ) используют в бытовых аппаратах серии «Изумруд».

В процессе электрохимического воздействия на воду в аппаратах, например типа «Изумруд-Кристалл» и др. происходит ее очистка от нежелательных примесей. Кроме того, в воде накапливается определенное количество неравновесных частиц, что трактуется как повышение ее биологической активности. Появление той или иной частицы в растворе определяется величиной электродного потенциала электролизера, в котором происходит обработка воды. Применяющиеся в аппаратах «Изумруд» проточные электрохимические трубчатые модули типа ПЭМ представляют собой в поперечном сечении коаксиальную систему электродов типа «труба в трубе». Такое расположение электродов обеспечивает формирование эквипотенциальной поверхности рабочей части как катода, так и анода проточного модуля. Поскольку в процессе электролиза образование любой частицы на поверхности электрода происходит при строго определенном значении электродного потенциала (см. таблицу), следует ожидать образования ограниченного количества видов неравновесных частиц. Очевидно, и биологическая активность воды, обработанной в условиях эквипотенциальной поверхности электродов, должна быть невысокой.

Таблица. Потенциалы анодных и катодных процессов в воде

Анодные Катодные

Процесс Потенциал, мВ

Н2О-ё^НО0+Н" +2,38 202+2Н2+2ё—>Н202+201Т -0,01

02+Н20-2ё-Ю3+2Н+ +2,005 02+Нн+ё->Н02 -0,046

ОН -ё—»НО° +1,985 02+Н20+2ё—*Н02+0Н' -0,076

2Н20-2ё—»2Н++Н202 +1,77 02+Н++ё—>Н02 -0,13

3 Н20-6ё—Ю3+6Н+ + 1,511 Н20'+Н20+ё—ЮН°+20Н' -0,24

0,+20Н -2ё—Ю3+Н20 + 1,246 - -

2Н,0-4ё—Ю2+4Н+ +1,229 2Н++2ё—»Н2 -0,414

ЗОН'-2ё—>Н02+Н20 +0,867 02+ё—>-02' -0,5 6

3 ОН'-2ё—*Н02'+Н20 +0,88 2Н20+2ё—>Н2+20Н' -0,828

20Н'-4ё—Ю2+2Н* +0,815

Н202-2ё—Ю2+2Н+ +0,682

40Н'-4ё—Ю2+2Н20 +0,401

ОН'+Н02'-ё—Ю2'+Н20 +0,4

В данной работе исследована возможность повышения биологической активности воды путем расширения области потенциалов электродов, воздействующих на водный поток. Это достигается изменением профиля поперечного сечения внутреннего электрода [5].

Профиль сечения выполнен в виде правильного многоугольника многолучевой звезды. При такой конструкции внутреннее пространство электролизера как бы распадается на ряд симметричных секторов, в каждом из которых расстояние между электродами линейно изменяется от минимума у вершины луча к максимуму у ее впадины.

Важной характеристикой конструкции такого электролизера является соотношение между максимальным и минимальным значениями межэлектродных расстояний, что определяет соотношение плотностей тока на различных участках электродной поверхности, в частности, на вершине фигуры поперечного сечения, и на ее впадине. Значения электродных потенциалов в этих точках, определяемых плотностью тока, обеспечивают протекание той или иной электродной реакции, вызывающей появление неравновесных частиц.

Таким образом, на отдельных элементах многоугольника происходит линейное разворачивание потенциала, и каждой неравновесной частице соответствует свой участок электродной поверхности. Очевидно, что и на цилиндрической поверхности противоположно заряженного электрода будет наблюдаться регулярная эволюция значений электродного потенциала. Следовательно, и на этой поверхности будут формироваться локальные участки, на которых преимущественно протекает электродный процесс, потенциал которого соответствует потенциалу участка электродной поверхности. Такое пространственное разделение различных процессов приводит к тому, что на выходе из реактора различные типы частиц представлены в сопоставимых концентрациях, что и обеспечивает повышенные уровни электрохимической активации (ЭХА) и биологической активности воды. Следовательно, изменением величины силы электрического тока через электролизер, а также выбором соотношения максимального значения межэ-лектродного расстояния к минимальному можно обеспечить образование заданного набора типов активных частиц.

Биологическую активность воды определяли по разработанной нами методике [6]. При этом использован цитологический экспресс-биотест. В качестве тестовых клеток брали растительные клетки без целлюлозной оболочки, способные к размножению только в экологически чистой воде. Эффективность биоактивации в новом электролизере сравнивали с активацией в стандартном трубчатом электролизере. Было выявлено, что вода, обработанная звездчатым модифицированным электролизером, имеет достоверную и значительную биоактивацию по сравнению со стандартной обработкой.

Рис. Зависимость электрофизиологического показателя (амплитуды биокинетики) от профиля электрода электролизера

В первый период исследования уровень активации воды с модифицированным электролизером превышал почти в 2 раза уровень стандартного (4,9 - стандартный, 9,8 - модифицированный).

Таким образом, расширение разнообразия активированных частиц воды, обеспечиваемое звездчатым электролизером оправдано с позиций положительного влияния на клетку, биосубстраты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Торопков В.В., Пересыпкин О.И., Альтшуль Э.Б., Труш М.В., Торопкова Е.В. К вопросу биологического действия электрохимически активированных растворов. -Первый международный симпозиум. Электрохимическая активация... М., 1997.

С.52-53.

2. Соловьев А.А., Голендухин А.Н., Глушкова Т.Г., Людков Г.Г. Токсичность дезинфицирующих средств... - Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация... М., 1999. 4.1. С. 69-74.

3. Соловьев А.А., Голендухин А.Н., Глушкова Т.Г., Людков Г.Г. Экспресс - метод определения физиологичности воды. - Первый международный симпозиум. Электрохимическая активация... М., 1997. С. 78-80.

4. Прилуцкий В.И., Бахир В.М. Каталитические свойства активированного католита. -Первый международный симпозиум. Электрохимическая активация. М., 1997. С. 45-47.

5. Патент РФ № 2163570, 2001. - Активатор. Авторы: Руденок В.А., Березкин С.В., Ко-вязин Ю.В.

6. Патент РФ № 212692, 1998. - Способ определения качества воды. Авторы: - Соловьев А.А., Голендухин А.Н., Людков Г.Г.

SUMMARY. The level of electrochemical activation depends on various factors. One ot such factors is the type ot electrode that is being used, for general activators we suggested the type of electrode that is being used. For general activators we suggested the use of star-like internal electrode called "Emerald" (Patent given by Russian Federation №2163570, 2001). It has been proven that this type of creating a great variety of particles when compared to the standard electrode.

Using the method of biological Testing we have studied the physiology of wafer produced in electrolysis ruastion (Patent given by Russian Federation №2123692, 1998). It has been found that in the production of the star-like cathode and anode electrodes there were no known cytotoxic effects exhibited by the solution. Thus using a solution generated by the star-like internal electrode was established to have a higher level ot bioactivation of liven cells.