Спосіб приготування ультрапрісної води господарсько-питного призначення

Реферат: Винахід належить до технології приготування штучно мінералізованої (ремінералізованої) води господарсько-питного призначення і може бути використаний в різних галузях народного господарства - в техніці, медицині, в харчовій і косметичній промисловостях, сільському господарстві та ін. Відповідно до заявленого способу вихідну воду демінералізують і поділяють на дві частини. В першу частину вводять MgSO 4 в кількості, що забезпечує вміст катіонів 2+ 2 Mg =20-25 мг/л і аніонів SO4 =80-100 мг/л і піддають електроактивації, отриману таким чином електроактивовану воду з окислювально-відновним потенціалом 5-500 mV змішують з другою частиною демінералізованої води при їх співвідношенні (5-30):(70-95) відповідно, доводять рН до 6,5-6,9, а отриманий водний розчин мінералізують шляхом введення MgSO4, ZnSO 4, Li2SO4, Cr2(SO4)3 і KС1. Заявлений спосіб забезпечує одержання ультрапрісної води підвищеної якості із зниженим показником жорсткості. UA 98544 C2 (12) UA 98544 C2 UA 98544 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології приготування штучно мінералізованої (ремінералізованої) води господарсько-питного призначення і може бути використаний в різних галузях народного господарства - в техніці, медицині, в харчовій і косметичній промисловостях, сільському господарстві та ін. Сучасні технології виробництва дистильованої води дуже ефективні і роблять її досить конкурентоздатною (за вартістю виробництва) в порівнянні з іншими способами очищення початкової води, у тому числі і із зворотноосмотичними технологіями. Так, наприклад, в результаті використання дешевої енергії низькотемпературного ядерного синтезу, вартість виробництва високочистої води у декілька разів нижче за вартість дистиляту, отриманого при використанні для його виробництва електричної енергії (див. патент Російської Федерації, RU 2292304, від 12.08.2004 p.). Виробництво дистиляту достатньо ефективне і у разі використання для його виробництва водних розчинів з великим вмістом солей і механічних домішок (до них належать більшість мінеральних вод, морська вода, вода, що надійшла на регенерацію і т.п.). Вказані факти стимулюють розвиток методів кондиціонування дистильованої води і надання їй фізико-хімічних властивостей, відповідних вимогам, що пред'являються до якості питної води (тобто відповідність держстандартам і іншим нормативним вимогам). Проте існує ряд причин, що обмежують використання високочистої води як питної, які полягають в наступному: - солевміст в ній складає 2-5 мг/л (до 10 мг/л), що значно нижче допустимого нормативними документами; отже, відсутні в ній і необхідні для організму людини макро- і мікроелементи; - у високочистій воді практично відсутні елементи жорсткості - магній і кальцій, в результаті вона є надмірно м'якою і не придатною для постійного вживання; - показник іонів водню рН у дистиляті, як правило, нижче за допустимі значення (і становить 5,4-5,5). Пошук способів кондиціонування дистильованої води і надання їй фізіологічно функціональних властивостей є метою винаходу, що заявляється. Основні вимоги Держстандарту на питну воду (ГОСТ 2874-82) зводяться до наступного: - солевміст розчинених в ній домішок у вигляді іонів різних металів, хлоридів, сульфатів та ін., та дозволених до вживання людиною в певних кількостях, повинен знаходитися в межах 100-1000 мг/л; 2+ - вміст іонів магнію Mg y воді має бути не менше 10 мг/л, але не більше 80 мг/л; - жорсткість загальна (Ж)-1,57 мг - екв./л; - показник рН повинен знаходитися в межах 6...9. Проте, вказані нормативні вимоги не є оптимальними з точки зору споживної вартості. При розробці способів приготування штучно мінералізованої води якість вироблюваної продукції може бути поліпшена шляхом оптимізації фізико-хімічних властивостей і усунення характерних недоліків природної води. Відомий спосіб приготування штучно мінералізованої води (див. патент України, № 17513) в якому демінералізовану воду отримують з води міського водопостачання шляхом обробки її на установках зворотного осмосу. Потім її мінералізують сульфатами магнію, калію, цинку і марганцю. Недоліком способу є неможливість приготування питної води, використовуючи для цієї мети дистилят як основний компонент, внаслідок відсутності в ньому можливості регулювання рН водного розчину. Найбільш близьким з відомих заявникам є спосіб приготування мінералізованої води, викладений в патенті США № 5786006. Цей спосіб передбачає демінералізацію вихідної води і наступне введення в демінералізовану воду іонів хрому, магнію, кальцію, літію і калію. Вказані іони вводяться увигляді водних розчинів солей, таких як сульфати, хлориди, нітрати вказаних елементів. Даний спосіб вибраний за найбільш близький аналог. Найбільш близький аналог і спосіб, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - демінералізація вихідної води; - введення в демінералізовану воду сульфатів магнію, літію, хрому і хлориду калію. Проте вода, приготована за патентом № 5786006, має ряд недоліків. 1. Жорсткість води при її виробництві не регламентується. Кількість елементів жорсткості, що вводяться у воду, при її мінералізації не оптимізована. Так, у разі введення у воду вказаних в патенті кількостей елементів жорсткості по верхній допустимій межі (кальцію - 125 мг/л і магнію 100 мг/л) вона стає не придатною для пиття внаслідок утворення зайвої жорсткості. 1 UA 98544 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомо, що вживання жорсткої води збільшує ризик солевідкладень в організмі людини. 2. Показник іонів водню рН в прототипі не регламентований, що знижує споживчу якість питної води. 3. За вказаним патентом неможливо приготувати питну воду, використовуючи дистилят як демінералізовану воду (основний компонент), оскільки в ньому (прототипі) не вирішено задачу регулювання рН водного розчину до заданих величин. В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб приготування ультрапрісної води господарсько-питного призначення, в якому шляхом отримання електроактивованої води із заданою характеристикою та подальшого змішування демінералізованої води з електроактивованою водою в певних пропорціях й подальшої мінералізації отриманого таким чином водного розчину, забезпечити якість води за рахунок зменшення жорсткості та заданого рН. Поставлена задача вирішена в способі приготування ультрапрісної води господарськопитного призначення, що передбачає демінералізацію вихідної води і наступне введення MgSO4, ZnSO4, Li2SO4, Cr2(SO4)3 і KСl тим, що демінералізовану воду поділяють на дві частини, 2+ в першу частину вводять MgSO4 в кількості, що забезпечує вміст катіонів Mg = 20-25 мг/л і 2аніонів SO4 =80-100 мг/л і піддають електроактивації, отриману таким чином електроактивовану воду з окислювально-відновним потенціалом 5-500 mV змішують з другою частиною демінералізованої води при їх співвідношенні (5-30) : (70-95) відповідно, доводять рН до 6,5-6,9, а отриманий водний розчин мінералізують шляхом введення MgSO 4, ZnSO4, Li2SO4, Cr2(SO4)3 і KСl в кількості, що забезпечує наступний іонний склад, мг/л: + 2+ K =16...20; Mg =18...24; 2+ 2+ Zn =1,6... 1,99; Li =0,06...0,16; 3+ 22Cr =0,01...0,08; Cl =15...18; SO4 =75...100. Склад і концентрація солей отриманої води характеризують її як ультрапрісну калій-магнійсульфатно-хлоридного складу із загальним вмістом солей 125, 67-164,23 мг/л. З числа 2+ 2+ 3+ мікроелементів у воду введено іони Zn , з числа субмікроелементів - іони Li і Сr . Новим в способі приготування питної води, що заявляється, є спосіб регулювання рН водного розчину до заданих значень, який полягає в тому, що рН демінералізованої води доводять до значень 6,7±0,2 шляхом змішування її з 5-30 % електроактивованої (ЕА) води, окислювально-відновний потенціал (ОВП) якої має негативну величину в межах - (5...500) mV, при цьому для приготування ЕА води використовують мінералізовану воду, що містить катіони 2Mg у кількості 20-25 мг/л і аніони SO4 у кількості 80-100 мг/л. Отриманий в результаті злиття високочистої води і ЕА води в заданих величинах розчин мінералізують до необхідних концентрацій, додаючи до нього солі KСl, MgSO 4, ZnSO4, Li2SO4, Cr2(SO4)3, наприклад, у вигляді насичених їх водних розчинів. Для приготування електроактивованої води використовують спеціальні установки електролізери, які називають, також, установками для електрохімічної обробки (ЕХО) води. Нижче коротко охарактеризуємо деякі з них. На сьогодні відомо декілька типів установок, які використовуються для електролізу води (див. Куртов В.Д. Об удивительных свойствах электроактивированной воды. К.: - 2007. Барабанов В.И., Горшков А.С., Сабатович В.Е. Жизнь - движение воды в организме. СПб. 2009. ) основне призначення яких - отримання питної води. Специфічні властивості ЕА води дозволяють використовувати її і як лікувальну. Загальним для цих установок є наявність в них двох електродів (анод і катод), підключених до джерела постійного струму. При підключенні установки до джерела живлення об'єм води між електродами піддається дії електричного поля і через мінералізовану воду (як електроліт) починає протікати електричний струм, викликаючи у компонентів водного середовища протікання окислювально-відновних реакцій. Установка, описана Куртовим В.Д. містить пористу (напівпроникну) мембрану, установлену між анодом і катодом, яка розділяє робочий об'єм установки на дві камери - анодні і катодні. У катодній камері при електролізі концентруються гідроксил-іони ОН (і катіони різних металів, що містяться в початковій воді). У цій камері отримується лужна вода, рН її складає 10,5-11,5, окислювально-відновний потенціал (ОВП) - (500-800) mV. Рідина, отримана в анодній камері, насичена іонами водню Н+і є кислотною (рН=2,5 - 3,5), ОВП--(500-800) mV. Фірма "Эковод" (Куртов В.Д.), крім того, виробляє варіант установки для отримання не лише аноліту і католіту, але й питної води. З цією метою в одній з камер, утворених установленими в ній мебранами, є додатковий катод. 2 UA 98544 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Установка, описана Барабановим В.І. та ін., не містить розподільної мембрани між анодом і катодом. Рідина в ній отримується з рН=6,8-7,5, ОВП --(500-800) mV і більше (у бік негативних величин). НВО "Экран" (м. Москва) освоєний випуск цілого ряду установок для доочищення питної води під загальною назвою "Изумруд". Очищення води в цих установках також засноване на використанні окислювально-відновних реакцій на інертних (що обмінюються з водою, яка очищається тільки електронами) електродах. Основним вузлом установок "Изумруд" є компактні діафрагмові проточні електрохімічні модульні елементи ПЕМ - 3 (кільцеві камери). Пристрій і принцип дії цих установок описані (див. «Установки «Изумруд» для очистки и кондиционирования питьевой воды». Руководство по эксплуатации, М.: - 2006 г.) Вода, оброблена в установках типу "Изумруд", має змінений ОВП в порівнянні з початковою у бік відновних значень не менше, ніж на 200 mV. рН доочищеної води близький до нейтрального його значення. З представленої інформації про способи приготування ЕА води бачимо наступне. Усі відомі способи електрообробки води дозволяють отримувати водні розчини з негативним ОВП. Ці рідини можуть бути використані в способі приготування ультрапрісної води, що заявляється, як один з компонентів реагуючих речовин (засіб облуговування). Ефект облуговування водного розчину очікується від реалізації реакцій нейтралізації і відновлення між негативно зарядженими частинками, що містяться в ЕА воді і позитивно зарядженими частинками (Н+), що містяться в дистильованій воді при змішуванні вказаних рідин в певних співвідношеннях. Проте механізм змішування рідин з різними значеннями ОВП (і з метою отримання водних розчинів із заданим рН) до теперішнього часу не вивчений. Цей факт стримує розвиток ефективних методів регулювання рН водних розчинів, які могли б бути використані для приготування води питного призначення, але рН яких не задовольняє вимогам розробника питної води. Для з'ясування фізико-хімічних процесів, що протікають при електрообробці води, послідовно розглянемо окислювально-відновні реакції що протікають у електродів. Реакція у катода: Н2О+е Н(г)+ОН (1) Іон ОН-, гідратуючись, утворює сполуку Н3О2 згідно з реакцією: ОН + Н2О  Н3О2 (2) Атоми водню, що утворилися в результаті реакції (1), поступово об'єднуються в молекули і випаровуються з водного середовища. Хімічну речовину, отриману в результаті реакції (2), також, як і іон ОН-, називають гідроксиліоном. Проте, за своєю суттю, хімічна сполука Н3О2 є аніоном водню Н -, гідратованим перекисом водню Н2О2. Цей факт слід враховувати при вивченні механізму взаємодії вказаної речовини з організмом людини і при аналізі хімічних реакцій його з різними іншими речовинами. Реакція у анода: + Н2О –е  ОН+Н (3). Отримані в результаті реакції (3) іони водню Н+ гідратуються і утворюють сполуку Н 3О+, тобто + + Н +Н2О  Н3О (4) Гідратований іон водню Н3О+ зазвичай називають гідроксонієм або просто протоном. Рідше цю речовину називають водневою кислотою або катіоном водню, а також ліонієм. Молекули ОН, що утворилися при дисоціації води, і вказані в реакції (3), є короткотривалими (час їх життя складає наносекунди) і розкладаються незабаром після їх утворення на атомарний водень і кисень або під впливом анодної напруги дисоціюють, утворюючи атом кисню і протон водню згідно з реакцією: + ОН-е  О(г)+Н (5) Речовини, отримані в результаті дисоціації молекул води у електродів (до них належать гідратовані іони водню Н3О+, аніон водню Н3О2 і Н(г) конвективними потоками переміщаються по всьому об'єму камери. При цьому вони можуть брати участь в хімічних реакціях як між собою, так і з іншим компонентами водного розчину або стикатися з поверхнею електродів і, взаємодіючи з ними, змінювати свою суть. Атоми кисню, у міру об'єднання їх в молекули можуть покидати водне середовище. Продовжимо спостереження за явищами, що відбуваються при ЕХО води, і розглянемо реакцію нейтралізації іонів водню Н+ і гідроксил-іонів ОН -, отриманих в результаті реакцій (2) і (4): 3 UA 98544 C2 Н3О +Н3О2  Н2О2+Н2О+Н2 (г) (6) В результаті взаємодії вказаних речовин утворюються електрично нейтральні молекули перекису водню Н2О2, води і газоподібного водню. Кількість часток, отриманих при електролізі в результаті реакцій (2) і (4) у водному розчині безперервно збільшується, але згідно із законом дії мас їх іонний добуток у водному розчині повинен залишатися постійним. Отже, ці іони повинні провзаємодіяти між собою або з іншими компонентами водного середовища і утворити інші речовини з іншими фізико-хімічними властивостями. Перекис водню належить до стабільних проміжних речовин і у водному розчині, підданому електроактивації, може накопичуватися в значних кількостях. Перекис водню, що утворився, в результаті реакції (6) і у міру її накопичення в робочому об'ємі, може дисоціювати у водному розчині, утворюючи протон водню Н+ і аніон перекису водню НО2 згідно з реакцією: + Н2О2Н +НО2 (7) В умовах електролізу кількість дисоційованих молекул Н 2О2 у водному розчині може виявитися значною, оскільки процес ЕА води триває від 10 до 30 хвилин і більше. Аніон перекису водню НО2 гідратується молекулою перекису водню згідно з реакцією: НО2 +Н2О2Н3О4 (8) Останній (аніон Н3О4 ), також, як і перекис водню, може накопичуватися у водних розчинах і існувати в них тривалий час. Реакція (6), а так само реакції (7) і (8) активно протікають лише у міру достатнього перемішування водного розчину, що здійснюється конвективними потоками і впливом потенціалу електродів установки. Тому більшість іонів водного розчину (Н+ і ОН- ) не зможуть брати участь в реакції (6) і за певний проміжок часу знову можуть досягти поверхні електродів і виявитися під їх впливом. Так, у катода пройдуть реакції відновлення гідроксонію з утворенням молекули води і атомарного водню : + Н3О +е  Н2О+Н (г) (9). Більшість іонів ОН-, зіткнувшись з поверхнею анода, передадуть йому свої електрони, утворюючи атомарний водень і перекис водню: - Н3О2 -е Н2О2+Н(г) (10). Реакція (10), так само, як і реакція (6), свідчить про те, що у водному розчині при ЕХО води відбувається безперервне збільшення кількості перекису водню Н 2О2. В одному випадку він утворюється в результаті реакцій нейтралізації іонів, що утворилися при електролізі води, в іншому - шляхом окислення іонів Н3О2 у анода. Молекули перекису водню, що є у водному розчині, разом з іншими компонентами водного середовища так само безперервно переміщаються конвективними потоками в робочому об'ємі електролізера. Цей факт призводить до можливості зіткнення їх (молекул) з поверхнею електродів і здійснення реакцій відновлення у катода: Н2О2 +е Н2О2- (11), а також : Н2О2+е НО2 +Н(г) (12). Приведемо, також, ряд інших реакцій, що протікають при ЕХО води, що необхідно у зв'язку із з'ясуванням механізму взаємодії ЕА води з організмом людини. Умовою для здійснення реакції (12) є наявність у воді перекису водню, існуючого у вигляді кластерів, інакше реалізується реакція (11). Так, частина атомів кисню, що утворилися в результаті реакції (5), і потім сполучені в молекули О2, під дією потенціалу електродів бере участь у відновних реакціях: О2+2е +О2 (13) 2і О2+4е + 2О (14). Продукти реакцій (13) і (14) беруть участь потім в реакціях зіткнень : + О2 +Н3О Н3О2 +О(г) (15), 2 + О +Н3О Н3О2 (16). Наявність великої кількості кисню, що утворюється при ЕА води [реакції (5) і (15)], сприяє протіканню реакції, наведеної нижче, і стрімкому збільшенню концентрації аніонів перекису водню у водному розчині: Н3О2 +О2Н3О4 (17). Ця реакція є нерівноважною відносно до перекису водню, що міститься в ЕА воді. В результаті, іони Н3О4 виявляються відповідальними за формування негативного вектора ОВП водного середовища при електроактивуванні. + 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4 UA 98544 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Утворення аніонів перекису водню Н3О4 ми спостерігали, також, при протіканні рівноважної реакції (8). Проте процес накопичення у водному розчині часток, характерних для процесу ЕХО води, не нескінченний. Настає момент, коли їх кількість практично не змінюється з часом, що пояснюється утворенням рівноважної концентрації між такими, що надходять в розчин від електродів іонізованими частками та іншими компонентами - учасниками перерахованих вище реакцій при ЕАВ. Процес електроактивації при цьому припиняють шляхом відключення установки від мережі живлення (або вона відключається автоматично). Аналізуючи представлену вище схему електрохімічних реакцій, що протікають при електролізі води, можна зробити наступні висновки: - вода, в процесі електрохімічної обробки її постійним струмом, збагачується молекулами перекису водню Н2О2, які можуть накопичуватися в ній в значних кількостях; - у водному розчині при електролізі утворюється велика кількість негативних часток, таких, як Н2О2 , Н3О4 які можуть знаходитися в ній тривалий час і формувати негативний вектор ОВП; 2- вода при ЕА збагачується радикалами, атомами і молекулами кисню О 2 , О , О, О2. Одночасно з відключенням установки для електролізу від мережі живлення починається процес пасивації водного розчину (релаксація або нейтралізація), тобто втрата (послаблення) отриманих водою до цієї пори електрофізичних властивостей. В процесі пасивації змінюється й іонний склад водного середовища. Період пасивації триває від декількох годин до 2-3 діб і більше. За цей проміжок часу вода набуває фізико-хімічних властивостей, близьких до властивостей вихідної води і вважається "звичайною". Після відключення установки від мережі живлення ще деякий час будуть протікати реакції (15 -17) і пройдуть наступні: + Н3О +Н3О4  2Н2О2+Н2О (18), + Н2О2 +Н3О  2Н2О2+О(г)+Н(г) (19) Молекули перекису водню, отримані в результаті (18 і 19), а також (6), об'єднуються в більш великі утворення і перетворюються на воду згідно з реакцією: Н2О2 + Н2О2 2Н2О+О2 (20) Процес пасивації закінчується у міру придбання водним розчином електрофізичних властивостей, близьких до властивостей вихідної води. Використання ЕАВ для практичних цілей плануватимемо з урахуванням досягнутого ефекту електрообробки і міри її пасивації. Аналізуючи отримані результати, що стосуються фізико-хімічних процесів, які протікають при ЕХО води, а також в процесі експериментальних досліджень, встановлене наступне: при злитті дистиляту (або іншого водного розчину, збагаченого іонами водню Н+) з деякою кількістю електроактивованої води, ОВП якої має негативну величину, утворюються водні розчини, рН яких є функцією сукупної концентрації негативно заряджених часток, що містяться в електроактивованій воді; рН водних розчинів при цьому збільшується. Виявлення характеру цієї функції не тривіальне, оскільки представляється складним мати в розпорядженні достовірну інформацію про склад і властивості усіх компонентів водного середовища. Складним, також, є процес взаємодії досліджуваного об'єкта з довкіллям і т.п. Тому, для вирішення задачі, пов'язаної з отриманням водного розчину із заданим значенням рН, залежно від електрофізичних властивостей змішуваних рідин, доцільно скористатися результатами експериментальних спостережень. Спочатку проведемо модельний експеримент. З цією метою наведемо реакції, що протікають в період пасивації електрообробленої води. До них належать реакції відновлення (15) і (16), тобто + О2 +Н3О Н3О2-+О (г) (15), 2 + О +Н3О Н3О2 (16) та реакції нейтралізації (18) і (19), а також (6) + Н3О4 +Н3О + 2Н2О2+Н2О (18), + Н2О2 +Н3О  2Н2О2+О(г)+Н(г) (19), + Н3О2 +Н3О  Н2О2+Н2О+Н2(г) (6). Припустимо далі, що усі негативно заряджені частки, які беруть участь у вказаних вище реакціях є "представниками" ЕА води. Нами вони (негативні частки) розглядаються як засіб облуговування у водному розчині, отриманому при злитті двох рідин, - дистиляту і електроактивованої води. 5 UA 98544 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 А усі позитивно заряджені частки (у тих же реакціях) є "представниками" дистильованої води. Нами дистилят розглядається як основний компонент для приготування води питного призначення і є об'єктом облуговування. Тепер "приготуємо" водний розчин компонентами якого є дистилят і ЕА вода (у модельному експерименті їх співвідношення безвідносне) і проаналізуємо результати реакцій (15), (16), (18), (19) і (6). В кожній з даних реакцій іони гідроксонію Н 3О змінюють свою суть, що призводить до зниження концетрації іонів водню Н+ у водному розчині, отже, і до його облуговування. У реакціях (15) і (16) іони водню Н+, взаємодіючи з іонізованими частками кисню О 2 і О2 , утворюють гідроксил-іони Н3О2 . Реакція водного розчину зрушується убік облуговування. Реакції (18),(19) і (6) є типовими реакціями нейтралізації, у яких іони водню Н+ вступають в реакцію з аніонами перекису водню Н 3О4 з іонізованим перекисом водню Н2О2 і гідроксиліонами Н3О2 , утворюючи нейтральні молекули і атоми Н2О2, Н2О, О, Н2. Ефект облуговування водного розчину (в результаті протікання реакцій (18),(19) і (6) досягається за рахунок зниження концентрації в ньому іонів гідроксонію Н 3О+. Висновок, який зроблений нами на основі модельного експерименту, наступний: водний розчин, отриманий шляхом злиття дистиляту і ЕА води, має негативну величину ОВП, обслуговується в результаті протікання реакцій зіткнень іонів водню Н+ (що "належать" дистиляту) з компонентами електроактивованої води О2 , О2 , Н2О2 , Н3О4 і Н3О2 . Проведемо, також, експериментальну перевірку ефективності способу приготування ультрапрісної води господарсько-питного призначення, що заявляється. Вона полягає у вивченні лабораторними методами фізико-хімічних властивостей водних розчинів, отриманих шляхом змішування демінералізованої води, рН якої нижче необхідної величини (у способі, що заявляється, рН питної води вказаний рівним 6,7±0,2), з певною кількістю електроактивованої води, ОВП якої має негативну величину (міра активації ЕА води допустима в широких межах - від самих незначних величин, наприклад, (- 5 mV) до (- 500 mV) і більше в бік негативних величин). Спосіб здійснювали у наступному порядку. Для приготування демінералізованої води використовували аквадистилятор електричний аптечний марки ДЭ- 4-02 -"ЭМО". Як вихідну воду брали воду міського водопостачання (водозабір р. Дністер). рН отриманої води складав 5,45, солевміст 0,4 мг/л. Дану воду використовували як основний компонент для приготування як питної води, так і для приготування електроактивованої води. Електроактивовану воду готували на установці для доочищення і отримання питної води марки "Изумруд - К - 1" (HBO "Экран", м. Москва). Умовами експлуатації установок марки "Изумруд" передбачено, що оброблювана ними вода має бути електропровідною, з мінералізацією 0,06 до 1,0 г/л. Тому, щоб отримати воду, придатну для наступної її електрообробки, у високочисту воду додавали сульфат магнію MgSO4. Іонний склад підготовленої для електрообробки води був наступним: 2+ Mg =20...25мг/л; 2SO4 =80-100 мг/л. Приготовану таким чином електропровідну воду поміщали в ємність з нержавіючої сталі і прокачували через проточні електрохімічні реактори ПЕМ-3, установлені в установці "Изумруд К-1". Необхідний тиск напірної водопровідної лінії (1-3 атм., передбачений для установки "Изумруд") досягався насосною станцією фірми Grundfos (Німеччина). Продуктивність установки при електрообробці води складала 40 л/год. Отриманий водний розчин зберігали в скляній тарі і використовували через 4 години. рН електрообробленої води складав 7,1,ОВП=(-190) mV. рН розчинів вимірювали лабораторним рН-метром з точністю ±0,04. ОВП рідин вимірювали кишеньковим вимірником окислювально-відновного потенціалу "ORP" виробництва фірми "HANNA Instrument" (Голландія). Солевміст вимірювали кишеньковим кондуктометром марки НІ 98302 (DIST - 2) виробництва фірми "HANNA Instrument" (Голландія). Для експериментальної перевірки ефективності способу приготування води, що заявляється, було приготовано три водні розчини в кожному з яких одна частина ЕА води (25 мл) змішувалася з трьома (75 мл), п'ятьма (125 мл) і з десятьма (250 мл) частинами дистильованої води. 6 UA 98544 C2 5 10 15 20 рН приготованих таким чином розчинів вимірювався лабораторним рН-метром за наступною схемою: 1-й вимір здійснювався незабаром після приготування водного розчину (через декілька хвилин); 2-й вимір проводився через 2 години після приготування розчину; 3-й вимір - через 24 години. Результати вимірів заносилися в таблицю . Аналіз представлених в таблиці результатів вимірів фізико-хімічних властивостей водних розчинів, отриманих в процесі експериментальної перевірки ефективності приготування питної води, показав наступне. Запропонований спосіб регулювання рН водного розчину, отриманого шляхом злиття дистиляту (узятого в кількості 70-95 % об'ємних відсотків від загального об'єму рідини, що готується) і ЕА води, яка підготовлена спеціальним чином (і узятою в кількості 5-30 % від загального об'єму рідини, що готується), ефективний і може бути використаний при приготуванні питної води, основним компонентом якої є дистилят, рН якого не задовольняє нормативним вимогам на питну воду, але нижче необхідної межі. Дійсно, з таблиці бачимо, що рН водних розчинів з часом поступово збільшується до заданих величин. Через 1-2 доби обслуговування розчину припиняється. Ефект збільшення рН розчинів, що спостерігається, безумовно, пов'язаний з реалізацією реакцій відновлення і нейтралізації (6),(15),(16), (18) і (19). Крім того, в таблиці наведені розрахункові значення рН водних розчинів і фактичні, виміряні через 24 години, (рН факт/розр.) шляхом використання формули : pHрозр.водн.р  н .  25 30 35 40 45 50 55 Vдист * pHдист  VEA * pHEA Vдист  VEA , де Vдист. - об'єм дистильованої води, мл; VEA - об'єм електроактивованої води, мл; рН дист, рН ЕА - показник іонів водню і ЕА води відповідно. Порівнюючи розрахункові і фактично виміряні значення рН водних розчинів бачимо, що вони відрізняються на значну величину - на 1,19 для розчину № 1, на 1,125 для розчину № 2, і на 1,1 для розчину № 3. Цей факт також є експериментальним підтвердженням ефективності способу регулювання рН водних розчинів, що заявляється. Водні розчини готують шляхом злиття дистиляту і ЕА води, що має негативну величину ОВП. Для мінералізації готували насичені водні розчини сульфатів магнію, цинку хрому і літію і хлориду калію. Потім в дозованих кількостях вводили їх у водний розчин, отриманий шляхом злиття дистиляту (90 % відносно до загального об'єму приготованого водного розчину) і ЕА води (10 % відносно до загального об'єму приготованого водного розчину). Згідно із довідковими даними (див. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов (I-IV) и (V-VIII) групп. Справочн. изд. Под общей редакцией В.А. Фролова. – Л.: Химия, 1988 и 1989 ). у 100 мл води при 20 °С розчиняється: 3 35,1 г сульфату магнію ( густина 2,66 г/см ); 3 54,1 г сульфату цинку (густина 3,74 г/см ); 3 34,7 сульфату літію (густина 2,221 г/см ); 3 64 г сульфату хрому (густина 3,01 г/см ); 3 34,4 хлориду калію (густина 1,99 г/см ); Після змішування 100 мл води з вказаними солями отримали: 113,2 мл насиченого розчину сульфату магнію; 114,47 мл насиченого розчину сульфату цинку; 115,62 насиченого розчину сульфату літію; 121,26 мл насиченого розчину сульфату хрому; 117,23 мл насиченого розчину хлориду калію. Знаючи атомну або молекулярну масу іонів, що використовуються для мінералізації води, визначили, що для того, щоб досягти необхідної міри мінералізації водного розчину, 10 літрів демінералізованої води необхідно змішати: - з 3,39 мл насиченого розчину MgSO4; - з 0,098 мл насиченого розчину ZnSO4 (або 9,8 мл на 1000 літрів води); - з 0,029 мл насиченого розчину Li2SO4 (або2,9 мл на 1000 літрів води); - з 0,00357 мл насиченого рочину Cr2(SO4)3 або 0,357 мл на 1000 літрів води; - з 1,17 мл насиченого розчину KСl. 7 UA 98544 C2 5 Необхідні дози насичених розчинів для мінералізації відміряли медичним шприцом і вводили в ємність, що містить водний розчин, компонентами якого є дистилят і ЕА вода в заданих кількостях. Процедура знезараження отриманої води і її бутилювання - стандартні. Отриманий водний розчин прозорий, без запаху і присмаків. Жорсткість води була в межах 1,5 2,0 мг.-екв./л. Ефективність способу, що заявляється, підтверджена Протоколом випробувань в атестованій лабораторії ВАТ «ІнтерХім» (див. Додаток). Таблиця Властивості дистиляту, ЕА води і водних розчинів, приготованих на їх основі Дистилят № п.п . кількість частин рН 1 2 3 3 5 10 5,45 5,45 5,45 ЕА вода ОВП, кількість рН mV частин 1 1 1 рН водних розчинів інтервал вимірювань незабаром після приготування через 2 години через 24 години факт./розр. 6,6 6,2 5,95 6,8 6,5 6,15 7,05/5,86 6,85/5,73 6,70/5,6 7,1 -190 7,1 -190 7,1 -190 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Спосіб приготування ультрапрісної води господарсько-питного призначення, що передбачає демінералізацію вихідної води і наступне введення MgSO 4, ZnSO4, Li2SO4, Cr2(SO4)3 і KСl, який відрізняється тим, що демінералізовану воду поділяють на дві частини, в першу частину 2+ 2вводять MgSO4 в кількості, що забезпечує вміст катіонів Mg =20-25 мг/л і аніонів SO4 =80-100 мг/л і піддають електроактивації, отриману таким чином електроактивовану воду з окислювально-відновним потенціалом 5-500 mV змішують з другою частиною демінералізованої води при їх співвідношенні (5-30):(70-95) відповідно, доводять рН до 6,5-6,9, а отриманий водний розчин мінералізують шляхом введення MgSO 4, ZnSO4, Li2SO4, Cr2(SO4)3 і KСl в кількості, що забезпечує наступний іонний склад, мг/л: + 2+ K =16...20; Mg =18...24; 2+ 2+ Zn =1,6... 1,99; Li =0,06...0,16; 3+ 2 Cr =0,01...0,08; Cl =15...18; SO4 =75...100. 25 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8