Спосіб одержання біологічно активної води та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до пристроїв для отримання біологічно активної води, у тому числі з мінералізованих джерел, яка може бути використана в медицині, спортивній медицині, харчовій промисловості, сільському господарстві. Даний спосіб і пристрій можуть бути використані також в процесі дистиляції парою ефірних олій з рослинної сировини, відгонки спирту із спиртовмісної сировини і. в інших процесах, пов'язаних з випаровуванням розчинів, перегонкою, відгонкою з водяною парою, екстракцією. Відомий пристрій для опріснення води [1], що має корпус з світлопрозорим струмопровідним покриттям, ємність для опріснюваної води, лотки для збору конденсату і електроди, підключені до джерела постійного струму. Причому негативний потенціал поданий на електрод, включений у вигляді сітки і розміщений в ємності для опріснюваної води, а позитивний на струмопровідне світлопрозоре покриття. Джерелом енергії для нагріву і випаровування води в даному пристрої є сонячна радіація. Світлопрозоре струмопровідне покриття встановлено під прямим, або близьким до цього значення кутом відносно напрямку сонячного проміння, на внутрішній поверхні якого відбувається конденсація пари, що утворилася, і стікання води, що утворилася, по похилій внутрішній поверхні покриття в розташовані у основи цієї поверхні лотки. Накладення різниці потенціалів, з одного боку на світлопрозоре струмопровідне покриття, а з іншою на опріснювану воду сприяє утворенню конвективного струму, під дією якого молекули води, здійснивши роботу виходу з рідини, приймуть негативний заряд і прямуватимуть до позитивно зарядженого покриття, на якому вони осідатимуть, віддаючи свій негативний заряд. Відомий спосіб біологічної активації води [2], виконаний безконтактним електричним полем, коли вода поміщалася в полі високої напруги без контакту електродів з рідиною. При цьому активуюча властивість води, експериментальне встановлена при замочуванні і пророщуванні насіння, виявлялася тоді, коли анод, тобто позитивний потенціал, розташовувався зверху скляної комірки з водою, а катод, негативний потенціал - знизу. Відомо [3], що випаровування води під впливом електричного поля посилюється, і більшою мірою при розташуванні анода над поверхнею води. Відома [4] властивість води гідратувати, тобто поглинати електрон, внаслідок чого в молекулі води H2O зникає електростатичний зв'язок і вона дисоціює на іони Н+ і ОН-. Відома [5] властивість полярних молекул, до яких відноситься і вода, під впливом електричного поля переходити в більш вищий енергетичний стан, при якому змінюється орієнтація молекул. Молекула води, що має валентний кут 105° між атомами водню, при такому переході орієнтується атомом кисню в напрямку, що співпадає з напрямком руху (потоку) електронів. Відомо [6], що органічні молекули спиртів, кислот, мають в одній частині сильнополярні гідроксильні або карбоксильні групи, а в іншій її частині неполярні вуглеводневі групи, розчинені у воді і що знаходяться в поверхневому шарі - на межі розділу розчинника з неполярним середовищем (повітрям), мають здібність до впорядкованого розташування. Вони розташовуються переважно так, що полярні кінці їх направлені в середовище полярного розчинника, а неполярні - у бік повітря, і при достатній концентрації молекул в поверхневому шарі вони можуть утворювати мономолекулярний шар правильно орієнтованих молекул. Відомо [7], що на поверхні ґрунту, води в природних умовах при випаровуванні води відбувається процес розділення зарядів, причому випарювана поверхня набуває негативного заряду. Відомо, що в повітрі є вертикальне електричне поле з негативним знаком на поверхні Землі, і що Земля пронизана силовими лініями магнітного поля. Звідси процес випаровування в природних умовах відбувається в схрещених електричному і магнітному полях. Відомо [8], що в процесі електролізу води на катоді легкий ізотоп водню Н виділяється в 3-10 разів інтенсивніше по відношенню до важкого ізотопу дейтерію D. Відомо [9], що з відкритих поверхонь річок, озер, морів, океанів випаровується переважно легка вода, з пониженим вмістом дейтерію. Недоліком вказаного пристрою [1] є непередбаченість відведення пари води, що збагатила іонами гідроксонія Н3О+, іонів, атомів, молекул водню, що утворюються при випаровуванні води, відсутність постійного магнітного поля, відсутність джерел постійного нагріву води і джерел охолоджування конденсатора, без яких неможливо вести процес випаровування-конденсації безперервно в заданому режимі, відсутність напівпроникної мембрани, перешкоджаючої відкладенню солей на катоді і внутрішній поверхні ємності для води. Задачею винаходу є створення пристрою, що дозволяє безперервно вести процес дистиляції в заданому режимі, в результаті якого одержувана вода буде більш іонізована, тобто містити в своєму складі більше гідроксильних іонів ОН - і менше іонів гідроксонія Н 3О+ буде містити меншу кількість важкого ізотопу водню дейтерію, буде менш асоційована в молекулярні комплекси, буде максимально зм'якшена, знесолена і знезаражена, що разом взяте визначає підвищені біологічні властивості води. Також задачею винаходу є створення пристрою, що дозволяє розширити галузь його застосування, і окрім отримання біологічно активної води використовувати пристрій для отримання спиртів, ефірних олій і інших сполук, процеси отримання яких пов'язані з такими процесами, як перегонка, відгонка з водяною парою, випаровуванням і екстракцією, використовуючи для цих цілей як теплову енергію Сонця, так і теплову енергію електрики, води, пари. Поставлена задача досягається тим, що на випаровуван у рідину впливають одночасно джерелом тепла і схрещеними електричним і магнітним полями, а конденсація пари, що утворилася, відбувається на внутрішній поверхні конденсатора, що має конусоподібну або пірамідальну форму, кут у вершини якого складає 75-80°. При цьому негативний потенціал поданий на випаровуван у рідину, а позитивний на конденсатор, герметично закріплений на ємності для випаровуваної рідини і має отвір у вершини для відведення позитивно заряджених іонів, атомів і молекул водню, що утворюються в результаті дії пристрою в паро-газовій суміші. На поверхні конденсатора, що має позитивний заряд, конденсуватимуться молекули води, у яких атом кисню знаходиться у збудженому стані, або негативні іони, наприклад ОН-, як самостійно, так і такі, що входять до складу інших молекул. В цілях перешкоди відкладенню солей на катоді і внутрішній поверхні ємності для випаровуваної рідини, ємність і катод ізолюються від рідини напівпроникною мембраною. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг.1 показана принципова схема запропонованого пристрою, де теплоносієм є сонячна радіація. Пристрій складається з корпусу 1, розділеного перегородкою 2 на ємність 3 для опріснюваної води і ємність 4 для циркуляції паро-газової суміші, відвідного патрубка 5, системи постійних магнітів 6 і діамагнітних прокладок 7, розташованих по периметру ємності для води, електроду 8, виконаного у вигляді сітки із впаяними голками, напівпроникної мембрани 9, світлопрозорого провідного покриття 10, має пірамідальну форму з кутом у вершини 75-80°, лотка 11 для збору конденсату, розташованого біля основи покриття по його периметру, патрубка 12 для відведення конденсату, витяжної труби 13, сполученої з отвором 14 у вершини покриття і отвором 15 в ємності для циркуляції паро-газової суміші, вентилятора 16, джерела постійного струму 17. На Фіг.2 показаний вид зверху запропонованого пристрою з розташованими по сторонах, протилежних напряму сонячного проміння світловідбивальними панелями 18. На Фіг.3 зображений запропонований пристрій для отримання біологічно активної води, теплоносієм в якому служить електроенергія. Пристрій складається з корпусу 1 циліндричної форми, який має шар термоізоляції та покритий діелектричним матеріалом, розділеного перегородкою на ємність 3 для випаровуваної рідини і ємність 4, заповнену до рівня 19 нагрівальною рідиною 20, для заповнення якої служить патрубок 21, для зливу - патрубок 22, скляної трубки 23 для візуального контролю за наповненням нагрівальної рідини, електротена 24. Ємність для випаровуваної рідини включає патрубок 25 для заповнення рідини, патрубок 26 для зливу рідини, скляну трубку 27 для візуального контролю за наповненням випаровуваної рідини, систему постійних магнітів 6 і діамагнітних прокладок 7, електрод 8, виготовлений у вигляді сітки із впаяними голками, напівпроникну мембрану 9. Верхня частина пристрою, виконана у вигляді конуса з кутом у вершини 75-80°, включає внутрішню струмопровідну поверхню конденсації 28, зовнішню поверхню 29, виготовлену з діелектричного матеріалу, між якими є шар термоізоляції 30, лотки 11 для збору конденсату, встановлені по периметру кіл конуса і розділяючи поверхню конденсації на рівні частини а, б, в, патрубки 12 для відведення конденсату, мідний трубопровід 31, укладений по спіралі навколо поверхні конденсації для циркуляції охолоджуючої рідини, пристрій для охолоджування 32, патрубки 33, що з'єднують мідний трубопровід і пристрій для охолоджування. У вершини конуса є отвір 14, сполучений з витяжною трубою 13, конденсатор 34, з'єднаний патрубками 35 з пристроєм для охолоджування 32. Внутрішня стр умопровідна поверхня конденсації 28 і електрод 8 з'єднані з джерелом постійного струму 17 проводами 36. Температури нагріваючої рідини, випаровуваної рідини і охолоджуючої рідини регулюються терморегуляторами (на кресленні не показані). На Фіг.4 показана атомна поляризація молекул в постійному електричному полі. На Фіг.5 показана орієнтаційна поляризація молекул в постійному електричному полі. На Фіг.6 показана орієнтація молекули води на поверхні розділу вода-повітря без впливу електричного поля. На Фіг.7 показана орієнтація молекули води на поверхні розділу вода - повітря в постійному електричному полі. Пристрій, зображений на Фіг.3, працює таким чином. Ємність 4 через патрубок 21 заливають до рівня 19 нагріваючою рідиною, в якості якої може використовува тися як вода, так і інша рідина, температура кипіння якої вище за температуру кипіння води. Ємність 3 через патрубок 25 заливають випаровуваною рідиною. Електротеном 24 здійснюють нагрів рідини 20, яка передає тепло через днище ємності 3 випаровуваної рідини. Необхідна температура нагріваючої і випаровуваної рідини підтримується за допомогою терморегуляторів (на кресленні не показані), встановлених послідовно в ланцюзі живлення електротена, внаслідок чого відбувається рівномірний нагрів випаровуваної рідини в заданому температурному режимі. Конденсація пари, що утворилася, відбувається на внутрішній струмопровідній поверхні конденсації 28, знижена температура якої створюється за рахунок циркуляції охолоджуючої рідини, в якості якої може використовува тись як вода, так і інша рідина, температура замерзання якої нижче за температур у замерзання води від пристрою для охолоджування 32 по мідному трубопроводу 31, укладеному по спіралі навколо поверхні конденсації 28. Температура охолоджуючої рідини регулюється терморегулятором (на кресленні не показаний). Нагрів випаровуваної рідини і конденсація пари, що утворилася, відбувається в схрещених магнітному і електричному полях. Електричне поле створюється за рахунок джерела постійного струму 17, позитивний потенціал якого поданий на внутрішню струмопровідну поверхню конденсації 28, а негативний - на електрод 8, виготовлений у вигляді сітки із впаяними голками. Для зменшення роботи виходу електронів на катод наносять шар іншого металу, наприклад оксиду барію. Магнітне поле створюється за рахунок дії постійних магнітів б, укладених по периметру кола ємності 3, чергуючи їх з діамагнітними прокладками 7. Під дією електричного поля відбувається як атомна поляризація молекул, показана на Фіг.4, так і орієнтаційна поляризація молекул в об'ємі, показана на Фіг.5. В полярних молекулах, наприклад, Н2О, атом кисню під дією електронів, що зриваються з вістря голок катода, приходить в збуджений стан і змінює свою орієнтацію відносно атомів водню в об'ємі. На Фіг.6 показаний звичайний стан молекул води, на Фіг.7 показана молекула води, що перейшла в більш вищий енергетичний стан під дією електричного поля. Магнітне поле, направлене перпендикулярно електричному, надаватиме дію на збуджені молекули і іони, яка полягає в тому, що різні по знаку заряди приймають різну спрямованість. В результаті дія схрещених електричного і магнітного полів буде направлена на розрив водневих зв'язків, іонізацію молекул і їх впорядкований рух. Негативні іони і збуджені молекули прямуватимуть назовні стінок ємності і вгору по спіралі, віссю якої є силова лінія. Подібний зсув негативного заряду - електронів спостерігається при впорядкованому русі струм у через металевий провідник, коли електрони розташовуються по поверхні провідника. Позитивні іони, наприклад Са+2, Mg+2, зміщува тимуться до центру і вниз до катода по спіралі, що має протилежний напрямок. Щоб уникнути забруднення катода осіданнями відповідних металів, катод і бічні стінки ємності екранують напівпроникними мембранами, які наприклад застосовуються в електродіалізі. При утворенні паро-газової суміші під час виходу молекул і іонів з поверхні випаровуваної рідини, негативні іони, наприклад ОН -, і збуджені молекули з надмірним негативним зарядом, наприклад, які мають в своєму складі іон гідроксилу, здійснюватимуть поступово-обертовий рух у напрямку позитивно зарядженої поверхні конденсації 28, а позитивні іони, наприклад Н3О+, H+ і в результаті приєднання електрона до H+ атоми і молекули водню, здійснюючи поступово-обертовий рух у зворотному напрямі, зазнаваючи сили відштовхування від позитивно зарядженої поверхні конденсації 28, сформують в центральній частині над поверхнею випаровуваної рідини тороїдальний стовп паро-газової суміші, що виходить назовні через витяжну трубу 13, де рухаючись через конденсатор 34 конденсуватимуться і віддалятимуться позитивно заряджені складові частини паро-газової суміші. Негативні іони і збуджені молекули з надмірним негативним зарядом, що володіють неоднаковою масою, зарядом і швидкістю, руха тимуться по дугах кіл у напрямі поверхні конденсації 28 з різними радіусами, і через це конденсація їх відбуватиметься в різних частинах поверхні конденсації: а, б, в, де вони збиратимуться в лотки 11 і віддалятимуться через патрубки 12 з подальшим використанням за призначенням. Видалення дейтерію з конденсуючої води (рідини) досягається за рахунок відмінності фізичних властивостей протію і дейтерію, властивого відповідно легкій і важкій воді: густина і в'язкість важкої води більше, вище температура кипіння і плавлення, тобто важка вода кристалізується при t » 3,8°С. Електрон в атомі дейтерію має більш міцний зв'язок з ядром, ніж в атомі водню, дейтерій утворює більш міцний водневий зв'язок, важка вода іонізується слабкіше, звичайно водневі іони Н + і ОН - набагато більш рухомі ніж іони дейтерію D+ і OD-. Ці відмінності враховуються при отриманні важкої води електролітичним способом, при якому важка вода концентрується в електролітичній ванні. Магнітне поле буде посилювати ефект ізотопного розділення тим, що магнітний момент дейтрона значно менше магнітного моменту протона, відповідно до чого молекули D2O, HDO або іони OD- зазнаватимуть менші сили відштовхування в порівнянні з Н2О або ОН -, що викликаються дією магнітного поля і більшою мірою зазнаватимуть сили тяжіння до стінок ємності у зв'язку з наявністю у кисню парамагнітних властивостей, де їх концентрація по відношенню до центральної частини ємності і поверхні конденсації збільшуватиметься. Магнітне поле, на відміну від теплової дії, також стабілізуватиме орієнтацію молекул, викликану електричним полем, сприяти відтоку збуджених молекул від поверхні електроду і посиленню процесу випаровування. Пристрій, показаний на Фіг.1, працює таким чином. Ємність 3 заповнюється випаровуваною рідиною. По сторонах, протилежних напряму сонячного проміння, встановлюють світловідбивні панелі 18, виготовлені наприклад з елементів, що мають спеціальну розсіюючу структур у, що складається з мікропірамідок [10]. При нагріванні рідини направленою дією сонячного випромінювання відбувається процес випаровування, при якому випаровувана рідина і паро-газова суміш піддається дії схрещених магнітного і електричних полів, дія яких була розглянута ви ще. При цьому допускається використовування як альтернатива джерелу постійного струму подача на катод негативного потенціалу Землі, тобто заземлення катода, а як анод використовування струмопровідного покриття із стекол, що мають в своєму складі цезій, у якого на світлі спостерігається фотоефект, тобто здійснюється робота по виходу електрона, що у свою чергу додасть склу позитивний потенціал. Паро-газова суміш, що складається з позитивних іонів і водню, відводиться через отвір 14 у верхній частині покриття 10 і по витяжній трубі 13 прямує в ємність 4 для паро-газової суміші з метою додаткового нагріву випаровуваної рідини. Циркуляція паро-газової суміші здійснюється за рахунок відвідного патрубка 5 і вентилятора 16, працюючого за відсутності мінімального тиску у витяжній трубі 13. Джерела інформації 1. SU 1006380, C02F1/14, 23.10.1980. 2. Журнал "Биофизика". - 1994. - том 39. - Вып. 5. - С. 923. 3. Журнал физической химии. - 2000. - том 74. - № 12. - С. 2275. 4. Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. - Л.: Наука, 1967. С. 387. 5. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэнде М. Фейнмановские лекции по физике. 8. Квантовая механика. - М.: Мир, 1966. - С. 151. 6. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. - М.: Госхимиздат, 1959. - С. 318. 7. Доклады Академии наук СССР. -1991. - том 316. - № 6. - С. 1358. 8. Жаворонков Н.М., Сакодынский К.И. Промышленные методы получения тяжелой воды. - Хим. Пром, 1959. - № 3. 9. Мухачев В.М. "Живая" вода. - М.: Наука, 1975. - С. 31.