СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ


RU (11) 2016848 (13) C1

(51) 5 C02F1/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4943993/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.05.12 
(45) Опубликовано: 1994.07.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Классен В.И. Вода и магнит. М.: Наука, 1973, С.Н. 2. Летников Ф.А. и др. Активированная вода. М.: Наука, 3. Авторское свидетельство СССР N 676564, кл. C 02F 9/00, 1979. 4. Авторское свидетельство СССР N 572253, кл. C 02F 1/20, 1977. 5. Зелепухин В.Д. и Зелепухин И.Д. Стимуляция продуктивности растений биологически активной водой. Экспресс информация. Алма-Ата, КазНИИНТИ, сер.21.04, вып.091, 1975, с.18-19, с.14. 
(71) Заявитель(и): Филиал Алтайского политехнического института им.И.И.Ползунова 
(72) Автор(ы): Абрамов Я.К.; Донец В.Г.; Панин В.А. 
(73) Патентообладатель(и): Донец Владислав Георгиевич 

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ 

Использование: сельское хозяйство, растениеводство. Сущность изобретения: воду подвергают обработке вакуумированием. Вакуумирование осуществляют последовательным понижением давления от атмосферного до 10-5-10-2 МПа в течение 10-1-5,5 и до 810-4-510-3 МПа в течение 8 - 30 с, сбрасывают вакуум до атмосферного давления и выдерживают воду в контакте с атмосферой в течение 5-102c . Процесс последовательного вакуумирования и выдерживания воды в контакте с атмосферой осуществляют периодически 2 - 5 раз, после чего проводят конечное вакуумирование воды при давлении 910-4-510-3 МПа в течение 102-3102 с. В результате обработки получают активированную воду, которая на 37% лучше поглощается листьями растений, чем необработанная вода. 3 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам обработки воды с целью ее активации и может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности в растениеводстве.

Известны способы активации воды магнитным полем [1], способ активации воды путем ее нагревания до 473-773К при давлении 1,5-100 МПа с выдерживанием при высокой температуре и последующим охлаждением на воздухе [2].

Недостатками упомянутых способов являются низкая активность воды и большие энергозатраты.

Известен способ активации воды, включающий нагревание ее до кипения и затем охлаждение путем смешивания ее со льдом в соотношении 1,0:0,8-1,7 [3] .

Недостатками этого способа являются сравнительно низкая активность воды и необходимость приготовления льда в весенне-летне-осенний сезон.

Известен способ активации воды путем ее кипячения [4].

Недостатком этого способа является низкая активность воды.

Наиболее близким является способ активации воды путем вакуумирования на простейшей лабораторной установке [5].

Недостатком этого способа является низкая активность воды, полученной в результате обработки.

Целью изобретения является повышение функциональной активности воды.

Для достижения поставленной цели обработку воды осуществляют последовательно понижением давления над водой от атмосферного до 105-10-2 МПа за 10-1-5,5 с, последующим вакуумированием при 8 10-4-5 10-3 МПа в течение 8-30 с, сбрасывают вакуум до атмосферного давления и выдерживают воду в контакте с атмосферой в течение 5-102 с, причем процесс понижения давления, последующего вакуумирования и выдерживания воды в контакте с атмосферой осуществляют периодически 2-5 раз, после заключительной стадии понижения давления над водой проводят стадию конечного вакуумирования воды при давлении 810-4 -510-3 МПа в течение 102-3102 с.

Эффект повышения активности воды обусловлен не только удалением из воды растворенных в ней газов, но также и воздействием на воду резким уменьшением давления. При вакуумировании, особенно при резком понижении давления над водой, происходит выделение и движение снизу вверх пузырьков, состоящих из молекул растворенных в воде газов и паров воды, которое вызывает изменения в структуре воды. Эти изменения в структуре воды и вызывают повышение активности воды по рассматриваемому показателю.

Технология способа заключается в быстром (в течение 10-1-5,5 с) понижение давления над вакуумируемой водой, имеющей, как и природная, температуру 283-303К, от величины атмосферного давления до 10-5-10-2 МПа с помощью вакуумирумого ресивера, в котором перед подключением его к сосуду с водой создается вакуум более глубокий, чем величина задаваемого над водой вакуума.

Вакуум в ресивере и в вакуумируемой системе создается и поддерживается с помощью насоса типа 2НВР - 5Д в комплекте с паромасляным диффузионным насосом. После подключения к сосуду с водой вакуумируемого ресивера, которое осуществляется с помощью трехходового крана или магнитного клапана, и первоначального понижения остаточного давления над водой до заданной величины за указанное выше время, проводят последующее вакуумирование воды при 8 10-4-5 10-3 МПа в течение 8-30 с, сбрасывание вакуума до величины атмосферного давления с последующим контактом воды с атмосферой в течение 5-102 с, осуществляют весь этот процесс 2-5 раз, причем после последнего быстрого понижения давления над водой ее вакуумируют при давлении 810-4-5 10-3 МПа в течение 100-300 с.

Для улавливания испаряющейся воды и поддержания величины вакуума на требуемом уровне между трехходовым краном и ресивером устанавливается охлаждаемая ловушка.

В рассматриваемых далее примерах величина вакуума в ресивере Рресперед подключением его к сосуду с водой рас- считывалась с учетом объема ресивера Vрес, суммарного объема воздуха в сосуде над водой и в соединенном с ним участке вакуум-провода V2, величины атмосферного давления Р2 в этом объеме перед вакуумированием и величины задаваемого в объеме всей системы подключением сосуда с водой остаточного давления Рзад. вак на основании того, что величина Рзад. вак является аддитивной и связана с другими рассматриваемыми здесь величинами соотношением

Pзад.вак=(Ррес Vрес+P2 V2)/(Vрес+V2)

Время скоростного понижения давления над водой от атмосферного до задаваемого зад.вак составляло 10-1; 0,7; 5,5 и 6 с. Задаваемое давление Рзад. вак при каждом очередном скоростном понижении давления над водой от атмосферного до задаваемого было равно 9 10-6; 10-5; 5 10-4; 10-2 и 1,1 10-2 МПа. Время каждого последующего очередного вакуумирования после каждого скоростного понижения давления над водой очер.вак составляло 5; 8; 15; 30 и 40 с. Величина давления при каждом очередном вакуумировании после каждого очередного скоростного понижения давления над водой Рочер.вак равнялось 6 10-4; 8 10-4; 10-3; 5 10-3 и 6 10-3МПа. Кратность проведения всего этого процесса nпров составляла 1; 2; 4; 5 и 6 раз. Продолжительность вакуумирования после последнего быстрого понижения давления над водой кон.вак равнялась 90; 100; 300 и 320 с. Давление при последнем вакуумировании Ркон.вак в приводимых примерах составляло 7 10-4; 810-4; 10-3; 6 10-3 МПа. Температура воды перед активированием Твак была 283; 293 и 303К.

Интервал выбранных значений зад. вак 10-1-5,5 с определен тем, что осуществить зад.вак. за время меньше чем 10-1 с по техническим причинам удалось, а при зад. вак >5,5 с проявление положительного эффекта было незначительно.

Интервал рекомендуемых значений Рзад. вак 10-5-10-2 МПа определен тем, что при Рзад. вак.>10-2 МПа повышения эффекта активации воды не происходит, а при Рзад. вак<10 МПа усиление эффекта активации воды, хотя и проявляется, но незначительно и к тому же при этом требуется установка более эффективных ловушек для паров воды, а выход активированной воды несколько снижается.

Интервал значений очер. вак. 8-30 с обусловлен тем, что при очер.вак<8 с и при очер.вак.>30 с эффект активации снижается. Это связано с тем, что процесс бурного выделения растворенных газов и паров за время меньше 8 с еще не прекращается, а при очер.вак>30 с эффект активирования воды снижается из-за того, что первоначальное очер.вак>30 с приводит к значительному удалению растворенных в воде газов, и последующие операции повторения всего процесса не дают в этом случае эффекта повышения активности воды, так как при этих повторениях газы из воды хотя и выделяются, но не так интенсивно, а значит и меньше активируется вода.

Интервал рекомендуемых значений Рочер. вак 8 10-4-5 10-3 МПа обусловлен тем, что при Рочер. вак<8 10-4 МПа положительный эффект активирования воды далее практически не увеличивался, а при Рочер. вак.>5 10-3 МПа эффект повышения активности воды не проявляется.

Число заявляемых повторений процесса быстрого понижения давления над водой от атмосферного до задаваемого nпров, 2-5 раз обусловлено тем, что при nпров 5 раз повышение эффекта активирования воды по сравнению с nпров= 4 незначительно. Число процессов сбрасывания вакуума до атмосферного давления и последующих выдерживаний активируемой воды в контакте с атмосферой при этом будет составлять соответственно 1-4 раз.

Заявляемый интервал времени выдерживания активируемой воды в контакте с атмосферой (перед очередным быстрым понижением давления от атмосферного до задаваемого) атм.выд. составляет 5-102 с, так как при атм.выд<5 с эффект повышения активации не проявляется из-за того, что за это время в воде не успевает раствориться заметно проявляющее себя количество газов воздуха, а при атм.выд>102 с эффект активации снижается из-за того, что приращение эффекта активации за счет 2-5-кратного повторения процесса одновременно нейтрализуется утратой активности воды из-за увеличения продолжительности процесса обработки.

Интервал рекомендуемых значений Ркон.вак, составляющий 8 10-4-5 10-3 МПа, обусловлен тем, что при Ркон.вак< 8 10-4 МПа положительный эффект активирования воды далее практически не увеличивался, а при Ркон.вак>5 10-3 МПа эффект активирования воды не достигал требуемого уровня.

Интервал рекомендуемых значений кон.вак 100-300 с определен тем, что при кон.вак.<100 с эффект активирования воды не достигал требуемого уровня, а при кон.вак.>300 с дальнейшее повышение активности воды было незначительно.

Для всех осуществленных примеров описываемого способа использовалась водопроводная артезианская водa после выдерживания под открытым небом в течение 5 сут, нагревалась до требуемой температуры воздухом и солнцем и использовалась для активирования. Энергии на нагрев воды здесь не требовалось.

Для оценки активности воды использовалась методика, изложенная в [5]. В водопроводную воду (контрольную) и в воду, активированную предлагаемым способом, на 1 ч при открытой крышке бюкса на 5 10-5м3, заполненного испытуемой водой, при температуре 293К помещали свежесорванный березовый лист и отмечали проценты поглощения воды в расчете на исходную массу листа (мас.% ).

Поглощение водопроводной (контрольной) воды составляло 5,1 1,2 мас.%, а процент поглощения воды, активированной по заявляемому способу, составил 42,40,9 мас.% (табл. 1).

В табл. 2 приведены некоторые физико-химические характеристики воды до и после активирования, т.е. артезианской водопроводной воды после выдерживания под открытым небом в течение 5 сут, имеющей перед опытами температуру 303К (вода 05) и воды 05 после активирования описываемым способом при 303К в условиях примера 19 (вода 08).

П р и м е р 1. Твак=283К; Рзад.вак=9 10-6 МПа;

зад.вак=0,1 с; Рочер.вак=8 10-4 МПа;

очер.вак =15с; nпров=4;

Ркон.вак=8 10-4 МПа; кон.вак=300 с;

атм.выд=50 с; % погл.=36,71,0 мас.%.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но

Рзад.вак=10-5 МПа; % погл=36,60,8 мас.%.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 2, но

Рочер.вак=6 10-4 МПа; % погл.=36,81,0 мас.%.

П р и м е р 4. Аналогичен примеру 2, но Ркон.вак=7 10-4 МПа; % погл.= 36,71,1 мас.%.

П р и м е р 5. Твак=293К; Рзад.вак=10-3 МПа;

зад.вак=0,7 с; Рочер.вак=10-3 МПа;

очер.вак=5 с; nпров=4; атм.выд=50 с;

Ркон.вак=10-3 МПа; кон.вак=300 с;

% погл.=35,20,9 мас.%.

П р и м е р 6. Аналогичен примеру 5, но

очер.вак=8 с; % погл.=36,60,8 мас.%.

П р и м е р 7. Аналогичен примеру 6, но

очер.вак.=15 с; % погл=38,0,7 мас.%

П р и м е р 8. Аналогичен примеру 6, но

очер.вак=30 с; % погл=39,20,9 мас.%.

П р и м е р 9. Аналогичен примеру 6, но

очер.вак.=40 с; % погл=39,20,8 мас.%.

П р и м е р 10. Аналогичен примеру 7, но

nпров=1; % погл=28,90,8 мас.%;

П р и м е р 11. Аналогичен примеру 7, но

nпров=3; % погл.=36,61,1 мас.%.

П р и м е р 12. Аналогичен примеру 7, но

nпров=5; % погл=39,20,8 мас.%.

П р и м е р 13. Аналогичен примеру 7, но

nпров=6; % погл=39,30,7 мас.%.

П р и м е р 14. Аналогичен примеру 7, но

Рочер. вак=5 10-3 МПа; % погл.=36,60,9 мас.%.

П р и м е р 15. Аналогичен примеру 7, но

Рочер.вак=6 10-3 МПа; % погл.=36,21,0 мас.%.

П р и м е р 16. Аналогичен примеру 7, но

кон.вак.=320 с; % погл=38,80,9 мас.%.

П р и м е р 17. Аналогичен примеру 7, но

кон.вак=90 с; % погл.= 35,30,8 мас.%.

П р и м е р 18. Аналогичен примеру 7, но

кон.вак=100 с; % погл.=36,50,9 мас.%.

П р и м е р 19. Твак=303К, Рзад.вак= =5 10-4 МПа;

зад.вак=0,7 с; Рочер.вак=10-3 МПа;

очер.вак=15 с; nпров=4;

атм.выд.=50 с; Ркон.вак=10-3 МПа;

кон.вак=300 с; величина атмосферного давления при проведении вакуумирования

Ратм=0,1002 МПа; % погл.=42,40,9 мас.%.

П р и м е р 20. Аналогичен примеру 19, но определение % погл. проводилось после 2 ч выдерживания активированной воды на воздухе в открытом стакане; % погл.=26,90,8 мас.%.

П р и м е р 21. Аналогичен примеру 19, но определение % погл. проводилось после 12 ч хранения активированной воды в герметично закрытом сосуде; % погл=28,50,9 мас.%.

П р и м е р 22. Аналогичен примеру 19, но

Ратм=0,0992 МПа; % погл=42,21,1 мас.%.

П р и м е р 23. Твак=303К; Рзад.вак=5 10-5 МПа;

зад.вак=5,5 с; Рочер.вак=10-3 МПа;

очер.вак=15 с; nпров=4;

атм.выд=50 с; Ркон.вак=10-3 МПа;

кон.вак=300 с; % погл.=36,6 0,8 мас.%.

П р и м е р 24. Аналогичен примеру 23, но

зад.вак=60 с; % погл=35,81,1 мас.%.

П р и м е р 25. Аналогичен примеру 19, но

Рзад.вак.=10-2 МПа; % погл=36,71,0 мас.%

П р и м е р 26. Аналогичен примеру 19, но

Рзад.вак=1,1 10-2 МПа; % погл=36,20,9 мас.%.

П р и м е р 27. Аналогично примеру 7, но

атм.выд.=3 с; % погл=29,60,9 мас.%.

П р и м е р 28. Аналогично примеру 7, но

атм.выд=5 с; % погл=36,70,8 мас.%.

П р и м е р 29. Аналогично примеру 7, но

атм.выд=102 с; % погл=39,40,9 мас.%.

П р и м е р 30. Аналогичен примеру 7, но

атм.выд=1,2102 с; % погл=39,6 0,8 мас.%.

П р и м е р 31. Аналогичен примеру 7, но

Ркон.вак=510-3 МПа; % погл.=36,7 0,8 мас.%.

П р и м е р 32. Аналогичен примеру 7, но

Ркон.вак=6 10-3 МПА; % погл=35,9 0,9 мас.%.

Влияние условий обработки воды предлагаемым способом на ее активность представлено в табл. 3.

Величины доверительных интервалов при оценке точности определения % поглощения воды для данных, приведенных в табл. 1 и 3, рассчитывались при 8 параллельных определениях в каждом примере и доверительной вероятности Р= 0,95, а данные, приведенные в табл. 2, рассчитывались при числе параллельных определений, равном 64, и доверительной вероятности Р=0,95.

Из сравнения данных табл. 2 для воды различных видов следует, что по ряду свойств активированная вода существенно отличается от неактивированной и по таким показателям, как относительная скорость разложения пероксида водорода каталазой листьев яблони в присутствии воды данного вида, как поглощение воды живой тканью листа березы, как содержание кислорода в воде после 0,25 ч насыщения воды барботированием газа, как смачиваемость поверхности кварца водой данного вида, которые служат показателями химической и физической активности, вода, обработанная предлагаемым способом, имеет заметно более высокие показатели по сравнению с контрольной водой.

Предлагаемый способ не требует специального оборудования и может быть осуществлен с помощью известной лабораторной или производственной вакуумной техники. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ вакуумированием, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной активности воды, обработку осуществляют последовательно понижением давления над водой от атмосферного до 10-5 - 10-2 МПа за 10-1 - 5,5 с, последующим вакуумированием при 8 10-4 - 5 10-3 МПа в течение 8 - 30 с, сбрасывают вакуум до атмосферного давления и выдерживают воду в контакте с атмосферой в течение 5 - 102 с, причем процесс понижения давления, последующего вакуумирования и выдерживания воды в контакте с атмосферой осуществляют периодически 2 - 5 раз, после заключительной стадии понижения давления над водой проводят стадию конечного вакуумирования воды при давлении 8 10-4 - 5 10-3 МПа в течение 102 - 3 102 с.