Способ получения водных растворов с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом

Изобретение относится к области обработки воды и водных растворов и может быть использовано в растениеводстве, животноводстве, ветеринарии, биологии, пищевой промышленности с целью изменения окислительно-восстановительных и других свойств.

В настоящее время в сельском хозяйстве, биологии, медицине одним из важных параметров воды и водных растворов является окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), водородный показатель рН, биоактивность.

Применение обычной воды и ее растворов с растворенными газами (особенно кислородом) человеком и животным способствует в ряде случаев окислению различных биоструктур организма и старению. Эти негативные процессы могут быть замедлены, если использовать жидкости, обладающие восстановительными свойствами (в том числе антиокислительными), близкими к некоторым жидкостям организма.

Известны способы обработки питьевой (водопроводной) слабо минерализованной воды в электролизерах-активаторах в катодной камере при пропускании постоянного электрического тока (процесс электроактивации) [1]. При этом изменяется рН и ОВП. Католит питьевой воды и ее растворов неорганических солей обладает щелочными свойствами (рН 8-12) и ОВП от -100 до -500 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ). Католит обладает моющими свойствами, восстановительными свойствами и биоактивностью, в том числе как стимулятор роста биообъектов, например, ускоряет прорастание семян растений при их замачивании или ускоряет рост молодняка животных и птиц при их поении. Одновременно добавки в воду для поения снижают заболеваемость и падеж животных [2]. Процесс электрообработки относительно сложен и энергоемок.

Описан способ электрообработки воды в катодной камере диафрагменного электролизера с целью получения католитов с рН 8-10 и ОВП от -100 до -300 мВ для применения его при поении молодняка свиней [3]. При этом удалось увеличить прирост живой массы их на 5-8% при снижении затрат кормов и падежа животных. В исходную воду с минерализацией до 300 мг/л дополнительно вносили хлорид натрия до общего содержания 1400 мг/л. Снижалось заболевание молодняка диареей. Поение животных проводили по 1 часу утром и вечером, давали воду, в остальное время поили обычной водой.

Описан способ и установка для получения исходной воды с отрицательным ОВП путем насыщения ее газообработанным водородом (Н₂) [4]. Н₂ получался в ячейке с никелевым электродом и электродом сравнения 30% раствором КОН. Водород пропускали в бутыль вверх дном (объемом 0,5 л) с водой. Вода предварительно проходила очистку на установке БЭР-49М серии «Полимин» после заправки Н₂ воду выдерживали 24 часа. За это время в воде успевал установится ОВП от -200 до -300 мВ (ХСЭ). Этот способ и установка довольно сложны. Вода требовала очистку.

Описан способ и установка получения воды с отрицательным ОВП путем ее насыщения Н₂ (под давлением Н₂) из баллона [5]. В качестве емкости использовали кавитационный электросмеситель. Получили воду с ОВП -200 мВ за время обработки 10 секунд (прототип). Вызывает сомнение, что за такой срок можно было добиться насыщения воды водородом.

Недостатки способа: сложность технологии (смеситель), относительно высокие затраты, относительно низкая эффективность (например, ОВП -200 мВ), отсутствуют сведения о применении такой воды.

Описан способ получения водных растворов солей KCl и K₂HPO₄ с концентрацией 0,5-2 г/л путем насыщения водородом [6] (прототип). В качестве емкости использовали склянку Дрекселя объемом 100 и 200 мл. В качестве источника Н₂ использовали аппарат Киппа либо газ из баллона. В аппарате Киппа применяли реакцию растворения H₂SO₄ с гранулированным цинком (реактивной частоты). Предварительно установлено, что продолжительность насыщения водородом составляет 0,5-1 час при объемах воды 100 и 200 мл. В примере использовали растворы 1 г/л KCl и K₂HPO₄

Показатели, полученные после насыщения водородом растворов в течении 30 минут:

Недостатки способы:

- относительно высокие затраты солей реактивной частоты

- относительно узок ассортимент солей

- относительно низкие показатели параметров рН и ОВП

В предварительном эксперименте нами было показано, что в качестве исходных водных растворов минеральных веществ можно использовать природную минеральную воду местного производства - «Себряковская» с минерализацией 1-2 г/л и при насыщении водородом, получили более высокий результат.

Технический результат - упрощение способа, расширение ассортимента минеральных ионов воды, расширение области применения минеральной воды.

Это достигается тем, что в качестве исходных водных растворов использовалась природная минеральная лечебно-столовая вода «Себряковская» (г.Михайловка, Волгоградской области) по ГОСТ Р 54316-2011 и проводили процесс насыщения водородом из аппарата Киппа, либо из баллона в склянке Дрекселя с рабочим объемом жидкости 100 мл. Продолжительность обработки водородом 1-1,5 часа.

Химический состав воды мг/л

Минеральная вода «Себряковская» - прозрачная газированная жидкость. Ее перед обработкой выдерживали в открытом стакане 30 минут для удаления углекислоты. Исходные данные воды: рН 5,2, ОВП +200 мВ (ХСЭ), минерализация 400 мг/л.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. В склянку Дрекселя заливали 100 мл минеральной воды после отстаивания и пропускали водород (60-70 мл/мин) в течении 1 часа, при температуре 22-25°С. Затем прекращали обработку водородом и замеряли показатели качества: рН 8,0, ОВП -340 мВ (ХСЭ).

Пример 2. В склянку Дрекселя заливали 100 мл минеральной воды после отстаивания и пропускали водород в течении 1,5 часа при температуре 22-25°С. Показатели качества после насыщения: рН 8,4, ОВП -345 мВ (ХСЭ).

Преимущества способа:

- использование водного раствора минеральных веществ в виде смеси катионов и анионов при снижении их расхода (минерализация 1-2 г/л, в прототипе 2 г/л),

- расширение ассортимента минеральных ионов воды,

- более высокая эффективность обработки (более электроотрицательные значения ОВП от -340 до -345 мВ против от -150 до -330 мВ, а также рН 8-8,4.

Сравнение показателей качества католита водного раствора, используемого для поения молодняка свиней (как указано выше) и обработанного растворам минеральной воды, их свойств и антиокислительные свойства, мы полагаем, что предложенный раствор минеральной воды после насыщения водородом также можно использовать в растениеводстве, животноводстве, ветеринарии, биологии, пищевой промышленности с целью изменения окислительно-восстановительных и других свойств.

Перечень источников информации, используемых при экспертизе:

1. Бахир, В.М. Электрохимическая активация. - М.: ВНИИИМТ, 1992, т. 1 и 2, 657 с.

2. Пат. RU №2297981, C02F 1/46, опубл. 27.04.2007 г.

3. Апаликов, М.В. Продуктивные качества молодняка свиней при использовании активированной воды (католита) / Автореферат дис. к. с.-х. н. - Оренбург - 2004 г. - 23 с.

4. Писарев, И.М. Окислительно-восстановительный потенциал воды, насыщенной водородом // Электронный научный журнал «Исследовано в России» / http://www.sci-joumal.ru/articles/2007/023.pdf.

5. Пат. RU №71332, С02Р 1/46 «Полезная модель». Устройство получения жидкой среды с отрицательным потенциалом путем насыщения водородом, от 10.03.2008.

6. Пат. RU №2615519, C02F 1/68, опубл. 05.04.2017 г.