CC BY
52Решетневскуе чтения. 2018
УДК 663.63.0
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОАКТИВАТОРА ВОДЫ С КОАКСИАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДОВ
И. Я. Шестаков*, Е. Б. Пшенко, В. И. Шестаков
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: *yakovlevish@mail.ru
Рассмотрена возможность снижения удельных энергозатрат при получении активированной воды и водных растворов при коаксиальном расположении электродов.
Ключевые слова: космический полёт, вода, электрохимический активатор, анолит, католит.
INVESTIGATION OF WATER ELECTROACTIVE WITH COAXIAL LOCATION OF ELECTRODES
I. Ya. Shestakov*, E. B. Pschenko, V. I. Shestakov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: *yakovlevish@mail.ru
Reduction of specific energy consumption in the production of activated water and aqueous solutions with coaxial electrodes.
Keywords: space flight, water, electrochemical activator, anolyte, catholyte.
Во время полётов космонавтов осуществляется прогноз возможных нарушений в состоянии здоровья, оказание при необходимости медицинской помощи. Актуальными проблемами медицины, требующими своего решения, является разработка и создание для будущих орбитальных и межпланетных полётов системы хранения, обеззараживания и трансформации биологических и бытовых отходов [1]. Для лечения космонавтов на борту КА используются средства из бортовой медицинской укладки, в которую входят: анальгетики, сердечные, антиаллергические, желудочно-кишечные, противорвотные, тонизирующие препараты, а также лекарственные средства для первой помощи при ожогах, носовом и ушном кровотечениях [2].
По данным Всемирной организации здравоохранения, 80 % заболеваний, в том числе раковые, обусловлены низким качеством питьевой воды [3].
В условиях космического полёта качество питьевой воды особенно актуально. Для систем жизнеобеспечения кораблей и лечения космонавтов предлагается использовать электроактивированную воду и водные растворы.
Первыми создателями электроактивированных растворов стали учёные из Ташкента, возглавляемые академиком С. А. Алёхиным. Медицинское использование электроактивированной воды проверили специалисты Ташкентского центра хирургии под руководством академика В. Вахидова [4; 5].
Было доказано, что щелочная или «живая». вода стимулирует регенеративную функцию клеток, благоприятно воздействует на метаболические процессы,
а кислая «мёртвая» вода представляет собой мягко действующий антисептик.
Было проведено три международных симпозиума по электрохимической активации воды и водных растворов [6; 7]. Электрохимическая активация воды и водных растворов - это технология будущего, которая позволит создать экологически чистое будущее Земли и других планет».
Для получения электрохимически активированной воды и растворов известны такие установки как: СТЭЛ, Аквахлор, Изумруд; проточные модульные элементы - ПЭМ-3, ПЭМ-7, ПЭМ-9; универсальные МБ-11, МБ-26 и др.
Анализ конструкций этих устройств показал, что в качестве электродов применяются плоские металлические пластины, поэтому имеются объемы воды, которые подвергаются неравномерному электрохимическому воздействию. В результате этого удельные энергозатраты на получение активированной воды значительны и составляют 15-30 Вт-час/л.
Для исследования активатора с коаксиальным расположением электродов было изготовлено устройство с графитовым стержнем шестиугольного сечения. В качестве диафрагмы используется ткань-брезент. Анодом является графитовый стержень, катодом -полый цилиндр из нержавеющей стали.
Для опытов использовался источник постоянного тока Б5-8, цифровой переносной мультиметр МУ67, для определения рН использовали универсальные индикаторные бумаги и иономер Анион-401.
Как показали опыты, значения рН анолита и като-лита зависят от соотношения объёмов анодного
Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты
и катодного пространств (Уа/Ук). Максимальная разница рН между анолитом и католитом получается при соотношении Уа/Ук = 0,6.
Дальнейшие опыты проводились при указанном соотношении объёмов анолита и католита. Для расчёта удельных энергозатрат и рН анолита и католита применяли известные выражения:
рН = -1яСи+ = -1Е(С°н+ + в ■ I ■ т/Р ■ V), (1) где С0н+ - начальная концентрация ионов водорода, 10-7 г-ион/л; в - выход по току, принимаем равным 1; I - сила тока, А; т - время активации воды, с; Б - число Фарадея; V - объём анолита, л.
Для расчёта рН католита использовалось ионное произведение воды, г-ион/л:
[Сн+]'[Сон-] = 10-14, (2)
Удельные энергозатраты найдены по формуле
0 = I ■ и ■ //0,65, (3)
где и - напряжение на электродах, В; 0,65 - объём активированной воды, л.
Для исследования электроактиватора использовали водопроводную воду, которая находилась в стеклянной открытой ёмкости в течение 8-10 часов. Для приготовления раствора применяли поваренную соль (10 г/л).
Минимальное значение рН анолита равно 1,5, при этом рН католита равно 11,5. Удельные энергозатраты в серии опытов составили от 0,97 до 1,7 Вт-час/л.
Минимальное значение рН анолита равно 2,5, при этом рН католита равно 10. Удельные энергозатраты в серии опытов составляют 10-12 Вт-час/л. По результатам опытов видно, что минимальное время электролиза воды равно 6-7 мин., а водного раствора поваренной соли - 5 мин. Увеличение времени электролиза по сравнению с указанным практически не приводит к изменению рН. Это можно объяснить увеличением диффузии ионов Н+ и ОН-, так как возрастает их градиент концентрации.
Таким образом, коаксиальное расположение электродов и использование шестиугольного анода в активаторах более предпочтительно, так как удельные энергозатраты снижаются на 25-30 % по сравнению с активатором Эсперо 1. Время электролиза воды не должно быть более 7 мин, а водного раствора поваренной соли более 5 мин. На выше рассмотренный активатор получен патент на полезную модель [8].
Существующие устройства электрохимической активации воды и водных растворов имеют конструктивные недостатки, поэтому имеют повышенные удельные энергозатраты. Разработанный электроактиватор имеет пониженные удельные энергозатраты, что очень важно для космических полётов. Ведущие медицинские университеты и клиники РФ и стран СНГ доказали эффективность применения электроактивированных воды и водных растворов для лечения более пятидесяти заболеваний, для стерилизации оборудования. Вместо тяжёлой медицинской укладки на борту космического корабля достаточно иметь электроактиватор, но для этого нужно исследовать работу устройства в условиях невесомости.
Библиографические ссылки
1. Ушаков И. Космическая медицина и биология: сегодня и завтра // Медицина экстремальных ситуаций. 2016. № 4. С. 97-104.
2. Газенко О. Г., Григорьев А. И. Космическая биология и медицина. Т. 4. Здоровье. Работоспособность. Безопасность космических экипажей. М. : Наука, 2001. 502 с.
3. Ахманов М. Вода, которую мы пьём. Качество питьевой воды и её очистка с помощью бытовых фильтров. М. : Эксмо, 2006. 192 с.
4. Гроссман Л. Живая вода // Сборник материалов об одном из бесценных даров природы. Минск : Парадокс, 1999. 128 с.
5. Ашбах Д. С. Живая и мёртвая вода - новейшее лекарство современности. СПб. □ Питер, 2008. 160 с.
6. Алёхин С. А. Электрохимическая активация // Второй Международный симпозиум. Тезисы докладов и краткие сообщения. Ч. 1. М. : ВНИИМТ. МИС-РТ. 1999. 210 с.
7. Ашбах Д. С. Живая и мёртвая вода против свободных радикалов и старения. М. : АСТ, 2011. 191 с.
8. Шестаков И. Я., Шестаков В. И. Патент на полезную модель № 147543. Опубл. 10.11.2014, Бюл. № 31.
References
1. Ushakov I. [Cosmic medicine and biology: today and tomorrow] // Meditsinaekstremal'nykhsituatsiy. 2016. № 4. P. 97-104 (In Russ.).
2. Gazenko O. G., Grigor'ev A. I. Kosmicheskaja biologija i medicina. Tom 4. Zdorov'e. Rabotosposob-nost'. Bezopasnost' kosmicheskih jekipazhej. [Space Biology and Medicine. Volume 4. Health. Working capacity.Safety of space crews.]. М. : Nauka, 2001. 502 p.
3. Akhmanov M. Voda, kotoruyu my p'em. Kachestvo pit 'evoy vody i ee ochistka s pomoshch 'yu bytovykh fil'trov. [The water we drink. The quality of drinking water and its cleaning with household filters.]. M. : Eksmo, 2006. 192 p.
4. Grossman L. Zhivayavoda. [Living water]. Minsk : Paradox,1999. P. 128.
5. Ashbakh D. S. Zhivaya i mertvaya voda - novey-shee lekarstvo sovremennosti. [Living and dead water, the newest medicine of our time.]. SPb .: Peter, 2008. 160 p.
6. Alekhin S. A. [Electrochemical activation]. Vtoroj Mezhdunarodnyj simpozium. Tezisy dokladov i kratkie soobshhenija. Ch. 1. M. : VNIIMT. MIS-RT. 1999. 210 p. (In Russ).
7. Ashbakh D. S. Zhivaya i mertvaya voda protiv svobodnykh radikalov i stareniya. [Live and dead water against free radicals and aging.]. М. : AST, 2011. 192 p.
8. Shestakov I. Ya., Shestakov V. I. Patent na poleznuyu model'. [Patent for utility model]. Patent RF № 147543, 2014.
© Шестаков И. Я., Пшенко Е. Б., Шестаков В. И., 2018
