способ повышения химической активности воды

Формула изобретения

Способ повышения химической активности воды, включающий воздействие на воду с измельченным кремнем ультрафиолетовым облучением, отличающийся тем, что ультрафиолетовое облучение используют с длиной волны 420 - 460 нм при одновременном перемешивании измельченного кремня в течение времени, достаточного для достижения требуемой величины окислительно-восстановительного потенциала воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке воды для повышения ее химической активности и предназначено для активирования воды, используемой для затворения бетонных смесей и строительных растворов, а также может найти применение в других отраслях народного хозяйства, где широко используется вода (растениеводство, животноводство, медицина и др.).

Известен способ повышения химической активности воды кремнем, заключающийся в том, что водопроводную воду выдерживают в контакте с кремнем при рассеянном естественном освещении в течение 7 сут (газета "Правда Украины" от 22 мая 1993 [1], газета "Труд" от 18 июня 1994 [2].

Недостатком прототипа является длительность обработки воды, обусловившая установку 7 емкостей, чтобы по одной из них можно было расходовать ежесуточно.

Техническая задача, поставленная в основу изобретения, - существенное сокращение времени обработки воды кремнем для повышения ее химической активности.

Для решения поставленной задачи зерна кремня погружают в воду после чего систему "вода-кремень" подвергают перемешиванию механической мешалкой и воздействуют на открытую поверхность воды ультрафиолетовым излучением до достижения требуемой величины окислительно-восстановительного потенциала воды.

Общая продолжительность получения воды повышенной химической активности определяется временем достижения заданной величины окислительно-восстановительного потенциала (Eh). После этого активированную воду сливают и используют по назначению, а кремень применяют в повторных циклах. В лабораторных условиях установлена стократная оборачиваемость кремня без ухудшения свойств активированной воды.

Приведем пример конкретной реализации предложенного способа, например, для получения активированной воды с Eh = -0,67 в. Емкость цилиндрической формы наполняли водой, помещали в нее кремень расчета 1 г/л с модулем крупности M_к = 2,2-3,8, перемешивали механической мешалкой не более 10 мин и подвергали открытую поверхность системы "вода-кремень" воздействию излучения рефлектора медицинского. При этом скорость вращения пропеллера мешалки составила 450-750 об/мин, мощность лампы рефлектора медицинского - 100 Вт. Общая продолжительность получения активированной воды с заданными свойствами составила 4 ч. Оптимальные объемы активированной воды и время обработки (например, за счет использования нескольких ламп) подбираются экспериментально.

Экспериментальные данные, полученные нами по способу-прототипу при обработке воды кремнем в условиях рассеянного естественного облучения, приведены в табл. 1, при перемешивании механической мешалкой зерен кремня с водой - в табл. 2, при обработке открытой поверхности системы "вода-кремень" излучением длиной волны 420 - 460 нм - в табл. 3, при перемешивании зерен кремня с водой при обработке поверхности системы "вода-кремень" излучением рефлектора медицинского с длиной волны 420-460 нм - в табл. 4.

Таким образом, применение предложения позволяет существенно сократить время обработки воды в целях получения ее высокой химической активности.

Касаясь физико-химических основ соответствующих процессов, отметим следующее.

Кристаллы кремня с их мощным электромагнитным полем воздействуют на прилегающие молекулы воды, провоцируя их электролитическую диссоциацию:

H₂O _ H⁺+OH^-,

что и лежит в основе соответствующего повышения Eh.

Со своей стороны, каждый квант h энергетического излучения выбивает из молекулы воды электрон, который практически мгновенно гидратируется в водной среде /3/:

H₂O+h _ H₂O⁺+e^-_aq

Гидратированный электрон e^-_aq акцептируется молекулами примесей водной системы, например, молекулой органики :

+e^-_aq _ ^-

В таком виде e^-_aq может существовать многие часы, обеспечивая высокую реакционную способность водной системы.

В самом деле, электрон от ^- может перейти, например, к молекуле CaO⁺, т. к. сродство к электрону у этого иона выше, чем у ^- . В этом случае, например, накипь водогрейных котлов, состоящая в основном из CaO⁺, отслаивается, т.к. ион CaO⁺ нейтрализуется по схеме:

CaO⁺+e^-_aq _ CaO

Лишившись заряда, CaO уже не имеет электрической связи с отрицательно заряженной стенкой котла и отслаивается от нее /4/. По подобным схемам осуществляются и другие эффекты активированной воды.

Изложенное дает основание заключить о соответствии заявленного предложения критерию изобретения "изобретательский уровень". В самом деле, приведенные данные показывают, что здесь имеет место не простая сумма эффектов известных технических решений (контакт "вода-кремень" и фотолиз воды), а существенно больший результат, как из-за взаимовлияния соответствующих процессов, так и из-за нового признака "перемешивание системы "вода - кремень", что значительно увеличивает как сумму взаимодействующих молекул, так и эффективность фотолиза.

Использование воды, обработанной по предлагаемому способу, для затворения бетонной смеси позволило получить значительное улучшение параметров качества бетона.