Студопедия — Высокостабильная электролитическая вода с уменьшенной шириной ямр-пика на половине высоты.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Высокостабильная электролитическая вода с уменьшенной шириной ямр-пика на половине высоты.






Настоящая заявка устанавливает приоритет предварительной заявки США № 60/926182, поданной 25 апреля 2007 года. Содержание указанной заявки включено в настоящий документ полностью в качестве ссылки.

Настоящее изобретение относится к высокостабильным щелочным и кислотным водам, получаемым при электролизе, к способам получения и применения щелочных и кислотных вод и к устройствам для получения вод согласно настоящему изобретению.

Уровень техники

водные растворы солей, в частности хлорида натрия, в результате электролитической обработки расщепляются на два жидких продукта, один из которых имеет оснóвные и восстановительные характеристики (в общем известный как катодная вода, или щелочная вода), и один (в общем известный как анодная вода, или кислотная вода), который имеет кислотные и окислительные характеристики.

Традиционные электролитические воды имеют общеизвестный недостаток, состоящий в очень ограниченной сохранности. Спустя несколько дней после приготовления продукт фактически склонен к разложению и утрате своих свойств. Поэтому известные электролитические воды должны быть приготовлены и употреблены по назначению незамедлительно. Соответственно этому, промышленная реализация продукта оказывается предельно невыгодной, поскольку срок годности при хранении любых готовых к употреблению упаковок чрезвычайно ограничен.

Несколько компаний производят щелочную воду питьевого назначения и рекламируют воду, акцентируя внимание на ее антиоксидантных характеристиках. Эти воды получаются многообразными способами, в промышленных масштабах и в простейших установках, в процессах,

 

включающих электролиз и ультразвук. В общем, эти воды имеют значение рН,

не далекое от нейтрального, в основном не более чем 9 или 10. Воды согласно настоящему изобретению не предназначены для потребления и в основном имеют гораздо более высокую величину рН, чем производимые питьевые воды.

Ширина пика в 17О-ЯМР спектре воды, измеренная на половине величины амплитуды пика воды («ширина ЯМР-пика на половине высоты») (также известная как «полная ширина на половине высоты», или «ПШПВ», "FWHH"), как сообщается, составляет 80 Гц или более для водопроводной воды, полученной из грунтовой воды, и около 120 Гц для водопроводной воды, полученной при очистке речной воды или обычных сточных вод (журнал "Shokuhin To Kaihatsu", том 24, № 7, 1991, стр. 83). Патент США № 5824353 описывает воду, имеющую ширину пика на половине высоты в 17О-ЯМР спектре менее 50 Гц. Вода получена ультразвуковой обработкой, и ее стабильность и малая ширина ЯМР-пика на половине высоты зависят от присутствия конкретных концентраций ионов калия, магния и кальция.

Один предмет настоящего изобретения состоит в обеспечении электролитических щелочных и кислотных вод, которые не имеют недостатков современного уровня техники. В пределах этой цели один из предметов настоящего изобретения заключается в создании электролитических щелочных и кислотных вод, которые имеют высокую стабильность с течением времени, малую стоимость производства и просты в приготовлении.

Еще один предмет настоящего изобретения заключается в представлении фармацевтических и косметических композиций, которые способны обеспечивать улучшенную гидратацию кожи, или доставку активных фармацевтических ингредиентов, предпочтительно с использованием щелочной воды согласно настоящему изобретению.

Еще один предмет изобретения состоит в представлении электролитической воды, как определенной выше, которая имеет высокую способность проникновения в ткани млекопитающих, такие как глубокие слои кожи, и

 

которая может быть пригодна для лечения или профилактики разнообразных кожных расстройств и патологий.

Еще другие дополнительные предметы настоящего изобретения состоят в представлении способов получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению, и устройств и установок, которые могут быть использованы для получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению.

Сущность изобретения

Эти и прочие цели и предметы достигаются с использованием электролиза, в котором используют специальные электроды с нанопокрытиями в анодной и катодной камерах и специальную мембрану с нанопокрытием между анодной и катодной камерами, для получения электролитических щелочных и кислотных вод, которые по существу не содержат тяжелых металлов, и которые имеют ширину пика на половине высоты в 17О-ЯМР спектре, которая является гораздо меньшей, чем для электролитической воды, полученной в прототипе, на уровне порядка 45-51 Гц. Ширина ЯМР-пика на половине высоты непосредственно отражает качество и устойчивость воды, полученной способами согласно настоящему изобретению, поскольку она варьирует в зависимости от среднего размера кластеров и распределения в воде молекулярных кластеров по величине.

Поэтому в одном варианте осуществления изобретение представляет электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты при использовании изотопа 17О от около 45 до менее 51 Гц и окислительно-восстановительный потенциал от -900 до +200 мВ или от +600 до +1300 мВ. В более предпочтительном варианте осуществления щелочные воды согласно настоящему изобретению характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом от около -900 до около -200 мВ, значением рН от около 8,5 до около 13,0, и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. Кислотные воды согласно настоящему изобретению предпочтительно характеризуются окислительно-

 

восстановительным потенциалом от около +1000 до около +1300 мВ, величиной рН от около 1,0 до около 3,0 и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. В особенно предпочтительном варианте осуществления вода имеет стабильность, в плане сохранения значения рН, окислительно-восстановительного потенциала (ORP) или ширины ЯМР-пика на половине высоты, которая превышает 30, 90, 180 или даже 365 дней, будучи сохраняемой при надлежащих условиях, которые предохраняют продукт от света, воздуха и теплоты.

В еще одном варианте осуществления изобретение обеспечивает композиции местного действия, которые включают щелочные и кислотные воды согласно настоящему изобретению. В частности, изобретение представляет композицию местного действия, включающую в качестве ингредиентов электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты с использованием изотопа 17О от около 45 до менее 51 Гц; и один или более косметически или фармацевтически приемлемых формообразующих компонентов местного действия.

В еще одном варианте осуществления изобретение представляет электролизер и способ применения такого электролизера для получения электролитической кислотной или щелочной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа 17О от около 45 до менее 51 Гц, включающий:

(а) получение электролизера, включающего: (i) катодную камеру, анодную камеру и фильтр, разделяющий указанные камеры (предпочтительно характеризуемый пористостью, которая обеспечивает возможность прохождения ионизированных нанокластерных фракций воды (Н2О), то есть когда пористость преимущественно характеризуется порами с диаметром от около 120 до около 180 нм (предпочтительно имеющими средний диаметр между 120 и 180 нм)); и (ii) катод, размещенный в указанной катодной камере, и анод, расположенный в указанной анодной камере, в котором по меньшей

мере один из указанных анода и катода покрыт осадком из частиц, в котором

 

более чем 70% по весу от указанных частиц имеют диаметр от 40 до 100 нм;

(b) введение раствора воды и соли щелочноземельного металла в одну или обе из указанных камер; и

(с) подведение электрического потенциала к указанному аноду и указанному катоду в течение времени и в степени, достаточных для получения электролизной щелочной или кислотной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа 17О от около 45 до менее 51 Гц.

Другие варианты исполнения относятся к конкретным вариантам применения щелочных и кислотных водных фракций электролитической воды согласно настоящему изобретению, в частности в медицинской и косметической областях. В одном варианте осуществления воду используют в качестве средства для гидратации кожи, либо как таковую, либо как часть косметической или фармацевтической композиции местного действия, или для способствования доставке одного или более фармацевтических средств. Вода также применима для лечения или профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи или дермы или слизистой оболочки, в том числе ран, воспалительных процессов, инфекций, ожогов и ссадин. Было обнаружено, что кислотная вода в особенности полезна для лечения повреждений кожи и слизистой оболочки благодаря ее целебному действию на кожу и слизистые оболочки и ее способности стимулировать продукцию коллагена и другие метаболические процессы, необходимые для излечения кожи и слизистых оболочек.

Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием композиции, которая включает кислотную или щелочную воду, как определенную выше, и один или более ингредиентов (предпочтительно средства для повышения вязкости), выбранных из группы, которая состоит из:

i) формообразующих компонентов и носителей, которые являются фармацевтически приемлемыми для приготовления фармацевтических композиций для применения людьми и животными,

ii) формообразующих компонентов и носителей, которые являются косметически приемлемыми для приготовления косметических композиций для применения людьми и животными,

iii) формообразующих компонентов и носителей, используемых в области пищевых продуктов, для приготовления дезинфицирующих композиций, и

iv) формообразующих компонентов и носителей, используемых в сельскохозяйственной области, для приготовления противопаразитарных или фунгицидных композиций.

Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием набора, который включает электролитическую щелочную или кислотную воду, как определенную выше, и средства для нанесения ее на субстрат, такие как дозирующий контейнер, марля или перевязочный материал.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для получения лекарственного средства для лечения и профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи и слизистой оболочки на теле человека или животного.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для санитарной обработки субстрата.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для получения раствора для переокисления кожи человека или животного.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для косметической обработки тела человека или животного или отдельных частей тела, в особенности в качестве местного средства против старения кожи или для устранения черной пигментации на коже вследствие процессов окисления.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для переноса препаратов, пригодных для восстановления кости.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для повторной гидратации обезвоженных тканей человека или животных для реимплантации.

Дополнительные варианты осуществления и преимущества изобретения будут изложены отчасти в нижеследующем описании и отчасти будут очевидными из описания или могут быть выявлены при реализации изобретения. Варианты осуществления и преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты с помощью элементов и комбинаций, в особенности отмеченных в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Должно быть понятно, что как вышеприведенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание являются только примерными и пояснительными и не ограничивают изобретения в том виде, как таковое заявлено.

2) Электролизер для умягчения воды

Цель изобретения - повышение производительности электролизера за счет обеспечения возможности регенерации диафрагмы во время работы электролизера, а также увеличение срока службы диафрагмы за счет ее равномерности износа.

Изобретение относится к техническим средствам процесса обессоливания воды электродиализом в электродиализаторах с ионообменными мембранами. Электродиализатор включает электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны, и прокладки, в которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода диализата и концентрата. В отверстия мембран вставлены кольцевые выступы, сформованные вокруг соответствующих отверстий прокладок. Кольцевые выступы прокладок на 10-30% выше толщины сухих мембран. Технический эффект - снижение непроизводительных потерь электроэнергии в электродиализаторе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

 

Изобретение относится к техническим средствам процесса обессоливания воды электродиализом в электродиализаторах с ионообменными мембранами.

Известен электродиализатор, включающий электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и сепараторные прокладки, в противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в

сборе каналы для подачи исходного раствора и вывода диализата и концентрата.

Недостатком известного электродиализатора является то, что при концентрировании солей в таких аппаратах наблюдается разогрев и прожог прокладок и мембран со стороны электродных блоков вокруг распределительных и сборных коллекторов концентрата. Это приводит к выходу из строя электродиализных аппаратов. Причиной разогрева и прожога мембран и прокладок в указанных местах является то, что при повышении концентрации солей увеличиваются утечки тока через распределительные и сборные коллекторы, а следовательно, и количество тепла, выделяемого при его прохождении. Ускорение отвода избыточного тепла в данном случае возможно в основном только путем увеличения скорости прокачки воды, что не всегда возможно и целесообразно. Кроме того, вследствие утечек тока снижается доля полезного использования тока, протекающего через электродиализный аппарат.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный электродиализатор, включающий расположенные между электродами ионообменные мембраны и прокладки, имеющие отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода диализата и концентрата (см. например, авт. св. СССР 1018678, кл. В 01 D 13/02, 1983 г.). При этом электродиализатор снабжен закупоривающими пластинами из диэлектрического материала, размещенными в отверстиях одной из мембран.

Известный аппарат позволяет сократить утечки тока, однако технически нереально полностью изолировать коллекторы пластинами, во-первых, из-за набухаемости мембран и их разной толщины с толщиной пластин,

а во-вторых, из-за просачивания воды между пластинами и мембранами. Полностью разомкнуть контур паразитной цепи электрод - мембрана - коллектор - электрод не удается. Кроме того, из-за перекрытия каналов возникают конструкторские проблемы с выводом диализата и концентрата. Аппарат становится нетехнологичным.

Предлагаемое изобретение направлено на снижение непроизводительных потерь электроэнергии в электродиализаторе.

Это достигается тем, что предлагаемый электродиализатор так же, как известный, включает электроды, между которыми размещены ионообменные мембраны и прокладки, в противоположных сторонах которых выполнены отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода диализата и концентрата.

Однако в отличие от известного электродиализатора в предлагаемом отверстия прокладок выполнены с кольцевыми выступами, на которые посредством отверстий насажены мембраны.

Кольцевые выступы могут иметь высоту на 10-30% больше, чем толщина сухих мембран.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично показана пара прокладка - мембрана. В мембране 1 выполнены отверстия 2 для каналов (на чертежах не показаны) выводы диализата и концентрата. Этими отверстиями 2 мембрана насажена на кольцевые выступы 3, которыми снабжены соответствующие отверстия 4 сепараторных прокладок 5 (лабиринтные каналы на прокладке для наглядности предложения не показаны). Мембраны и прокладки расположены между электродами (на чертеже не показаны).

Кольцевые выступы, формируемые при литье пластмассовых прокладок, прерывают контур паразитного тока электрод - мембрана - коллектор - электрод и в то же время полностью сохраняют классическую схему аппарата, не требуя изощренных конструкторских решений для удаления диализата и концентрата. Кольцевые выступы 3 на прокладках 5 выполняют с высотой на 10-30% больше толщины сухой (ненабухшей) мембраны, поскольку при

контакте с водой толщина набухающей мембраны увеличивается. В зависимости от типа мембран толщина их при набухании может увеличиваться на 50-70%. Однако при сборке электродиализного пакета мембраны зажимаются между прокладками, и толщина набухшей мембраны в пакете в среднем лишь на 10-30% больше ее толщины в сухом виде.

Использование электродиализатора согласно изобретению в схемах концентрирования и обессоливания водных растворов не отличается от применения известного электродиализатора противоточного типа. В известном электродиализаторе ток, протекающий через него, в основном расходуется на перенос солей через мембраны, непроизводительный перенос ионов Н+ и ОН-, нагрев раствора и утечки через коллекторы. При подаче напряжения на электроды в предлагаемом электродиализаторе утечки тока через коллекторы значительно ниже, чем в известном, так как коллекторы по току многократно перекрыты кольцевыми выступами диэлектрических прокладок в отверстиях мембран. Разрыв контура паразитной электрической цепи не изменяет кинетику и механизм процесса переноса солей через мембраны. Масса переносимых солей и ионов H+ и ОН- за единицу времени и нагрев воды в камерах при одном и том же напряжении, подаваемом на электроды предлагаемого и известного электродиализаторов, одни и те же. Однако удельный расход электроэнергии на единицу объема обессоленного раствора в предлагаемом электродиализаторе значительно меньше, так как в нем значительно меньше непроизводительные потери тока через коллекторы. Снижение утечек тока через коллекторы позволяет также избежать локального нагрева стенок коллекторов и выхода пакета мембран и прокладок из строя. В то же время конструкция аппарата имеет классическую простую и технологическую конфигурацию.

Формула изобретения

1. Электродиализатор, включающий расположенные между электродами ионообменные мембраны и прокладки, имеющие отверстия, образующие в сборе каналы для подачи исходной воды и вывода диализата и концентрата, отличающийся тем, что отверстия прокладок выполнены с кольцевыми

 

выступами, на которые посредством отверстий насажены мембраны.

2. Электродиализатор по п. 1, отличающийся тем, что кольцевые выступы имеют высоту на 10-30% больше, чем толщина сухих мембран.

 








Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 276. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Экспертная оценка как метод психологического исследования Экспертная оценка – диагностический метод измерения, с помощью которого качественные особенности психических явлений получают свое числовое выражение в форме количественных оценок...

В теории государства и права выделяют два пути возникновения государства: восточный и западный Восточный путь возникновения государства представляет собой плавный переход, перерастание первобытного общества в государство...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия