П3.1.12. Электролизеры воды

 

Первый электролизер воды был разработан академиком В.В.Петровым в 1802 г. (за 30 лет до открытия М. Фарадеем законов электролиза) [24]. С помощью высоковольтной гальванической батареи (Вольтова столба) он обнаружил, что выделение электролизных газов у электродов сопровождается подкислением воды у анода и подщелачиванием у катода. Разделив пространство между анодом и катодом пористой мембраной, которая пропускала ионы,  но не позволяла смешиваться воде после окончания гидролиза, Петров впервые получил воду в двух состояниях: католит, обогащенный продуктами катодных электрохимических реакций, и анолит — продукт реакций в области анода.

В связи с тем, что пресная вода не находила практического применения в прикладной электрохимии, то за более чем вековую историю ее развития сформировалось представление, что ее электролиз невозможен из-за низкого содержания в ней ионов. Это представление было основано на традиционно сложившихся подходах к промышленным электрохимическим установкам, для которых напряжение на электродах единичной ячейки обычно не превышало 6 вольт при силе тока в несколько сотен ампер. На самом деле электролиз пресной, ультрапресной и даже дистиллированной воды возможен, однако для этого требуется более высокое напряжение между электродами.

В 1972 г. инженер В. М. Бахир впервые обратил внимание на ранее неизвестный факт: анолит и католит, полученные в диафрагменном электрохимическом реакторе из слабоминерализованной воды, очень сильно отличаются по физико-химическим параметрам и реакционной способности от моделей католита и анолита, приготовленных путем растворения в воде химических реагентов, вид и количество которых определены в соответствии с законами классического электролиза. Дальнейшие исследования показали (см. материалы сайта www.bakhir.ru), что различия в свойствах только что полученных католита и анолита от их химических моделей-аналогов (растворов стабильных щелочей или кислот) не являются стабильными во времени: их свойства и реакционная способность, самопроизвольно изменяясь, становятся равными соответствующим параметрам их химических моделей по истечении так называемого времени релаксации, когда начинают соблюдаться законы электролиза. При этом время релаксации находится в диапазоне от десятков минут до десятков и даже сотен часов.

Обнаруженные различия в реакционной способности и физико-химических параметров дали В.М.Бахиру основание назвать анолит и католит в период времени их релаксации активированной или электрохимически активированной водой (на наш взгляд, очень длинное название, лучше — анолитно-католитная вода, поскольку активированной называют часто и серебряную и омагниченную воду).

Первая попытка по использованию электрохимически активированной воды в лечебных целях была сделана в 1981 г. заслуженным изобретателем СССР Д. Кротовым, который изготовил бытовой электролизер воды, испытал ее лечебные свойства и дал первые конкретные рекомендации по ее применению. Падкие до сенсаций журналисты, используя положительные результаты опытов Кротова и детские воспоминания о народных сказках, назвали католит «живой», а анолит — «мертвой» водой, что в дальнейшем и прижилось в рекламе и неофициальных документах.

Основные характеристики электролизерной воды:

«Мертвая» вода (МВ) — бесцветная вяжущая жидкость с запахом кислоты и рН = 2,5—3,5; свои свойства сохраняет 1-2 недели при хранении в закрытых сосудах; используется в качестве бактерицида и дезинфектора, при полоскании носа, рта, горла, при кровоточащих деснах, простудных заболеваниях, во время эпидемий гриппа, после посещения инфекционных больных и мест скопления людей; ее можно использовать для дезинфекции бинтов, белья, различной тары, мебели, помещений и грунтов; снижает кровяное давление, успокаивает нервы, улучшает сон, уменьшает боль в суставах рук и ног, уничтожает грибок и др.

«Живая» вода (ЖВ) — мягкая бесцветная жидкость со щелочным вкусом, рН = 8,5—10,5 и выпадающим осадком всех примесей, включая радионуклиды; свои свойства сохраняет около недели при хранении в закрытом сосуде; является стимулятором иммунной системы организма; обеспечивает антиоксидантную защиту организма, особенно в сочетании с применением витаминов; активизирует биопроцессы организма, повышает кровяное давление, улучшает аппетит, обмен веществ, прохождение пищи, общее самочувствие; заживляет различные раны, включая язвы желудка и 12-перстной кишки, пролежни, трофические язвы, ожоги; смягчает кожу, разглаживает морщины, уничтожает перхоть, делает волосы шелковистыми; оживляет увядшие цветы, улучшает сохранность овощей и фруктов; ускоряет прорастание семян после замачивания и повышает урожайность при поливе.

В настоящее время электролизерная вода используется в Японии, Израиле, Индии, Германии, Австрии, Швейцарии, США, Канаде, Болгарии, Польше, Белоруссии, на Украине, в Узбекистане,  Литве, Латвии и др. [25]. Подробные инструкции по применению электролизерной воды можно найти:

1. На сайте литовской фирмы «Бурбулюкас» (www.burbuliukas.lt), активно осваивающей российский рынок электролизерами воды типа PTV трех модификаций стоимостью от 3500 до 4500 руб.

2. На сайте белорусского объединения «Акваприбор» (www.aquapribor.com), разработчика электролизеров типа АП двух модификаций стоимостью от 2200 до 2800 руб.

3. На сайте народного целителя Г. П. Малахова (www.genesha.ru), рецепты которого прилагаются к электролизеру «Мелеста» стоимостью от 1370 руб. (одноименное производственное объединение, г. Уфа).

4. На сайте НИЦ «Икар» (http://ikar.udm.ru/sb3-1.zip); аппарат «Есперо», описанный в файле sb3-1.zip, выпускается одноименной узбекской компанией. По ссылке http://ikar.udm.ru/sb6.htm можно скачать сборник статей [25] с описанием всех модификаций аппарата «Есперо» и результатами медико-биологических исследований МВ и ЖВ с использованием различных добавок в исходную воду (поваренная соль, пищевая сода, йод и др.).

Из перечисленных электролизеров наиболее простым является «Мелеста», который нетрудно изготовить и в домашних условиях. Он рассчитан на использование водопроводной воды с минерализацией около 250 мг/л и производительностью по анолиту (МВ) — 0,2…0,3 л, по католиту (ЖВ) — 0,6…0,7 л. Основные элементы электролизера показаны на рис. П3.1.37.     

Вставной стакан для приготовления МВ состоит из пластмассовой обечайки 1 и брезентовой мембраны 2 диаметром 80 мм и высотой 100 мм, т. е. объемом Vc = p×(0,4)²×1 = 0,5 дм³ = 0,5 л, что заметно больше указанного в технических характеристиках. Поскольку сплошное днище обечайки имеет бортик высотой в 3 мм, где частично скапливается ЖВ, то для удобства слива МВ в нем через 90° были сделаны 4 отверстия диаметром 4,5 мм на расстоянии 7 мм от краев.

Верхняя крышка 3 имеет размеры 120´120´75 мм с радиусом закругления углов около 20 мм. В ней на цилиндрической подставке 8 высотой 55 мм от днища размещена пластмассовая пластина 9 диаметром 52 мм и толщиной 2,5 мм с закрепленными на ней положительным 4 и отрицательным 5 электродами высотой 80 мм и шириной 36 мм каждый. Расстояние между электродами составляет 32 мм со смещением их центра по диагонали крышки 3 примерно на 30 мм от закругленного края. Электроды выполнены из листовой нержавеющей стали толщиной 1 мм с поверхностью, типичной для таких материалов, т. е. без дополнительной обработки. Возможно, что эта сталь относится к так называемому классу пищевых, из которых обычно изготавливается кухонная посуда. 

В углу под электродами расположен ввод электрической схемы, размещаемой в сетевой вилке 6 и в нерабочем состоянии легко и компактно укладывающейся вместе с соединительным проводом на дне крышки за счет дополнительной щели 11, служащей одновременно и газоотводом при работе прибора. Выход электрической схемы (провода синий (–) и бежевый (+)) подключаются к электродам у их основания обычной пайкой. Крышка надевается на емкость глубиной 135 мм. С наружной стороны на расстоянии 35 мм от верхней кромки имеется прилив, ограничивающий ход верхней крышки и определяющий верхний уровень наливаемой воды.

Отличие упоминавшихся бытовых электролизеров в основном заключается в материале анодного электрода и мембраны. Поскольку анод работает в агрессивной кислой среде, то в качестве материала для него используют химически чистый графит (например, марки МПГ-7 ТУ 48-20-86-81) или покрытия из него (во всех перечисленных электролизерах, за исключением «Мелесты»), а для катода — нержавеющую сталь (в «Эсперо» — сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72). В качестве материала мембраны используют

бумажную натуральную кальку ГОСТ 892-70 в три слоя (в «Эсперо»), керамику (в АП-1) или древесное волокно (в PTV), которое, правда, требует частой замены (при интенсивной эксплуатации — ежемесячно).

 

 

Рис. П3.1.37. Основные блоки электролизера «Мелеста»

 

Электрическая часть «Мелесты» выполнена по схеме однополупериодного выпрямителя (рис. П3.1.38) с токостабилизирующей лампочкой Л, являющейся одновременно и индикатором. В схему дополнительно включен двухполюсный движкового типа тумблер ПТ, который заключен в корпус из-под  почившего адаптера USB-RS232 (позиция 7 на рис. П3.1.37). Он предназначен для изменения полярности питающего напряжения электродов Uэ, что помогает очистить мембрану от накопившихся шлаков. Для этого электролизер заполняется водой и тумблером ПТ переводится в положение «Очистка». Время работы в таком режиме составляет не более 5 мин, после чего вода сливается и размягченные остатки шлаков легко удаляются с мембраны. В режиме очистки потребляемый ток увеличивается почти в два раза — до 330 мА против 170 мА в рабочем режиме. При этом в обоих режимах напряжение на электродах поддерживается  на уровне 95±0,5 В, т. е. при действующем значении выпрямленного напряжения 110 В падение напряжения на диоде и лампочке Л составляет около 15 В. Это позволяет предположить, что в приборе используется 10-ватная лампочка на 12 В, по конструкции напоминающая зарубежную типа P-806-G с держателем (в неразборном патроне). Об этом говорит и ее тусклое свечение при указанных значениях токов, поскольку в этом случае ее сопротивление повышено по сравнению с номинальным значением тока (около 1 А).

 

 

Рис. П3.1.38. Электрическая схема электролизера «Мелеста»

 

Концентрация ЖВ и МВ воды определяется временем работы прибора и степенью минерализации воды. В табл. П3.1.3 приведены заводские данные для воды с минерализацией 200 мг/л, которые получены с помощью иономера И-130.2М.1 (снят с производства). Данные в скобках, полученные с помощью рН-метра CHECKER1 компании HANNA (Германия), заметно отличаются от паспортных, что, очевидно, зависит от параметров исходной воды (в нашем случае использовалась московская вода (район Шаболовки) после фильтрации в Аквафор, рН = 7,4). Из таблицы видно, что увеличение времени электролиза до 15 мин приводит только к заметному изменению рН анолита и, как справедливо отмечается в описании прибора, приводит к заметному разогреву растворов. Заметим, что в инструкциях к другим электролизерам (см. выше)  для повышения эффективности работы прибора рекомендуется в исходную воду добавлять чайную ложечку поваренной соли.

 

Табл. П3.1.3

Время работы,мин	рН католита (ЖВ)	рН анолита (МВ)
3	10 (9)	3 (6,9)
5	10,5 (9,6)	3 (6,4)
10	11(10,2)	2,1 (3,6)
15	(10,3)	(2,9)

 

Поскольку питание бытовых электролизеров осуществляется непосредственно от сети, то для повышения электробезопасности в аппарате PTV используется геркон для отключения питания электродов, а в «Есперо» — концевые выключатели. Кроме того, для удобства эксплуатации в электролизере PTV (с индексом L) используется таймер для автоматического выключения прибора через заданное время, определяющее требуемую концентрацию МВ и ЖВ согласно приведенным в описании таблицам.