Навчально-методичний стенд для вивчення феномену безконтактної активації рідин
"МІС-РТ" - 2002. Збірник №26-4
Навчально-методичний стенд для вивчення феномену безконтактної активації рідин у бездіафрагменному електролізера.
Селюніна Олена Олександрівна, Широносов Валентин Георгійович, Широносов Євген Валентинович, Каф. Біомедфізики, УДГУ, м. Іжевськ, [email protected] (Сб. тез ВНКСФ-8, м. Єкатеринбург, 2002. - с. 604-606)
Як правило, електрохімічна активація (ЕХА) рідин проводиться контактно в діафрагмових або бездіафрагмових електролізерах [1]. При цьому рідини безпосередньо стикаються з поверхнею анода або катода і переходять у метастабільні стани. В результаті відбувається зміна їх властивостей та складу (хімічного складу, концентрація іонів водню – рН, окисно-відновного потенціалу – ОВП, мікрокластерної структури).
----Менш поширеним і маловідомим є спосіб безконтактної активації рідин (БАЖ), водних розчинів. Фізичні основи теорії безконтактної активації (електроактивація рідини без контакту її з поверхнею електродів) при електролізі сформульовані в 1982 І. Л. Герловіним на основі теорії фундаментального поля (ТФП) [2]. ТФП виходить з двох положеннях: 1. навколишній простір не є порожнім, фізичний вакуум складається з матеріальних фізичних об'єктів - елементарних частинок вакууму, ці частинки і відповідальні за більшу частину процесів активації; 2. силові взаємодії між атомами в молекулі, між молекулами в кристалах твердих тіл мають не сферичну, а осьову симетрію і змінюються в часі з дуже великою частотою близько 10 18 Гц.
----У рамках викладених уявлень [2], явище активації середовищ може бути визначено наступним чином: порушення рівноваги між атомами тазбудженими елементарними частинками вакууму, а також зв'язків, що встановилися, з урахуванням анізотропії силових взаємодій, призводить до метастабільного стану, який може бути названий структурним, активованим станом даного середовища.
----Експериментально ефект БАЖ було виявлено В.М. Бахіром у 1992 році для діафрагмових електролізерів [1].
----Феномен БАЖ для бездіафрагмових електролізерів експериментально було виявлено В.Г. Широносовим та Є.В. Широносовим у 1999 році [3]. Виявлені ефекти БАЖ досить просто пояснюються з урахуванням резонансних явищ [4-5]. Добре відомий факт високої добротності камертону
10 4 . За рахунок коливань його пелюсток у протифазі (рис. 1а), камертон є джерелом слабкого, швидко зменшується з відстанню випромінювання. Аналогічний ефект можна спостерігати для замкненого контуру LC (рис. 1б). Коливання електричної та магнітної складової е.м.п. відбуваються у протифазі. Виникають складніші, стійкіші резонансні системи із Синхронно-Осцилюючих у протифазі Диполів (СОД) зі слабким випромінюванням (рис. 1в). У статиці системи з диполів нестійкі (ефект колапсу), але у динаміці при резонансі, проявляється ефект динамічної стабілізації нестійких станів ([4-5]).
----Феномен БАЖ при електролізі можна розглядати як експериментальне підтвердження виникнення СОД – резонансних мікрокластерів у рідинах. СОД при електролізі - це стійкі резонансні системи з "диполів" води, що осцилюють (іонів, молекул, ВІН - і т. п.). Вони утворюються біля анода і катода при активації (рис. 1, г) і відповідно їх освіта не залежатиме від присутності діафрагми. На основі СОД можна досить просто пояснити особливості активації рідини при електролізі, її аномальні властивості.
----Змінне електромагнітне поле від двох синхронно-осцилюючих диполів має вузький спектр частот (резонансний ефект) і зменшується пропорційно 1/r 4 де r - відстань від СОД (рис. 1 в, д). У нашому випадку r - відстань між БАЖ рідиною та ВІЛ рідиною, тобто товщина стінки між ними (рис. 1г). Максимум спектру, швидше за все, посідає діапазон с.в.ч., т. до. для ВІН - характерні частоти обертальних переходів
2 ГГц (довжина хвилі
18 см). Тому безконтактна активація може відбуватися лише через тонкі стінки, на близьких відстанях від СОД і суттєво залежить від спектральних властивостей матеріалу перегородки. З експериментальних даних щодо БАЖ ( часів релаксації БАЖ) можна оцінити добротність Q таких систем із СОД: Q
10 13 . 10 23 . Відповідно стає зрозумілим, що при великих значеннях Q, навіть при невеликій електричній потужності ЕХА-рідини ефект БАЖ зростатиме з часом. Первинні СОД з часом призведуть до утворення вторинних СОД поза межэлектродного простору [5].
 |
Мал. 1.Стійкі резонансні системи, де а - камертон; змінного електромагнітного поля двох СОД від r (відстань між БАЖ рідиною та ЕХА рідиною, тобто товщина стінки між ними).
----Для вивчення феномена безконтактної активації різних рідин у бездіафрагмовому електролізері, на кафедрі Біомедфізики Удмуртського Державного Університету було розроблено та виготовлено навчально-методичний стенд (рис.2). Він включає в себе: рН-метр-мілівольтметр типу рН-150,електролізер, стабілізований джерело живлення постійним струмом Б5-49, електровимірювальний прилад комбінований 43101, прилад самописний двокоординатний Н307.
 |
Мал. 2.1 - електролізер, 2 - 0,9% водний розчин NaCl, 3 - рідина, що безконтактно активується (БАЖ), 4 - анод, 5 - катод, 6 - електроди рН-150, 7 - рН-метр (рН -150), 8 – стабілізоване джерело живлення постійного струму Б5-49; 9 – двокоординатний самописець Н-307.
Розроблений навчально-методичний стенд (УМЗ-БАЖ) використовується для проведення лабораторних робіт за курсом "Вода та водні розчини". Місткість для електролізера виконана з оргскла і дозволяє візуально контролювати процес активації рідин. На цьому стенді можливо: -дослідити процеси безконтактної активації різних рідин (дистильованої води, фізрозчину, молока, спиртних напоїв, …); -вивчати вплив властивостей різних матеріалів-діелектриків (поліетилен, лавсан, скло, фторопласт, …) на БАЖ; -ємності для БАЖ розміщувати як між електродами, так і за їх межами; -дослідити вплив різних матеріалів для електродів, їх геометричних розмірів та взаємного розташування на динаміку БАЖ; -змінювати параметри електромагнітного поля, що впливає.
----Досліди з БАЖ на даному стенді проводилися за такою методикою: Герметичні тонкостінні поліетиленові ємності для БАЖ (товщина плівки
0,1 мм) заповнювалися досліджуваною рідиною V=50 мл і поміщалися електролізер. В електролізері анод (з покриттям з оксиду рутенію) і катод (12Н18Х9Т) розташовані паралельно. Відстань між електродами 53 мм. Відстань від електродів до стін електролізера 45 мм. Електролізер під час дослідів заповнювався водопровідноюводою V=1,8 л з додаванням кухонної солі (NaCl) 9 г/л. Далі напруга подавалась на електроди та реєструвалася залежність ОВП БАЖ від часу на двокоординатному самописці Н-307 протягом 30 хв при постійному струмі активації (рис.2). Досвід для усереднення повторювався при тому самому струмі 5 разів. У результаті будувалася залежність максимальної зміни ОВП БАЖ від вихідної сили струму.
----На базі даного стенду проведено серію дослідів з безконтактної активації фізіологічного розчину (0,9% NaCl) та дистильованої води. Графіки залежностей ОВП від струму I та часу t для БАЖ наведено на рис. 3.
Помітили помилку в тексті? Виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter. Система Orphus.