Удк 621. 357: 541. 13 В. И. Прилуцкий, В. М. Бахир электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия москва, 1995
|
|
Скачать 2.86 Mb.
|
|
И перспективы электрохимического |
| Глава 3. АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЭХА-ВОДНЫХ СРЕД ^ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА. 3.1. Дискуссия по поводу феномена “электрохимическая активация”. Внедрение электрохимических методов в сферу медико-биологического эксперимента и лечебную практику происходило по следующим направлениям: - получение материалов, веществ, используемых в медицине, придание новых свойств материалам и веществам различного назначения; - создание электрохимических систем, выполняющих функцию детоксикации организма; - применение ЭХА водных сред для стимуляции жизненных функций (в основном - прием внутрь “живой воды”). (В настоящее время, когда пишется эта глава, мы располагаем сведениями об официальном разрешении питья католита питьевой воды или водно-солевых растворов по крайней мере в двух странах - в Узбекистане и в Японии.) Взгляды специалистов на теорию ЭХА претерпели за последние годы некоторую эволюцию. Первоначальные самодеятельные попытки использования “живой” и “мертвой” воды для разнообразных целей по понятным (а иногда и непонятным) причинам вызывали негативные реакции у научной общественности. К сожалению при этом брались под сомнение не только знахарские приемы (сопровождающие, увы, многие медицинские новшества), но и вся концепция об аномальных физико-химических и биологических свойствах активированных сред.В 1988 г. один из критиков теории ЭХА писал: “...сейчас уже практически никто не говорит об электрохимической активации воды, речь идет о растворах КCl и NaCl. Все меньше голосов в защиту стимулирующего действия “живой воды”, основное внимание обращено на бактерицидный эффект, который очевиден.” (25) Уже через 3 года в тезисах конференции по применению электрохимических методов в биологии и медицине (Дагомыс) появилось иное высказывание: “Работы в этом направлении (то есть по медицинской электрохимии) привели к созданию теории “активирования” воды и различных растворов...” (26) (Выделено нами, - авт.) Оба высказывания, столь противоречивые по смыслу, принадлежат одному автору. Что же в таком случае является предметом спора? Правомерность понятия “ЭХА-воды” поставлена под сомнение на основании следующих соображений: в процессе электролиза структура молекул Н2О не претерпевает особых модификаций, и вся сумма эффектов электрохимической обработки связана не с водой, а только с количеством растворенных в воде веществ, претерпевших электрохимическое превращение. Допускалось, что под влиянием постоянного тока структура молекул воды (или их ассоциатов) изменяется, но после прекращения действия тока структурно измененные молекулы мгновенно возвращаются к исходному состоянию, как и при иных модифицирующих энергетических воздействиях. (27) В пользу такой версии приводилось следующее соображение: напряженность тока в межэлектродном пространстве электролизера сравнительно мала - всего около 1000 В/м. Однако теория ЭХА предполагает, что во время электролиза главные структурные преобразования молекул воды происходят не в толще электролита, а на поверхности электрода - в двойном электрическом слое толщиной 10-8 м, где напряженность тока на несколько порядков выше. Так, прямое электрохимическое окисление органических соединений (метанол, этанол, барбитураты) происходит непосредственно на аноде. Анод из губчатой платины с развитой поверхностью подходит для этого наилучшим образом. (11) По мнению критиков теории ЭХА воды, ОВП водных растворов, прошедших электрохимическую обработку, зависит исключительно от соотношения окисленных и восстановленных форм в строгом соответствии с формулой Нернста. Считается также, что электрохимической обработке не может быть подвергнута дистиллированная вода и что активация водных сред косвенным бесконтактным или безреагентным путем заведомо невозможна. Необычные свойства “живой воды” объяснялись эффектом растворения в щелочном католите диоксида углерода из воздуха с последующим образованием в растворе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, в результате чего образуется аналог обычной карбонатно-бикарбонатной лечебной воды типа “Божоми”. (28) Одновременно в статьях, как бы посвященных разоблачению мистификации с очередной панацеей, встречались высказывания совершенно иного толка: “Щелочная (катодная, “живая”) вода способствует заживлению ран, снимает боль при воспалениях и ожогах. Она определенно стимулирует процессы регенерации, развития клеток. Ни того ни другого эффекта не удается достич просто подкисляя или подщелачивая исходную воду: значит, это свойство активированной системы”.(29) В сущности то же самое утверждали так называемые “дилетанты”, пропагандировавшие особые уникальные свойства анолита и католита. 3.2. Распределение сопряженных значений рН и ОВП водных сред, подвергнутых электрохимической обработке, по сравнению с аналогичным распределением этих показателей в водных растворах, не подвергавшихся электрохимическому воздействию. Аномальные свойства “живой” и “мертвой” воды являются новыми в том смысле, что в целом они несводимы к известным электрохимическим превращениям растворенных в воде компонентов. Так, используя чистые окисленные или восстановленные формы химических реактивов, можно создать в пробирке любые соотношения их концентраций. При этом в соответствии с формулой (6) значение ст будет находиться в функциональной зависимости от отношения [Ox]/[Red] и рН. Считается, что водные среды сколь угодно сложного химического состава характеризуются параметром s, зависящем от совокупности нескольких или многих редокс-пар. То есть в растворе величина ОВП оказывается функцией от ряда независимых или условно зависимых (коррелирующих) переменных. Любому образцу водного раствора, независимо от его химической чистоты и способа получения, может быть поставлено в соответствие ковариантное сочетание рН и ОВП (коварианта рНs). Распределение ковариант рНs для растворов и водных сред следующих классов (рис. 3.1): - растворы неорганических соединений марки ЧДА на дистиллированной воде без электрохимической обработки (обозначены ); - растворы химически чистых органических веществ и многокомпонентные биоорганические среды (обозначены ); - ЭХА-растворы и водные среды на основе хлоридов щелочных металлов от ультрапресной воды до физиологического раствора, полученные с помощью униполярной электрохимической обработки (анодной или катодной) (обозначены ). На рис.3.1 штриховыми параллельными линиями 11 ограничен корреляционный корридор преимущественного распределения ковариант рНs в растворах неорганических веществ. Зона, ограниченная контурной линией 2, соответствует области распределения сопряженных значений рНs растворов органических соединений и органических сред. Область, ограниченная контуром 3,соответствует распределению ковариант рНs в ЭХА-растворах. Образцы неорганических водных растворов характеризуются ковариантами рНs, которые принадлежат своему корреляционному корридору 11 с вероятностью 0,95. Исключение составляют концентрированные (более 10%) растворы сильных окислителей (FeCl3, HNO3, KMnO4, NaClO, Ca(ClO)2 ) и раствор сильного восстановителя (Na2S2O3). Сочетания рН и s указанных неорганических соединений выходят за пределы корридора 11. Вероятность принадлежности ковариант рНs органических растворов к зоне распределения, ограниченной контуром 2, составляет 0,99. Это относится к растворам органических соединений с рН 2,4-8,5. Выход рН за указанные пределы в органических растворах требует добавления крепких кислот и щелочей, оказывающих заведомо денатурирующее действие на биологические субстраты. Соотношения рН и ОВП в подобных смесях неактуальны для биологических объектов и в данном случае не исследовались. Практически все коварианты рНs органических сред находятся на уровне нижней границы корридора ковариант рНs неорганических растворов или выходят за нижний предел данного корридора. Следовательно, при равных значениях рН в диапазоне значений рН 2,4 - 8,5 расстворы органических соединений характеризуются более высокой электронодонорной активностью по сравнению с растворами неорганических соединений. Область, ограниченная контуром 3, включает коварианты рНs ЭХА-растворов с уровнем минерализации до 3 г/л с вероятностью 0,997. При электрохимической обработке растворов хлорида натрия большей концентрации отдельные сочетания рН и ОВП выходят за пределы контура 3. Для подавляющего большинства неорганических соединений регрессия показателей ОВП и рН описывается уравнением: s = (770 - 60рН) + 110 мВ. ХСЭ (10) С помощью этой формулы для каждого образца неактивированного раствора неорганического соединения может быть вычислено ожидаемое минимальное значение ОВП (smin), соответствующее показателю рН данного образца. Для растворов органических веществ также можно вычислить математическое ожидание smin , которое было бы в группе растворов неорганических соединений с такими же рН. Например, образец 0,5% раствора ферментного препарата ацидин-пепсина имеет рН=2,15 . Раствор неорганического соединения с таким же рН имел бы с вероятностью 0,95 значение smin не менее расчетного:smin(расч) = 770 - 602,15 - 110 = 531 мВ,ХСЭ. Однако реальное значение ОВП в исследуемом образце раствора ацидин-пепсина соответствовало 500 мВ,ХСЭ, что на 31 мВ ниже минимального расчетного для неорганических растворов с таким же рН. Следовательно в среде растворенного органического ферментного препарата с рН = 2,15 регрессия ОВП относительно группы неорганических растворов с такими же рН составила 31 мВ. В общем случае регрессия ОВП в органических средах относительно неорганических при рН - const есть мера относительной электронодонорной активности органических субстратов по сравнению с неорганическими. Величины регресии ОВП органических растворов и сред относительно неорганических растворов при равных рН представлены в таблице 3.1. Таблица 3.1. Показатели регрессии ОВП в растворах органических соединений. _______________________________________________________________ Наименование раствора рН ОВП, smin(расч) Регрессия ОВП, мВ,ХСЭ мВ,ХСЭ мВ _______________________________________________________________ Ацидин-пепсин 0,5% 2,15 500 531 31 Ацидин-пепсин 0,1% 2,44 365 514 149 Лимонная кислота 1% 2,80 470 492 22 Уксусная кислота 10% 2,90 300 486 186 Щавелевая кислота 0,01Н 2,90 410 486 76 Кока-Кола 2,90 400 486 86 Глюкоза 5%, аптечная 3,12 270 473 243 Вино “Гурджани” 3,15 140 471 331 Напиток Sprite 3,36 270 458 188 Сок виноградный 3,40 160 456 296 Квас хлебный 3,70 140 438 298 Формальдегид 40% 3,71 0 437 437 Вино “Унгень”скисшее 4,07 -30 416 446 Пиво Bavaria 4,3 80 402 322 Пероксидаза хрена 1% 4,59 290 385 75 Пиво Haake Beck 4,60 170 384 214 Аргинин-хлорид 1% 4,83 300 370 70 Сок томатный 4,90 70 366 296 Раствор “Декамевит”2% 5,00 -70 360 430 Сахароза 5% ХЧ 5,42 260 355 76 Глюкоза 5% ХЧ 5,64 300 322 22 Моча человека 6,00 100 300 200 Крахмал 0,5% 6,38 50 277 227 Кровь из локтевой вены 7,40 -30 216 246 Спирт этиловый 50% 7,75 -10 195 205 Мочевина 0,25 мг/л 7,80 60 192 132 Сыворотка крови быка 7,80 0 192 192 Мочевина 1% 8,15 100 171 71 Глюкозо-цитратный 8,30 160 165 5 раствор_изотонический________________________________________ Во всех исследованных случаях при равных рН реальные показатели ОВП органических растворов и сред меньше расчетных минимальных показателей ОВП неорганических растворов, вычисленных по формуле (10). Средняя регрессия ОВП растворов органических соединений относительно ОВП растворов неорганических веществ составила по данным табл. 3.1 величину 192 + 24 мВ. ОВП крови из локтевой вены человека находится в зоне отрицательных значений, то есть ниже теоретически ожидаемых значений для редокс-пары “гемоглобин-оксигемоглобин”, и, повидимому отражает электронодонорные свойства иных биохимических агентов, непосредственно соприкасающихся с измерительным электродом. Область распределения ковариант рНs ЭХА-сред по площади в 3,2 раза больше суммы распределения сочетаний рНs в неактивированных средах - неорганических и органических. (Измерения площадей зон распределения сочетанный значений рН и ОВП на рис. 3.1 производились с помощью аппроксимации методом трапеций). При фиксированных рН разброс ОВП в ЭХА-растворах существенно выше, чем в неактивированных. Разности максимальных и минимальных значений ОВП в неактивированных водных средах и в ЭХА-растворах при равных рН приведены в таблице 3.2. Таблица 3.2 Показатели разности максимальных и минимальных эмпирических значений ОВП в неактивированных средах и в ЭХА-растворах при фиксированных рН. ____________________________________________________________ Тип раствора Разность (мВ) максимальных и минимальных ОВП при фиксированных рН: рН = 3,5 рН = 7,0 рН = 10,5 ___________________________________________________________ Неактивированные 600 750*) 500*) ЭХА-растворы 1050 1750*) 1350*) ____________________________________________________________ *) разность вычислена с учетом максимума ОВП, зарегистрированного при данных рН в растворах хлорной извести разных концентраций. В целом водные среды (см. рис. 3.1) не подвергавшиеся электрохимической обработке, в подавляющем большинстве случаев обладают электроноакцепторными свойствами относительно платинового электрода (ОВП 0 мВ,ХСЭ). Исключение составляют (см. табл. 3.1) лишь некоторые субстраты: 40% раствор формальдегида, бычья сыворотка (ОВП = 0 мВ,ХСЭ), перекисшее виноградное вино, 50% раствор этилового спирта на питьевой воде, 2% раствор декамевита, цельная человеческая кровь из локтевой вены (ОВП = от (-10) до (-70) мВ,ХСЭ). Электронодонорной активностью относительно платины обладают также растворы крепких неорганических щелочей с рН 10,5. Но в любом случае водные среды, не подвергавшиеся электрохимическому воздействию, характеризуются асимметрией ОВП в сторону окислительных значений. ЭХА-растворы, а также растворы веществ, полученных путем электрохимического синтеза, в отличии от неактивированных сред , имеют широкий диапазон разброса ковариант рНs (табл. 3.2), что дает практически неограниченную возможность комбинирования рН и ОВП независимо от знака ОВП. То есть в растворах, прошедших униполярную (анодную и (или) катодную) на установках с реакторами РПЭ, в зависимости от режима ЭХА , достигаются все варианты сочетаний значений рН (кислый, нейтральных и щелочных) и ОВП (положительных, равных 0 и отрицательных по шкале ХСЭ). В типичном случае с помощью диафрагменных электролизеров получается кислый анолит (А) (рН 7 ; ОВП 0) или щелочного католита (К) ( рН 7; ОВП 0). Водные среды, обработанные у анода, всегда приобретают электроноакцепторные свойства, но они не обязательно становятся кислыми. С помощью специальных технологических приемов можно получить анолит с высокими значениями ОВП, но с нейтральными и даже с щелочными характеристиками. Такие растворы именуются, соответственно, анолитом нейтральным (АН) и анолитом щелочным(АЩ). Аналогичным образом могут быть синтезированы образцы католита нейтрального (КН) и католита кислого (КК), обладающие электронодонорными свойствами, полученными при катодной обработке. Растворы типа АН с сочетаниями нейтральных рН = 7 + 1 и окислительного потенциала выше 550 мВ,ХСЭ или КН с сочетаниями рН = 7 + 1 и восстановительного потенциала, соответствующему ОВП ниже (-150) мВ,ХСЭ, не имеют аналогов в классе известных неактивированных растворов неорганических или органических соединений. Тем более уникальны ЭХА-среды с парадоксальными комбинациями типа АЩ и КК. Показатели ОВП в неактивированных средах устойчивы, так как зависят от присутствия стабильных химических компонент. В ЭХА-растворах значения ОВП могут быть аномально высокими или аномально низкими относительно ОВП неактивированных растворов при равных рН, но при этом ОВП активированных растворов отличаются неустойчивостью и релаксируют в течение 1-1,5 суток до стабильных значений. После релаксации ЭХА-растворов их коварианты рН и ОВП соответствуют корреляционному корридору 11 (рис. 3.1). При быстром перемешивании свежеприготовленного католита с атмосферным воздухом или разбавлении его неактивированной водой в соотношении 1:1 рН католита или его смеси существенно не меняется, в то время как его ОВП мгновенно увеличивается до значений, близких к 0 мВ,ХСЭ при рН 10. Данное увеличение ОВП (от минус 600-800 мВ,ХСЭ до 0 мВ,ХСЭ) совершенно неадекватно сдвигу рН, который не выходит за пределы 1,0 ед. рН. При хранении свежеприготовленного католита в герметически закрытом сосуде без перемешивания при комнатной температуре динамика его ОВП зависит от минерализации водной среды. 3.3. Динамика показателей рН и ОВП католита на основе воды с различным уровнем минерализации в процессе его хранения. Католит растворов хлорида натрия концентрацией (С) от 0,5 до 22 г/л синтезировали на электрохимической установке СТЭЛ-1-35-01 с электрохимическим реактором типа РПЭ на основе модуля ПЭМ. В процессе униполярной катодной обработки солевых растворов удельный расход электричества составил 120-1400 Кл/л, соответственно величине С. В исходных (свежеполученных) образцах католита регистрировали следующие показатели: рН иономером “Элвро”, Польша; ОВП (s) иономером “рН-340” с электродом сравнения ХСЭ ; электропроводность () кондуктометром ОК 102/1,”Раделкис”, Венгрия. Исследования проводились в 1994 г. в лаборатории электрохимических и мембранных технологий ВНИИИМТ НПО “Экран”, Москва. (30) Полученные образцы католита помещались в герметически закрытые стеклянные колбы с притертыми пробками и экспонировались до 20 сут. при комнатной температуре 17-21С. В процессе экспонирования образцов проводили периодические замерырН, s, . Показатели электропроводности в процессе выстаивания католита соответствовали исходным в пределах точности измерений, следовательно уровень минерализации образцов не менялся. Показатели рН католита исходные и конечные - после 20 сут. экспонирования, показаны в таблице 3.3. Таблица 3.3. Показатели рН католита растворов хлорида натрия различной минерализации до и после хранения в закрытом сосуде. ______________________________________________________________ С, г/л рН исходный рН конечный _____________________________________________________________ 0,5 9,9 + 0,2 9,6 + 0,1 1,5 11,6 + 0,2 11,2 +0,2 2,5 12,0 +0,3 11,6 +0,3 3,5 11,9 +0,2 11,7 +0,3 7,0 11,9 +0,2 11,8 +0,2 22 12,1 +0,5 11,9 +0,5 _____________________________________________________________ Таким образом в процессе длительного экспонирования католита в закрытой емкости рН катодно активированного раствора уменьшается на 0,1-0,4 ед., то есть этот показатель практически стабилен. В образцах католита на основе менее концентрированных растворов хлорида натрия регрессия рН в процессе хранения составила 0,3 - 0,4 ед., при повышении минерализации католита регрессия рН в процессе хранения уменьшается до 0,1 - 0,2 ед. (Р 0,01). Перевод значений рН в размерность концентрации гидроксилов показывает, что в растворах католита низкой минерализации регрессия концентрации гидроксилов составляет 56 + 5%, а в растворах католита высокой минерализации - 31 + 8% (Р 0,01). Динамика ОВП католита в процессе хранения в указанных условиях показана на графике на рис. 3.2. Из графика следует, что при минерализации растворов менее 3,5 г/л релаксация s католита происходит в течение нескольких суток во всех исследованных образцах. При этом темпы релаксации приблизительно одинаковы и в интервале 1-4 суток наблюдений составляют в среднем 68 + 4 мВ/сут. В течение первых суток экспозиции в большинстве образцов отмечалась самопроизвольная отрицательная динамика ОВП порядка от (-80) до (-140) мВ/сут. При минерализации католита 7 г/л и более показатели s в большинстве случаев стабильны в течение периода наблюдения и составляли величину порядка (-800) мВ,ХСЭ. Таким образом метастабильность факторов, определяющих ОВП католита, проявляется при минерализации растворов до 3,5 г/л. В концентрированных растворах хлорида натрия после униполярной катодной обработки значения ОВП достигают аномально низкого уровня и остаются стабильными продолжительное время. Как показывают результаты данного исследования униполярная катодная обработка водно-солевых сред с минерализацией менее 3,5 г/л индуцирует появление в растворе медленно релаксирующих (метастабильных) электрононеравновесных характеристик. Этот феномен относится к категории важнейших признаков ЭХА. При минерализации растворов, превышающей 5-6 г/л , подобный эффект отсутствует. 3.4. Определение терминов “вода” и “раствор” применительно к технологии ЭХА. В первых научных публикациях по поводу ЭХА воды предпринимались попытки найти достаточно корректные термины для описания новых, неизвестных ранее свойств воды, подвергнутой униполярной (анодной или катодной) электрохимической обработке. Так вода была названа водно-газо-солевым раствором, что подчеркивало зависимость наблюдаемых эффектов только от растворенных веществ. Такой подход не противоречил традиционным представлениям обэлектрохимическом синтезе веществ, но не объяснял исчезновение активационных эффектов при увеличении минерализации исходной воды сверх 5-6 г/л. При внимательном изучении свойств и условий образования анолита и католита, полученных из пресной питьевой и дистиллированной воды, выяснилось, что термин “раствор” также некорректен. Обычно под раствором понимается однофазная (гомогенная) система переменного состава, образованная не менее, чем двумя независимыми компонентами. Гомогенная система характеризуется отсутствием поверхности раздела между отдельными частями раствора, одинаковым составом и свойствами по всему объему раствора. Компонентами раствора являются индивидуальные химические вещества, которые можно выделить из системы и которые могут существовать в изолированном виде. Так в водном растворе хлорида калия компонентами являются вода и хлорид калия. Компоненты раствора называют либо растворенным веществом, либо растворителем. Растворенным считается тот из компонентов, который при обычных условиях находится в агрегатном состоянии, отличном от агрегатного состояния раствора. Остальные компоненты считаются растворителями. В жидких растворах в качестве растворенных выступают вещества при обычных условиях (вне раствора) твердые или газообразные, а в качестве растворителя - жидкости. При электролитическом разложении пресной воды образуются сверхактивные частицы и соединения, которые не могут существовать вне воды, т.е. в ином агрегатном состоянии: О2, НО2, НО2, НО2, ОН, Н2О2, ОН. Именно эти частицы и соединения ответственные за каталитические свойства ЭХА-сред. Электролиты, обычно растворенные в пресной воде также образуют при электролизе пообочные продукты (ClO; ClO2; S2O2; SO2 и другие). При растворении в воде электролита происходит гетеролитический разрыв связи, т.е. ионизация. Степень ионизации определяется электронодонорными и электроноакцепторными свойствами растворенного вещества и воды. Например, при растворении НCl в воде молекула воды выступает в качестве донора электронов, а молекула НCl, точнее атом водорода - в роли акцептора. В результате наряду с ионизацией НCl происходит образование комплекса ОН3. Свободный анион хлора также вступает в комплексообразование с молекулами воды за счет водородной связи (ближайшая гидратация): Cl + 4H2O [Cl(H2O)4]4 Образующиеся комплексные катионы и анионы в свою очередь гидратируются, т.е. вокруг них координируются молекулы воды за счет водородных связей (явление дальней гидратации). Таким образом процесс ионизации ковалентного вещества KatAn при растворении в воде сопровождается образованием гидратированных ионов - аквакомплексов. Общие закономерности образования аквакомплексов, в том числе на основе ионов, образующихся при электролизе, состоят в следующем. Чем электроположительнее катион Kat+, тем сильнее его электроноакцепторное взаимодействие с молекулами воды и тем прочнее катионный аквакомплекс, который однако менее электроположителен, чем катион Kat+. Аналогично можно утверждать, что чем электроотрицательнее анион An, тем активнее вступает он в водородную связь с молекулами воды и образует тем более устойчивый анионный аквакомплекс, роль величины заряда которого, однако, значительно слабее, чем у аниона An. Повышение устойчивости аквакомплексов и снижение плотности центрального заряда тем заметнее, чем больше разбавлен раствор. В концентрированных растворах, напротив, устойчивость аквакомплексов падает соответственно увеличению плотности центрального заряда. (31) Электрононеравновесные свойства воды в составе электрохимически обработанных сред с высоким уровнем минерализации определяются по преимуществу стабильными ионизированными продуктами электролиза. Повидимому, с этим связана высокая стабильность ОВП католита растворов хлорида натрия концентрацией 7 г/л и более. Аквакомплексы в составе концентрированных электрохимически обработанных растворах в силу их малой устойчивости не оказывают существенного влияния на электронный статус. В разбавленных растворах концентрация стабильных ионов ниже, чем в минерализованных. В связи с этим электронное равновесие в электрохимически обработанных разбавленных растворах преимущественно определяется аквакомплексами, образовавшимися вследствие гидратации высокоактивных метастабильных заряженных частиц, активность которых выходит на первый план. Суперактивные частицы, возникающие при электрохимическом синтезе, в силу их метастабильности подверженны самопроизвольному распаду в процессе релаксации растворов. Соответственно значения ОВП электрохимически обработанных разбавленных водно-минеральных сред также релаксируют. Природа аномальной реакционной способности и каталитической активности анолита и католита из воды с низкой минерализацией связана с уникальной совокупностью образующихся при электролизе высокоативных метастабильных частиц, и с особыми физическими условиями, возникающими в электрохимическом реакторе. В растворах с высокой минерализацией и электропроводностью электролиз идет при низком напряжении тока у поверхности электродов, поэтому структурная перестройка растворителя (воды) происходит с меньшей вероятностью или не происходит вообще. Униполярная катодная или анодная обработка разбавленных водно-минеральных сред с малой электропроводностью осуществляется при высоком напряжении тока в околоэлектродном пространстве. В результате за счет разрыва водородных связей у катода формируется электронодонорная струтура воды, а у анода - электроноакцепторная. Вода с модифицированной структурой легко образует аквакомплексы, усиливающие реакционную и каталитическую активность водно-минеральной среды. Это и есть одно из наиболее существенных проявлений ЭХА. Аномальные отклонения ОВП, если рассматривать их в статике, сами по себе не являются исчерпывающим признаком ЭХА. Факт релаксации ОВП водных сред после электрохимической обработки означает присутствие в анолите или в католите метастабильных факторов. Следовательно ЭХА существует только в период релаксации. Отсутствие релаксации означает отсутствие феномена ЭХА независимо от величины параметра ОВП. В технологии ЭХА термин раствор используется преимущественно для выделения роли растворенных веществ в химических реакциях или при анализе их влияния на физико-химическую активность жидкости. Термин вода (природная, питьевая, водопроводная, дистиллированная и т.д.) применяется для общей характеристики среды, которая подвергается электрохимической обработке, или как обозначение растворителя в составе водного раствора. Если необходимо подчеркнуть закономерности униполярной электрохимической обработки, общие для воды и органических жидкостей (чистых или растворов), а также газов, используются термины среда, вещество или жидкость. Таким образом, термины вода и раствор при описании процессов ЭХА имеют более технологический, чем строго научный смысл. На основе вышеизложенного представляется рациональным использовать следующую терминологию. Термин Значение Электрохимически Вода, как чистое химическое вещество активированная вода или как растворитель водно-минераль- (ЭХА-вода) ных сред с минерализацией не более 5 г/л, подвергнутая униполярной электрохимической обработке, характеризующаяся метастабильностью, аномальной реакционной и каталитической активностью и релаксирующими электрононеравновесными свойствами. Электрохимически Водный раствор электролитов, активированный раствор концентрацией не более 5 г/л, подвергнутый ЭХА или раствор электролитов любой концентрации, добавленных к предварительно активированной воде. Неактивированный Раствор, подвергнутый обработке (стабильный) электро- в электрохимическом реакторе любой химически обработан- конструкции, характеризующийся ный раствор преобладанием стабильных продуктов электролиза, не проявляющий мета- стабильных аномальных свойств. Электрохимически То же, что 1 или 2, соответственно, активированный анолит после анодной (катодной) электро- (католит) химической обработки. Анолит, католит Любая жидкость после униполярной электрохимической обработки, соответственно, анодной или катод- ной, не обязательно активированная. В данном случае термин “активированная” (“активированный”) используется для обозначения термодинамически, в том числе химически неравновесного состояния воды (раствора) и действуют только в период релаксации жидкости. ЭХА-растворы после релаксации могут рассматриваться как неактивированные (стабильные) электрохимически обработанные растворы. 3.5. Способность ЭХА-растворов “запоминать” состояние электроактивации при навязанных изменениях или при фиксации рН в буферных смесях. Несмотря на неустойчивость ОВП католита к быстрому перемешиванию с воздухом и к добавлению к католиту больших порций неактивированной воды, при внесении в среду сильных неорганических кислот и оснований полученная смесь сохраняет аномально низкие (относительно расчетных для данных рН) значения ОВП при быстрых перепадах рН в диапазоне 1,0 - 11,5. То есть “память” об электронодонорных свойствах исходного катодно активированного раствора сохраняется в подобных условиях. Для проверки данного положения был поставлен следующий опыт. С помощью электролизера на основе реактора РПЭ получили католит водопроводной воды с рН=10,0 ; ОВП = (-600) мВ,ХСЭ. К католиту добавили в пропорции 1:5 10% раствор серной кислоты.Показатели в достигнутой смеси: рН = 2,4 ; ОВП = 0 мВ,ХСЭ. К ней добавили в пропорции 1:10 насыщенный раствор гидрата окиси натрия. Полученная смесь имела рН = 12,0 ; ОВП = (-400) мВ,ХСЭ. В эту смесь, разделенную на две порции, добавили в одном случае концентрированную азотную кислоту в пропорции 2:50, в другом - 1:5. В результате были получены две смеси с рН = 1,0 ;ОВП =(-400)мВ,ХСЭ и с рН = 1,0 ; ОВП = 200 мВ,ХСЭ. Перемещение ковариант рНs при последовательных добавках к католиту кислоты, щелочи и еще раз кислоты показано на рис. 3.3. Видно, что во всех ситуациях при навязывании водной среде на основе католита значений рН с перепадом на 10-11,5 ед. полученные смеси сохраняют электронодонорный фон. Коварианты рНОВП в процессе сильного закисления и защелачивания католита находятся существенно ниже корреляционного корридора рНОВП для растворов неорганических соединений, приготовленных на неактивированной воде. При добавлении католита водопроводной воды с рН = 10,5 ; ОВП = (-650) мВ,ХСЭ в пропорции 1:100 - 1:10 к буферным растворам фирмы “Раделкис” (Венгрия) с фиксированными значениями рН = 2,40 ; 7,05 ; 9,20 показатели рН оставались строго константными, но показатели ОВП в полученных смесях уменьшались на 100-200мВ от исходного уровня. Следовательно, вода, активированная методом униполярной катодной обработки, способна менять ОВП независимо от рН. Электронодонорные свойства вносятся в жидкие среды с порцией католита и равномерно распределяются по всему объему смеси. 3.6. Косвенное биохимическое следствие приема католита внутрь.(Показатели рН и ОВП в моче после питья разовой порции католита питьевой воды). Девять здоровых добровольцев пили в одно и то же время суток (10 ч) в контрольных опытах по 400 мл обычной кипяченой водопроводной воды, а в основных опытах - по 400 мл католита водопроводной воды (рН =10,5 - 11,0; ОВП= от (-700) до (-800) мВ,ХСЭ). Интервал между контрольными и основными опытами у одних и тех же лиц составил не менее 3-х дней. После приема внутрь обычной воды или католита исследовались показатели рН и ОВП в порции мочи, выделенной испытуемыми через 4-5 ч от начала опыта. С момента питья воды или католита до сдачи анализа мочи испытуемые не принимали пищи или какого-либо дополнительного питья. Результаты наблюдений представлены в табл. 3.4. Таблица 3.4. Показатели рН и ОВП мочи после питья обычной воды и католита питьевой воды. _____________________________________________________________ Питьевая среда Показатели Исходные Через 4-5 ч Критерий значения после питья значимости _____________________________________________________________ Вода обычная рН 5,8 + 0,2 6,2 + 0,2 Р 0,05 ОВП,мВ,ХСЭ 104 + 14 92 + 16 Р 0,05 Католит рН 5,7 + 0,1 6,7 + 0,2 Р 0,001 ОВП,мВ,ХСЭ 123 + 12 58 + 18 Р 0,01 _______________________________________________________________ Водная нагрузка обычной (неактивированной) питьевой водой не привела у испытуемых к достоверным изменениям рН и ОВП мочи в течение 4-5 ч. После приема внутрь эквивалентного объема католита рН мочи возрастал на 1,0, в то время как ОВП уменьшился на 65 мВ в соответствии с классической регрессией данного показателя при изменениях рН. Сдвиги рН и ОВП в моче испытуемых в основных опытах статистически достоверны. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что после питья “живой воды” у здоровых людей в моче отмечается сдвиг рН в сторону защелачивания. Сопутствующий сдвиг ОВП адекватен изменениям рН, то есть в конце цикла обмена разовой дозы католита в организме его электронодорные характеристики полностью релаксируют. При этом в моче увеличивается концентрация щелочных продуктов, что повидимому отражает тенденцию к накоплению восстановленных химических соединений во внутренних физиологических средах организма. 3.7. Теоретическое сравнение предполагаемого электронодонорного воздействия католита на внутреннюю среду организма с действием антиоксидантных препаратов и радиопротекторов. Интегральные (фоновые) приращения ОВП (s) тканевых систем и жидких биологических сред варьируют в пределах от (-0,3) до 0,2 В,НВЭ ( от (-100) до 400 мВ,ХСЭ) (21; 22). Из данных табл. 2.1 следует, что приращения ОВП в тканевых средах порядка +0,01 В соответствуют дву-трехкратным изменениям отношений [Ox]/[Red] для разных окислительно-восстановительных пар, что небезразлично для физиологических процессов. Отклонения ОВП в тканевых средах от исходных значений более чем на +002 В накладывают значительные термодинамические ограничения на реакции окисления, если ОВП уменьшается, или на восстановительные реакции, если ОВП увеличивается. Крайние отклонения ОВП могут налагать полный термодинамический запрет на существование в субстрате определенных окисленных или восстановленных форм. Фармакологическое регулирование изменений ОВП в тканевых средах сопряжено с рядом затруднений. Например, при однократном введении внутрь организма биологических восстановителей (антиоксидантов) типа цистамина, цистеина, гистамина, глутатиона, тиомочевины и т.д. тканевые значения ОВП могут снижаться на 0,1-0,19 В. Но для этого необходимы дозы препаратов порядка 25-150 г в пересчете на вес взрослого человека. Это невыгодно в экономическом отношении, сопряжено с фармакологическими перегрузками и пообочными токсическими эффектами. Как показал модельный эксперимент с разведением католита в сыворотке крови крупного рогатого скота (табл. 1.2) доза католита, эквивалентная 1 мл католита на 100 мл жидкой биологической среды(соответственно 60 мл католита на 6 л объема циркулирующей крови (ОЦК) или 400 мл католита на 40 л объема водного сектора взрослого человека), способна вызвать во внутренних жидких средах организма сдвиг s порядка (-100) мВ и более, имитируя таким образом регрессию ОВП при введении в организм очень большого количества противоокислителей, но без каких-либо токсикологических последствий. По существу “живая вода” оказывается единственным антиоксидантом, который может быть введен в организм человека в дозах порядка нескольких сотен миллилитров. Есть основания ожидать, что питье католита создаст в ОЦК и в водном секторе организма общий электронодонорный фон, обусловленный физическим разведением электронодонорного носителя. Аналогичный эффект достигнут прямым или косвенным введением введением антиоксидантов в тканевые среды членистоногих (в гемолимфу сверчков) или в тканевые массивы мелких млекопитающих. (32) При этом ОВП тканевых сред заметно снижается, а радиорезистентность их повышается. Установлено также, что уменьшение ОВП всегда обуславливает повышение радиорезистентности тканей живого организма независимо от способа,с помощью которого достигнута регрессия s. Экзо- и эндогенные антиоксидатны обладают сходной противолучевой эффективностью.Таким образом есть основания рассматривать электрохимические технологии как доступное, безопасное и безреагентное средство управления системами противоокислительной и противолучевой защиты организма. 3.8. Явление сверхсуммации электронодонорных свойств ЭХА-воды и веществ с антиоксидантной активностью. СП “Эмеральд” (Москва) разработало на основе модуля ПЭМ установку для электрохимического очищения питьевой воды “Изумруд-К”. Вода, получаемая на установке, обладает нейтральной реакцией и усиленным электронодонорным фоном, характеризуемым ОВП = от (-200) до 150 мВ,ХСЭ в зависимости от значений ОВП воды, поступающей в установку . Показатели ОВП электрохимически очищенной воды релаксируют в течение 2 - 6 ч. На основе электрохимически очищенной воды составлена следующая смесь: - вода электрохимически очищенная 1,8 л ; - раствор поливитаминного препарата “Декамевит” 2% на обычной прокипяченой водопроводной воде 0,1 л ; - раствор сахарозы ХЧ 10% 0,1 л. На основе электрохимически очищенной воды также приготовлен1% раствор поливитаминного препарата “Пангексавит”. В контрольных опытах при составлении витаминной смеси и раствора воду, электрохимически очищенную, заменяли обычной прокипяченой водопроводной водой. Значения рН и ОВП в смешиваемых субстратах, в полученной смеси, содержащей “Декамевит” и в растворах “Пангексавита” через 30 мин. выстаивания приведены в табл. 3.5. Таблица 3.5 Показатели рН и ОВП витаминосодержащих сред и некоторых их составляющих компонент при разведении на электрохимически очищенной и обычной водопроводной воде. _______________________________________________________________ № Исследуемые среды рН ОВП, п/п. мВ,ХСЭ _______________________________________________________________ 1 Вода водопроводная обычная (проба 1) 7,0 285 2 Вода пробы 1 электрохимически очищенная 7,0 -160 очищенная 3 2% раствор “Декамевита” на воде пробы 1 5,0 -70 4 10% раствор сахарозы на воде пробы 1 5,5 250 5 Смесь 1 + 3 + 4 6,9 200 6 Смесь 2 + 3 + 4 6,7 -230 7 Вода водопроводная обычная (проба 2) 7,2 405 8 Вода пробы 2 электрохимически очищенная 7,35 140 9 1% раствор “Пангексавита” на воде пробы 2 7,1 280 10 1% раствор “Пангексавита” на воде пробы 2, электрохимически очищенной 7,3 70 _____________________________________________________________ Водопроводная вода, подвергнутая электрохимической обработке на установке “Изумруд-К”, имеет признаки катодной активации. При смешивании такой катодно активированной воды с растворами витаминов, относящихся к классу антиоксидантов (витамины группы В,аскорбиновая кислота, витамин Е и другие), в полученных смесях и растворах показатели рН находятся в области нейтральных значений (6,7-7,3). ОВП витаминных сред на исходной водопроводной воде 200-280 мВ,ХСЭ. Показатели ОВП витаминных сред на электрохимически очищенной водопроводной воде (-230) ; (-70) мВ,ХСЭ или на 210-430 мВ ниже, чем в предыдущем случае. Таким образом в данном опыте в растворах антиоксидантов в воде с катодно индуцированными электронодонорными свойствами показатели ОВП испытывают избыточную, дополнительную регрессию в сторону восстановительных значений. Это можно объяснить снятием термодинамических ограничений с биологических противоокислителей (витаминов) в составе препаратов“Декамевит” и “Пангексовит”. В результате в полученной смеси и в растворе возник пул восстановленных соединений, что стало причиной уменьшения ОВП ниже значений в каждом отдельном субстрате, то есть в смешиваемых компонентах и в растворителе. Электронный статус витаминных сред на электрохимически очищенной воде характеризовался метастабильностью и релаксировал до устойчивых значений в течение 1 - 3 сут. 3.9. Возможность получения ЭХА-сред на основе дистиллированной воды. Электрохимическая обработка дистиллированной воды удается при ее протекании по очень узкому межэлектродному пространству в реакторах специальных конструкций (в частности РПЭ) и высокой напряженности электрического поля. Прохождение через дистиллированую воду заряда 30 Кл/л между анодом и катодом из платины при плотности тока на электродах 10000 А/м2 показатели рН и ОВП дистиллированной воды после электрохимической обработки составили: в анолите - рН = 6,49 ; ОВП = 311 мВ,ХСЭ ; в католите - рН = 7,43 ; ОВП = (-110) мВ,ХСЭ. Исходные характеристики дистиллированной воды были: рН=6,83; ОВП = 260 мВ,ХСЭ. Таким образом электрохимическая активация электронодонорных и электроноакцепторынх свойств воды с крайне низким уровнем минерализации (электропроводностью порядка 5 мкСМсм-1) принципиально достижима, если в реакторе обеспечен определенный режим электрохимической обработки. Теоретически эти условия можно экстраполировать на образцы воды со сколь-угодно низким уровнем содержания минеральных компонент. На лабораторной модели диафрагменного электрохимического реактора из дистиллированной воды с начальными значениями рН=5,6 и ОВП = 360 мВ,ХСЭ синтезирован католит с рН = 5,95 и ОВП =(-535) мВ,ХСЭ. На основе модульных элементов ПЭМ во ВНИИИМТ НПО “Экран” (Москва)создан промышленный образец 10-модульного проточного электролизера “Базекс” для униполярной катодной обработки деминирализованной воды, очищенной для гемодиализа и приближающейся по качествам к дистиллированной. Исходная деминирализованная вода производилась на установке фирмы “Фрезениус” (ФРГ). В электролизере “Базекс” с объемной подачей деминирализованной воды 0,5 л/мин производилась униполярная катодная обработка деминирализованной воды током 0,5 А при напряжении до 70 В. Анодная камера электролизера заполнялась фильтратом из катодной камеры, проникающим через полупроницаемую мембрану. Образующийся при этом в малых количествах анолит играл роль компенсирующего электролита, необходимого для замыкания электрической цепи. Исходная деминирализованная вода, поступающая в электролизер, имела рН = 6,4 - 7,1 ; ОВП = 180 - 350мВ,ХСЭ. На выходе катодной камеры показатели католита деминерализованной были следующими: рН =6,95 - 7,75 ; ОВП = от (-50) до (-230) мВ.ХСЭ. Аномальные сдвиги ОВП в образцах ЭХА-воды с низкой и сверхнизкой минерализацией релаксируют в течение 3 - 12 часов при хранении в закрытой посуде при комнатной температуре. 3.10. Способность солевых растворов, приготовленных на ЭХА-воде, сохранять электроно-неравновесные свойства исходного растворителя. Электронодонорные свойства ЭХА-воды с низким уровнем минерализации сохраняются после внесения в нее различных солевых добавок и буферных композиций. На основе католита дистиллированной воды и воды, очищенной для гемодиализа, с характеристиками рН = 6,0-6,9 ; ОВП = от (-120) до (-250) мВ,ХСЭ готовили физиологический (0,85%) раствор хлорида натрия, диализный раствор с добавкой солевого концентрата фирмы “Фрезениус” и глюкозо-цитратный буферный изотонический раствор. В полученных разновидностях водно-солевых сред на основе ЭХА дистиллированной воды или деминирализованной воды показатели рН колебались от 7,35 до 7,8 при показателях ОВП = от (-120) до (-210) мВ,ХСЭ. То есть восстановительный потенциал в процессе приготовления физиологических растворов на активированной воде сохранялся во время проведения опыта. К католиту водопроводной воды с рН = 11,0-11,3 ; ОВП = от (-600) до (-860) мВ,ХСЭ добавляли хлорид натрия из расчета 8,5 г/л. В полученном физиологическом растворе на основе католита водопроводной воды рН = 11,0 ; ОВП = от (-580) до (-820) мВ,ХСЭ. Следовательно, активированный растворитель сохраняет приобретенные метастабильные электронодонорные свойства на солевом растворе. Во всех случаях солевые компоненты, добавленные к образцам ЭХА-воды, влияют только на величину рН. 3.11. Бесконтактная ЭХА - прямое доказательство активации воды, не зависящей от появления в ней продуктов электрохимического синтеза. Известен контрагумент, оспаривающий возможность электроактивации воды при электрохимической обработке водно-солевых растворов: “...чтобы создать в растворе электрическое поле, совсем необязательно помещать электроды прямо в раствор, их можно установить снаружи электролизера..., тогда бы отпали все технические проблемы: коррозия электродов, газовыделение, изменения рН и т.д.”(27) . Данное замечание вполне резонно. Поэтому для проверки возможности бесконтактного электрохимического регулирования свойств воды и водно-солевых сред были поставлены опыты, содержание которых изложено ниже. Феномен бесконтактной ЭХА теоретически предсказан в 1982 г. И.Л.Герловиным (33) на основе разработанной им физической теории фундаментального поля. Экспериментальные данные по бесконтактной ЭХА впервые опубликованы В.М.Бахиром в 1992 г. (34). Тонкостенные запаянные ампулы из стекла или герметически закрытые капсулы из лавсана или фторопласта объемом 5 или 10 мл, заполненные физиологическим раствором хлорида натрия, помещались в рабочие камеры (анодную и катодную) электрохимического активатора ЭЛХА-046, вырабатывающего анолит и католит на основе 10% раствора хлорида натрия, заполняющего рабочие камеры активатора. В основной серии наблюдений запаянные ампулы или капсулы погружали непосредственно в среду анолита и католита, синтезируемых в рабочих камерах электрохимактиватора при токе 1,8 А. Характеристики ЭХА-растворов в рабочих камерах ЭЛХА-046: анолита: рН ................................................... 1,1 ОВП, мВ,ХСЭ ................................1120 - 1150 ; католит: рН ....................................................11,5 ОВП, мВ,ХСЭ ................................. от (-840) до (-850) . Температура ЭХА-растворов, С ................ 42 - 47. Измерения проводили иономером ЭВ-74 с электродами марок ЭВЛ-1МЗ, ЭСЛ-63-07, ЭВП-1 с термокомпенсатором ТКА-5. Герметически закрытые емкости (ампулы или капсулы) с физиологическим раствором выдерживали в анолите или в католите 30 мин. при включеном токе или при токе, выключенном непосредственно перед погружением емкостей с физиологическим раствором в ЭХА-среды. После 30 мин. экпозиции в ЭХА-растворах герметизированные емкости извлекались и последовательно через 5, 65 и 125 мин. отдельные их группы вскрывались. Измеряли рН и ОВП физиологического раствора, находившегося в закрытых емкостях, после пребывания их в ЭХА-средах. В контрольных сериях наблюдений рабочие камеры электрохимического активатора заполняли растворами крепких кислот или щелочей на неактивированной (обычной) воде. Таким образом в электродных камерах установки имитировалась среда анолита анолита или католита. Ток был выключен, температурные условия в рабочих камерах те же, что и в основной серии опытов. Герметизированные емкости из тех же материалов, заполненные физиологическим раствором хлорида натрия, погружались на 30 мин. в анодную или в катодную камеры неработающего электролизера, заполненные соответственно неактивированными растворами кислот и щелочей. После извлечение герметизированных емкостей из неактивированных растворов кислот или щелочей их вскрывали через 5, 65 и 125 мин. и измеряли рН и ОВП содержавшегося в них физиологического раствора. Помимо этого, определяли рН и ОВП физиологического раствора хлорида натрия, находившегося в герметизированных емкостях из тех же материалов, которые не погружались ни в какие жидкие среды (интактные образцы). рН и ОВП физиологического раствора из интактных образцов герметизированных емкостей считались исходными. При бесконтактной обработке физиологического раствора хлорида натрия ЭХА-растворами через стенки герметизированных емкостей были получены следующие результаты. Исходные показатели физиологического раствора в интактных герметизированных емкостях: рН = 6,7 + 0,2 ; ОВП = 260 +5 мВ,ХСЭ. Показатели физиологического раствора в герметизированных емкостях непосредственно (через 5 мин.) после получасовой их экспозиции в неактивированных растворах сильных кислот и щелочей: рН = 6,7 + 0,15 ; ОВП = 262 + 6 мВ,ХСЭ (Р0,5). В последующие сроки наблюдений рН и ОВП физиологического раствора в герметизированных емкостях, подвергнутых экспозиции в неактивированных крепких кислотах и щелочах, оставались стабильными и практически не отличались от исходных (Р0,5). После 30 мин. экспозиции герметизированных емкостей с физиологическим раствором в среде анолита в электродной камере работающего электролизера показатели физиологического раствора непосредственно (через 5 мин.) после извлечения емкостей из рабочих камер в различных категориях емкостей были следующими: - в капсулах из лавсана рН = 5,4 + 0,1 ; (Р0,01) ; ОВП = 410 + 7 ; (Р0,01) ; - в ампулах из стекла рН = 6,2 + 0,1 ; (Р0,05) ; ОВП = 290 + 5 ; (Р0,01) ; - в капсулах из фторопласта рН = 6,9 + 0,15;(Р0,05) ; ОВП = 130 + 4 ; (Р0,01). Через 5 мин. после экспозиции герметизированных емкостей с физиологическим раствором с реде католита в электродной камере работающего электролизера показатели физиологического раствора соответствовали следующим величинам: - в капсулах из лавсана рН = 7,5 + 0,2 ; (Р0,01) ; ОВП = (-300) + 10 ; (Р0,01); -в ампулах из стекла рН = 7,1 + 0,2 ; (Р 0,05) ; ОВП = (-100) + 6 ; (Р0,01) ; -в капсулах из фторопласта рН = 6,3 + 0,1 ; (Р0,05). ОВП = 290 + 10 ; (Р0,05). Через 5 мин. после 30-минутной экспозиции герметизированных емкостей с физиологическим раствором в электродной камере неработающего электролизера в среде предварительно синтезированного анолита были зарегистрированы следующие характеристики физиологического раствора: - в капсулах из лавсана рН = 5,9 + 0,1 ; (Р0,01) ; ОВП = 370 + 10 ; (Р0,01) ; - в ампулах из стекла рН = 6,5 + 0,1 ; (Р0,05) ; ОВП = 291 + 8 ; (Р0,01) ; - в капсулах из фторопласта рН = 6,8 + 0,2 ; (Р0,05). ОВП = 180 + 5 ; (Р0,01). Через 5 мин. после 30-минутной экспозиции герметизированных емкостей с физиологическим раствором в электродной камере неработающего электролизера в среде предварительно синтезированного католита характеристики физиологического раствора достигли следующего уровня: - в капсулах из лавсана рН = 7,3 + 0,2 ; (Р0,05) ; ОВП = (-230) + 7 ; (Р0,01) ; - в ампулах из стекла рН = 6,9 + 0,15 ; (Р0,05) ; ОВП = (-20) + 5 ; (Р0,01) ; - в капсулах из фторопласта рН = 6,5 + 0,1 ; (Р0,05) ; ОВП = 283 + 7 ; (Р0,01) . Р - критерий значимости Фишера-Стьюдента, расчитанный относительно показателей контроля. Как показали результаты эксперимента бесконтактная обработка физиологического раствора растворами крепких кислот и щелочей, имитирующих действие ЭХА-растворов, не оказывала заметного действия на рН и ОВП водно-солевой среды, находящейся внутри герметизированных емкостей из указанных аморфных материалов (лавсан, стекло, фторопласт). При экспонировании этих же герметизированных емкостей с физиологическим раствором в ЭХА-средах показатели рН достоверно изменялись в половине случаев: наиболее существенные изменения рН отмечались в капсулах из лавсана, в стеклянных ампулах изменения этого показателя были выражены в меньшей степени, а в капсулах из фторопласта рН в этих условиях не менялся. Показатели ОВП физиологического раствора в герметизированных емкостях после погружения их в ЭХА-среды достоверно менялся во всех случаях. В емкостях из лавсана и стекла изменения ОВП физиологического раствора при бесконтактной электрохимической обработке соответствовали знаку активации, а в капсулах из фторопласта были противоположны знаку активации. То есть при взаимодействии с фторопластом происходила инверсия электрононеравновесных свойств ЭХА-растворов. Через 2 ч после бесконтактной ЭХА измененные рН и ОВП физиологического раствора испытывали отчетливую тенденцию к релаксации. Лавсан, стекло и фторопласт относятся к категории аморфных, диэлектрических, нефильтрующих и недиализирующих материалов. Поэтому изменения рН и ОВП водно-минеральной среды внутри герметизированных емкостей из лавсана, стекла и фторопласта, при погружении их в ЭХА-растворы нельзя объяснить за счет проникновения внутрь этих емкостей продуктов электролиза или за счет прохождения электрического тока через содержимое герметизированных капсул или ампул. Вывод: неактивированные растворы крепких кислот и щелочей не передают свои окислительно-восстановительные характеристики через аморфные вещества-посредники, в то время как ЭХА-растворы передают свои электроноакцепторные и электронодонорные характеристики через вещества указанного класса. Опыты по бесконтактной ЭХА водных сред проводились также на макетном образце электрохимического активатора РСЭ-1 во ВНИИИМТ НПО “Экран” в 1992-93 гг. Электродные камеры заполняли раствором хлорида натрия концентрацией 1 г/л или насыщенным раствором гидрата окиси натрия. В катодную камеру электролизера, заполненную указанными рабочими растворами, погружали свернутый сегмент трубки из полихлорвинила (ПХВ) внутренним диаметром 3 мм, толщиной стенки 1 мм, длиной 1,7 м. Концы сегмента трубки выводились за пределы камеры. Внутренний объем трубки оставался свободным от рабочих растворов, запоняющих катодную камеру. Контрольная серия наблюдений проводилась на неработающем электролизере, то есть при выключенном токе. Через сегмент ПХВ-трубки, погруженной в электродную камеру, заполненную растворами хлорида натрия (рН = 6,5 + 0,1; ОВП = 270 + 25 мВ,ХСЭ) или гидрата окиси натрия (12,8 + 0,1 ; ОВП = (-50) + 20 мВ,ХСЭ) , перфузировали со скоростью 1 мл/мин следующие водные среды: - бидистиллированную воду с рН = 5,1 + 0,05; ОВП = 430 + 15 мВ,ХСЭ; - дистиллированную воду с рН = 5,3 + 0,1 ; ОВП = 390 + 20 мВ,ХСЭ ; -физиологический раствор 0,9% хлорида натрия с рН = 5,9 + 0,15 ; ОВП = 300 + 30 мВ,ХСЭ. . После протекания тестируемых водных сред по ПХВ-трубке, погруженной в рабочие растворы в камере электролизера, показатели рН и ОВП этих сред оставались неизменными в пределах погрешности измерений. В образцах бидистиллированной и дистиллированной воды с помощью кондуктометра ОК-102/1 (Венгрия) измеряли электропроводность образцов воды до протекания ее через ПХВ-трубку, погруженную в электродную камеру. Показатели электропроводности воды на выходе ПХВ-сегмента составили: - в образцах бидистиллированной воды - 2,5 мкСсм1 ; - в образцах дистиллированной воды - 8,5 мкСсм1. (Возможны микрозагрязнения образцов в измерительной ячейке). После протекания бидистиллированной и дистиллированной воды по отрезку ПХВ-трубки, погруженному в рабочую камеру неработающего электролизера, показатели электропроводности возрастали не более чем на 1 мкСсм1, что несущественно. Следовательно ПХВ толщиной 1 мм непроницаем для минеральных компонентов, ионов Н+ и ОН, находящихся в растворах, заполняющих электродную камеру электролизера, поскольку этот материал также не обладает фильтрующими и диализирующими характеристиками. Электропроводность физиологического раствора, протекающего через ПХВ-сегмент, погруженный в рабочие среды в электродной камере электролизера, не меняется в пределах точности измерений. Следовательно, как показали контрольные наблюдения, неактивированные растворы, в том числе концентрированная щелочь, не оказывают влияния на рН и ОВП тестируемых водных сред через ПХВ. Перед проведением основной серии наблюдений включали электролизер, устанавливали ток 1,5 А и нарабатывали в катодной камере католит на основе 0,1% раствора хлорида натрия или насыщенного раствора гидрата окиси натрия с рН = 11,5 - 13,0 и ОВП = от (-800) до (-900) мВ,ХСЭ. После этого выключали электролизер и погружали в катодную камеру с наработанным католитом сегмент трубки из ПХВ тех же размеров. Через сегмент трубки ПХВ, погруженный в катодную камеру, заполненную католитом, перфузировали как и контрольной серии бидистилированную, дистиллированную воду и физиологический раствор хлорида натрия. Скорость перфузии 1 мл/мин. Регистрировали рН и ОВП жидких сред на входе и выходе сегмента ПХВ-трубки, погруженной в католит. Результаты основной серии наблюдений по изучению бесконтактной ЭХА воды и физиологического раствора через ПХВ представлены в табл. 3.6. Таблица 3.6. Эффект непрямой катодной ЭХА водных сред через материал ПХВ. _____________________________________________________________ Тестируемая среда Значения рН Значения ОВП, мВ,ХСЭ Вход Выход Вход Выход _______________________________________________________________ Бидистиллированная вода 5,0+ 0,1 5,3 + 0,1 420 + 15 -250 + 20 Дистиллированная вода 5,4+ 0,1 5,5 + 0,15 395 + 25 -300 + 25 0,9% раствор хлорида натрия 5,9+ 0,1 6,3 + 0,2 310 + 25 -320 + 40 _______________________________________________________________ В данном случае различия входных и выходных рН статистически недостоверны, различия входных и выходных ОВП достоверны (Р0,01). Релаксация ОВП тестируемых водных сред после бесконтактной ЭХА в трубке ПХВ осуществлялась за 3-5 ч. Электропроводность воды бидистиллированной, дистиллированной и физиологического раствора в процессе бесконтактной ЭХА и в период релаксации оставалась стабильной и не отличалась от исходных величин. 3.12. Особенности рН-метрии в ЭХА-растворах. С помощью электролизера “Базекс” осуществлялясь униполярная катодная обработка воды, очищенной для гемодиализа, в условиях стендового эксперимента. Опыты проводились в отделении гемодиализа ДГКБ №13 им. Н.Ф.Филатова (Москва). Электролизер подключали к напорному источнику воды, очищенной для гемодиализа, соответствующей стандарту AAMI (Вирджиния). Подача воды через катодную камеру электролизера - 0,5 л/мин. Избыток фильтрата из анодной камеры удалялся по катетеру со скоростью 1,0-1,5 л/час. Исследуемые пробы воды брались на выходе из катодной камеры электролизера. Контрольными считались пробы, полученные при отключенном электролизере. После этого электролизер включали и брали пробы для каждого значения тока 0,2 ; 0,4 ; 0,6 А. Далее на основе контрольных и активированных образцов воды готовили стандартный диализный раствор при отношении диализного концентрата и воды 1 : 34 (использовался ацетатный солевой концентрат). Измеряли рН и ОВП в контрольных пробах воды, в образцах ЭХА-воды, а также показатели рН и ОВП диализного раствора, приготовленного на обычной и электроактивированной воде. Использовалась следующая измерительная аппаратура: - иономеры с электродами открытого типа: рН-метр “Элвро” (Польша) и “рН-150” (СССР) ; - рН-метры с электродами закрытого типа “Радиометр” (Дания), “Корнинг” (Англия). Перед началом работы показания отечественных и зарубежных приборов в отношении рН были тестированы с помощью стандартных буферов фирмы “Раделкис” (Венгрия). Результаты тестирования приведены в табл. 3.7. Таблица 3.7 Результаты тестирования рН-метров различных конструкций. ______________________________________________________________ Тестирумая среда рН ОВП, мВ,ХСЭ 1 2 _______________________________________________________________ Буферные (рН=7,09) 7,09 7,06 360 растворы (рН=9,17) 9,17 9,24 180 Диализный раствор 6,92 6,85 340 ______________________________________________________________ Примечания: результаты, полученные при измерениями иономерами с электродами открытого типа - (1); закрытого типа - (2); при измерении рН буферных растворов первоначально проводилась калибровка иономеров типа (1), затем рН тех же буферных растворов измерялись рН-метрами типа (2). Из таблицы видно, что результаты рН-метрии приборами разных классов в данном случае хорошо совпадают. Данные рН-метрии и редокс-метрии воды, очищенной для гемодиализа, и полученного на ее основе диализного раствора в контроле и при униполярной катодной обработке исходной воды в электролизере “Базекс” током различной силы представлены в таблице 3.8. При этом измерения также проводились иономерами с открытыми электродами (1) и рН-метрами с электродами закрытого типа (2). ОВП измеряли иономером “рН-150”. Таблица 3.8 _____________________________________________________________ Ток, рН ОВП, А В о д а Диализный раствор мВ,ХСЭ _______________________________________________________________ 1 2 1 2 ______________________________________________________________ 0 6,4 + 0,1 6,5 + 0,1 6,8 + 0,1 6,9 + 0,05 350 + 25 0,2 6,8 + 0,1 6,2 + 0,2 7,1 + 0,2 6,7 + 0,05 -16 + 10 0,4 6,9 + 0,2 6,2 + 0,2 7,3 + 0,2 6,9 + 0,1 - 67 + 20 0,6 7,0 + 0,2 6,2 + 0,1 7,4 + 0,2 6,9 + 0,1 - 110 + 20 ______________________________________________________________ Из табл. 3.8 видно, что данные измерений рН системами электродов разных типов в контрольных пробах практически совпадают. В пробах воды, подвергнутой катодной обработке, и в образцах диализного раствора, приготовленного на активированной воде, рН, измеренные электродами разных систем, существенно расходятся. Иономеры “Элвро” и “рН-150” со стеклянными хлор-серебряными электродами сравнения (открытые электроды) регистрируют в катодной обработанных средах теоретически ожидаемый сдвиг рН в щелочную сторону. (Р по критерию Вилкоксона 0,05). рН-метры с закрытыми электродами (“Радиометр” и “Корнинг”), рассчитанные на работу с микрообъемами белковых жидкостей типа крови, не реагируют на изменения рН, полученные водой при катодной активации. Вывод. Аномальные свойства ЭХА-растворов проявляются при их взаимодействии с электродами разного типа. Иономеры с электродами открытого типа регистрируют рН катодной обработанной деминирализованной воды, адекватные сдвигам ОВП в сторону электронодонорных значений. Электроды закрытого типа нечувствительны к изменениям рН, связанным с катодной активацией. Эти данные свидетельствуют о существенных различиях природы сдвигов рН и ОВП в ЭХА-средах и аналогичных сдвигов этих показателей в неактиврованных водно-солевых растворах. 3.13. Общие принципы технологии синтеза ЭХА-растворов в электрохимических установках на основе модуля ПЭМ. На начальных этапах изучения свойств “живой” и “мертвой” воды были известны только две разновидности ЭХА-растворов: А и К (то есть анолит кислый и католит щелочной). Электрохимические установки типа СТЭЛ на основе модуля ПЭМ универсализированы в части возможности синтеза ЭХА-растворов типа А , К, АН и КН на одной установке за счет управляемой модификации ее гидравлической схемы. Для получения ЭХА-растворов А и К вода или водно-солевой раствор подается одновременно в анодную и катодную камеру РПЭ. В обычных условиях объемная подача водной среды в РПЭ соответствует 20-40 л/ч на один модуль ПЭМ в составе РПЭ. При этом гидравлическое сопротивление анодной и катодной камер ПЭМ обеспечивается приблизительно равным. Минерализация ЭХА-растворов, получаемых на установках СТЭЛ, зависит от содержания солей в исходной воде и скорости подачи в них солевого концентрата хлорида натрия или калия с помощью специального дозатора. В подобных условиях процессы электрохимической обработки водно-солевых растворов у анода и у катода относительно независимы по показателям накопления в анолите и в католите стабильных продуктов электролиза, кислых и щелочных соответственно знаку электрода. Но если на выходе из анодной или из катодной камеры РПЭ имеется регулируемое гидравлическое сопротивление, то гидродинамическое давление в дросселированной электродной камере будет повышено. В результате усилится переток жидкости и перенос стабильных продуктов электролиза через межкамерную полупроницаемую мембрану из электродной камеры с большим давлением в камеру с меньшим давлением. В случае дросселирования выхода из катодной камеры РПЭ установки СТЭЛ щелочные продукты, синтезированные у катода, проникнут в анодную камеру и произойдет защелачивание анолита, который, тем не менее, сохранит свои электроноакцепторные свойства. В результате синтезируется раствор типа АН. При дросселировании выхода из анодной камеры кислые продукты, образовавшиеся у анода, проникнут в католит, который становится раствором класса КН без потери электронодонорных свойств. Здесь проявляется уже известное нам свойство ЭХА-сред сохранять аномальные отклонения ОВП независимо от сдвига рН. ЭХА-растворы типа АЩ или КК были получены на макетных образцах электролизеров на основе модуля ПЭМ в лабораторных условиях. В настоящее время свойства этих растворов мало исследованы. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям