RU200990U1

RU200990U1 - Ионатор триметаллический

Info

Publication number: RU200990U1
Application number: RU2020122780U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Тихонов; Игорь Гурьевич Арендателев; Андрей Борисович Ефременков
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2020-11-23

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для введения в водные растворы ионов меди и серебра. Предлагаемый ионатор триметаллический - это пластина из стали полностью покрытая медью. Серебряное покрытие наносится только на половину пластины. Ионатор используется в растворах электролитов, таких как раствор лимонной кислоты (100 мг/л) в дистиллированной воде, минеральная или питьевая вода, физиологический раствор с добавкой лимонной кислоты, молочная сыворотка, томатный сок и т.д. Технический результат заключается в возможности создания растворов, содержащих только ионы меди или только ионы серебра, а также растворов с отношением ионов серебра к меди не менее 1/5000, а также в упрощении технологии изготовления ионатора. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для введения в водные растворы как одновременно ионов меди и серебра, так для приготовления растворов, содержащих только ионы серебра или только ионы меди. Полезная модель может быть использована в быту, в различных областях медицины, в фармакологии, в косметологии, в аквариумистике и в ветеринарии.

В настоящее время самая актуальная проблема - борьба с коронавирусом и другими инфекционными болезнями. Для этого очень важно повышать иммунитет, пользоваться в быту эффективными обеззараживающими растворами, пить дезинфицированную воду и напитки, уметь приготавливать в домашних условиях некоторые лекарственные препарат. В решении этих проблем может помочь бактерицидная посуда, позволяющая создавать растворы содержащие ионы меди и серебра. Медь, являясь совершенно незаменимым микроэлементом, кроме антимикробного действия обладает иммуностимулирующими, антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Так снижение числа исходных бактерий на 99% происходило за 10 часов при концентрации ионов меди 0.01 мг/л, за 3 часа при концентрации ионов меди 0.1 мг/л и через 1 час при содержании ионов меди 1 мг/л (Гутенев В.В., Хасанов М.Б., Монтвила О.И., Ажгиревич А.И., 2001, Бактерицидные свойства меди и влияние на них различных факторов. // Вода и экология: проблемы и решения. №3, с 21-27; Ажгеревич А.И., 2011, Применение в химико-бактерицидных технологиях дезинфектантов, содержащих медь и цинк. // Экология урбанизированных территорий. №4. С 45-51). Серебро в ионном виде обладает иммуномодулирующим, бактерицидным, бактериостатическим, противовирусным, противогрибковым и антисептическим действием в отношении более чем 500 патогенных микроорганизмов. При этом ионы серебра обладают более сильным антимикробным эффектом, чем пенициллин, биомицин и другие антибиотики. Один миллиграмм ионов серебра в 1 литре воды в течении получаса вызывает инактивацию вирусов гриппа «А», «В», «Митре» и «Сендай (Букина Ю.А., Сергеева Е.А. 2012, Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра. // Вестник Казанского технологического университета, Т 15. №14. С. 170-172.; Иванов В.Н., Ларионов Г.М, Кулиш Н.И., Лутцева М.А. и др., 1995, Некоторые экспериментальные и клинические результаты применения катионов серебра в борьбе с лекарственно-устойчивыми микроорганизмами. // Серебро в медицине, биологии и технике. Сиб. отд. РАМН, №4. С. 53-62).

Однако, серебро не является катализатором биохимических реакций без участия меди, а значит не имеет самостоятельного значения для генерации биологической ткани. Наилучшие результаты достигаются при совместном присутствии в воде ионов меди и серебра при отношении ионов серебра к меди не менее 1/5000. (RU №2264220, A61K 33/38, 2005.11.20, авторы: Родимин Е.М., Родимин В.Е.)

Известна полезная модель «Ионатор для обеззараживания питьевой воды ионами серебра или меди и приготовления серебряных или медных водных растворов заданной концентрации» (Абдульменов Ф.Ф., RU 48530, U1, МПК C02F 1/46, 2005.10.27). Ионатор содержит сетевое электродозирующее устройство, где предусмотрена развязка по току, стабилизация тока и смена полярности. Ионатор имеет таймер, стабилизатор концентрации ионов и электроды из химически чистого серебра или меди. Электроды выполнены преимущественно треугольной формы и перфорированы круглыми отверстиями, заключены в диэлектрическую кассету аналогичной формы и перфорации, при этом кассета снабжена ручкой, имеющей форму ложки, для принудительного отделения ионов серебра или меди с электродов путем помешивания воды. Ионатор снабжен автономным источником питания, а в «ложку» вмонтирован электронный прибор (тестер) визуального контроля за количеством растворенного серебра или меди. С помощью этого ионатора можно получать растворы, содержащие ионы меди и серебра любой необходимой концентрации. Однако, этот известный ионатор является сложным устройством, имеет более высокую стоимость, по сравнению с предлагаемым решением. В этом известном ионаторе для выделения ионов в раствор используются внешние источники электропитания. Поэтому, использование ионатора в полевых условиях затруднено, его неудобно использовать в быту, требуется перелив употребляемой жидкости из рабочей емкости в необходимую для употребления посуду. Известный ионатор требует больше времени для очистки и для ухода за ним.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является изобретение «Медно-серебряный ионатор и лечебное средство с антимикробным действием» (RU №2264220, A61K 33/38, 2005.11.20). Ионатор для приготовления лечебного средства антимикробного действия состоит из двух короткозамкнутых электродов, где один электрод выполнен из меди, а другой - из серебра (или посеребренной меди), при соотношении площади поверхности медного электрода, по отношению к площади поверхности серебряного электрода находится в пределах от 1:0,8 до 1:1. При этом витки спирали одного электрода расположены между витками спирали другого электрода с площадями поверхностей каждого электрода 10,5 см² (±1,0 см²). В ионаторе с соотношением площадей их электродов Cu/Ag: 1/0,8; 1/0,9; 1/1 были получены растворы, которые использовались во время утреннего и вечернего туалета: промывания полости носа и полоскания носоглотки. Испытания показали повышение резистентности к простудным заболеваниям и уменьшение частоты обострении хронических ЛОР-заболеваний. При этом по лечебному действию они не уступают раствору антибиотика, но выгодно отличается тем, что не оказывает угнетающего действия на реснитчатый эпителий. Никаких побочных явлений от применения раствора не отмечено. Растворы, содержащие ионы меди и серебра, полученные авторами известного патента, позволили существенно снижать концентрацию золотистого стафилококка, кишечной палочки, синегнойной палочки, кандида альбиканса, вируса полиомиелита. Физиологический раствор, содержащий медь - 1,0 мг/л, серебро - 0,0002 мг/л и лимонную кислоту - 100 мг/л, даже спустя год оказывал антимикробное действие на тест-микроорганизмы в их количестве 10⁶ кл/мл. Это основные достоинства известного ионатора, которые могут быть реализованы и с помощью предлагаемого устройства.

Однако, известный ионатор имеет и недостатки. В известном ионаторе площадь одного электрода 10,5 см². В предлагаемом ионаторе площадь электродов на единицу объема, как минимум в 2 раза больше. Соответственно для получения растворов одинакового объема и с одинаковой концентрацией ионов металлов, при использовании предлагаемой полезной модели, понадобится в 2 раза меньше времени. Известный ионатор, в отличие от предлагаемого не обладает универсальностью. Универсальность предлагаемого ионатора состоит в том, что он позволяет получать различные растворы. Растворы с отношением ионов серебра к меди не менее 1/5000, а также растворы, содержащие только ионы меди или только ионы серебра.

Задача предлагаемой полезной модели - создание растворов, содержащих только ионы меди или только ионы серебра, а также растворов с отношением ионов серебра к меди не менее 1/5000; упрощение технологии изготовления ионатора.

Технический результат - возможность создания растворов, содержащих только ионы меди или только ионы серебра, а также растворов с отношением ионов серебра к меди не менее 1/5000; упрощение технологии изготовления ионатора.

Поставленная задача достигается тем, что ионатор триметаллический, содержащий медный анод и серебряный катод при соотношении площадей их поверхностей, погружаемых в жидкость, от 1:0,8 до 1:1, выполнен в виде стальной пластины, на всю поверхность которой нанесено медное покрытие, которое служит анодом, а на половину общей площади поверхности пластины, предварительно покрытую медью, нанесено серебряное покрытие, которое служит катодом.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого ионатора, где:

а - стальная пластина,

б - медное покрытие,

в - серебряное покрытие.

На фиг. 2 изображено получение раствора, одновременно содержащего ионы меди и серебра.

На фиг. 3 изображено получение раствора, содержащего ионы серебра.

На фиг. 4 изображено получение раствора, содержащего ионы меди.

На изображениях приняты следующие обозначения:

1 - ионатор,

2 - диэлектрическая емкость (например, керамическая или стеклянная),

3 - раствор, содержащий ионы меди и серебра,

4 - раствор содержащий ионы серебра,

5 - раствор, содержащий ионы меди.

Для решения данной задачи предлагается ионатор триметаллический 1, - это стальные пластины (а) различных размеров, полностью покрытые медью (б), а затем на половину стальной пластины с медным покрытием наносится покрытие серебра (в), чтобы отношение медного и серебряного покрытия были от 1:0,8 до 1:1.

Ионатор триметаллический представляет из себя гальванический элемент, состоящий из контактирующих друг с другом покрытий меди и серебра, смачиваемых электролитом. В качестве электролита может использоваться низко концентрированный раствор лимонной кислоты (достаточно 100 мг/л) в дистиллированной воде, минеральная или питьевая вода, физиологический раствор с добавкой лимонной кислоты, молочная сыворотка, томатный соки другие электролиты в зависимости от цели приготовления раствора. В этой паре покрытий серебряное покрытие, имеющее стандартный потенциал +0,8 В, является катодным, а медное покрытие, имеющее стандартный потенциал +0,34 В, является анодным. В реально использующихся растворах потенциалы покрытий естественно будут отличаться от стандартных. Однако, в любых из приготавливаемых растворов потенциал меди будет более отрицательным, по сравнению с потенциалом серебра. Соответственно медное покрытие будет анодом и будет растворятся быстрее, чем серебряное покрытие за счет протекания реакции (1):

При этом на поверхности серебряного покрытия образуется оксид серебра, который, медленно растворяясь, также переходит в раствор. Совокупность процессов можно выразить формулами:

Таким образом, для приготовления растворов, содержащих одновременно ионы меди и серебра 3, необходимо налить такое количество жидкости (электролита), чтобы она смачивала поверхности медного и серебряного покрытия в соотношении от 1:0,8 до 1:1, как это показано на фиг. 2.

Для приготовления профилактических растворов, содержащих только ионы серебра 4, необходимо поместить ионатор триметаллический в диэлектрическую (стеклянную или керамическую) емкость 2 и налить жидкость, чтобы она смачивала только серебряную поверхность, как это показано на фиг. 3.

Для приготовления профилактических растворов, содержащих только ионы меди 5, надо перевернуть ионатор триметаллический, чтобы серебряное покрытие находилось вверху ионатора, налить жидкость в диэлектрическую емкость 2, чтобы ее верхний уровень не касался медного покрытия, как показано на фиг. 4. При приготовлении профилактических растворов, содержащих только медь или только серебро, время экспозиции следует существенно увеличить от нескольких часов до суток, так как в этих случаях растворение меди или серебра происходит значительно медленнее, не за счет работы гальванического элемента, а за счет контактного выделения. Это связано с тем, что растворимость меди и серебра очень низкая. Так растворимость серебра в воде 0,04 мкг/л при этом ионы серебра Ag+ образуют долго сохраняющие стабильность гидратированные ионы:

Ag(H₂O)⁺→Н⁺+(Ag⁺+ОН^-)

Пример.

Стальную пластину размерами 30×80×0,5 мм изготовили из листовой стали марки 10 кп. Затем гальваническим способом покрыли стальную пластину медью толщиной 12,4 мкм в пирофосфатном электролите меднения. Составы пирофосфатных электролитов и режимы работы даны в справочнике (Ажогин Ф.Ф. и другие. Гальванотехника. Справочник. М. Металлургия, 1987 - 736 с). Нанесенное покрытие было матовым, светлого розово-красного цвета без видимых дефектов. Покрытие выдержало испытание на адгезию. Для этой цели часть медного покрытия крацевали латунной щеткой. Гальваническое серебряние выполняли в железистосинеродисто-роданистых электролитах. Вначале в электролите предварительного серебрения, в котором для предотвращения контактного выделения серебра на медном покрытии концентрация серебра была уменьшена до 1-2 г/л. нанесли серебряное покрытие только на половину стальной пластины, покрытой медью, соблюдая отношение площадей медного и серебряного покрытия 1:1. При этом время электролиза в ванне предварительного серебрения составило 5 минут. В качестве основного электролита серебрения также использовали железистосиродисто-роданистый электролит с концентрацией серебра 25-30 г/л. Составы электролитов и режимы электролиза даны в книге Буркат Г.К. (Электроосаждение драгоценных металлов / Г.К. Буркат. - СПб.: Политехника, 2009. - 188 с.) Нанесенное серебряное покрытие имело толщину 1-1,2 мкм. Серебряное покрытие было матовым, светлым, ровным, без видимых дефектов. Известный ионатор (прототип) с площадью каждого электрода 10,5 см² в 200 мл физиологического раствора с добавлением 200 мг лимонной кислоты, при температуре жидкости 18-20°С в течение часа выделяет 0,4 мг меди и 0,00008 мг серебра. Предлагаемый ионатор триметаллический, изготовленный из стали с медным и серебряным покрытием, в таком же растворе объемом 200 мл при отношении покрытий Cu/Ag 1:1 и при температуре 18-20°С за час выделил 0,97 мг меди и 0,00022 мг серебра. Таким образом, скорость растворения меди и серебра увеличилась приблизительно в 2,5 раза по сравнению с прототипом. При этом отношение ионов серебра к меди составило 1/4409.

В профилактических растворах концентрация меди и серебра не должна превышать ПДК для воды питьевого водоснабжения. Соответственно 1 мг/л для меди и 0,05 мг/л для серебра. Поэтому для приготовления профилактических растворов, например, на дистиллированной воде с лимонной кислотой 100 мг/л, время экспозиции может составлять 10-15 мин.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить скорость ионизации при меньших размерах устройства.

Claims

Ионатор триметаллический, содержащий медный анод и серебряный катод, отличающийся тем, что выполнен в виде стальной пластины, на всю поверхность которой нанесено медное покрытие, которое служит анодом, а на половину общей площади поверхности пластины, предварительно покрытую медью, нанесено серебряное покрытие, которое служит катодом.