загрузка...
 
1.  Краткая История развития и сущность  электрохимической активации
Повернутись до змісту

1.  Краткая История развития и сущность  электрохимической активации

 

          Явление электрохимической активации воды (ЭХА) было открыто в 1975 году инженером В.М. Бахиром. Этому предшествовала трехлетняя работа по исследованию возможности электрохимического регулирования свойств буровых растворов, которую он начинал в Среднеазиатском НИИ природного газа (г.Ташкент) вместе с У.Д. Мамаджановым, а затем продолжил совместно с Ю.Г. Задорожним. За период с 1972 по 1978 годы ими были созданы и защищены авторскими свидетельствами СССР на изобретения различные лабораторные и первые промышленные установки для электрохимической активации воды и буровых растворов.

 

Явление ЭХА заключается в том, что разбавленные водные растворы минеральных солей, к которым относится также обычная питьевая вода, в результате униполярной электрохимической обработки (например, в анодной или катодной камерах диафрагменного электролизера) переходят в метастабильное состояние. Это состояние характеризуется аномальными и самопроизвольно изменяющимися во времени (релаксирующими) физико-химическими параметрами и свойствами, достигающими стабильных значений спустя длительное время - от минут до десятков и сотен часов.

 Различия между параметрами и свойствами подвергнутого электрохимической обработке раствора в метастабильном и стабильном (после окончания релаксации) состоянии тем больше, чем выше степень неравновесности предшествующего электрохимического воздействия (больше плотность тока, поляризация электрода), а также чем большее количество молекул обрабатываемого раствора вступает в физический контакт с поверхностью электрода. Кроме того, эти различия тем больше, чем ниже вероятность смешивания продуктов анодных и катодных электрохимических реакций во время протока обрабатываемого раствора через электродную камеру реактора (выше степень униполярности электрохимического воздействия), чем большую концентрацию долгоживущих гетерофазных структур, например, микроскопических газовых пузырьков, выполняющих роль ловушек-носителей для заряженных сверхактивных частиц, удастся создать в метастабильном растворе.

Использование этого явления в практических целях создало основу для развития множества технологий ЭХА, сущность которых заключается в применении в различных технологических процессах растворов и воды именно в метастабильном состоянии, т.е. во время их наибольшей физико-химической активности. Жидкости в метастабильном состоянии после электрохимической униполярной обработки были названы В.М.Бахиром электрохимически активированными, а технология их получения и применения - электрохимической активацией (ЭХА).

 

 Таким образом, ЭХА позволяет без применения химических реагентов направленно изменять в очень широких пределах кислотно-основные, окислительно-восстановительные и каталитические свойства разбавленных водных растворов и собственно воды и использовать такие метастабильные жидкости вместо традиционных растворов химических реагентов в различных технологических процессах с целью экономии энергии, времени, материалов и затрат труда.

 

Рис. 1.1.   Схема технологических процессов с применением электрохимической активации

Практически при электрохимической активации воду (разбавленный раствор минеральных солей) подвергают обработке в одной из камер (анодной или катодной) диафрагменного электрохимического реактора. За счет электрохимических и структурных преобразований растворенных веществ и самой воды получают раствор, физико-химическая активность компонентов которого временно не соответствует концентрации продуктов электрохимических реакций - соответственно кислот и окислителей в анолите или щелочей и восстановителей в католите. Этот раствор проявляет свойства окислительно-восстановительного и кислотно-основного катализатора в химических и биохимических процессах. Поскольку продуктом электрохимической активации  обычно являются растворы с изменяющимися (деградирующими) во времени полезными свойствами, ЭХА чаще всего используется совместно с технологиями, потребляющими этот продукт. Ее целью является уменьшение или полное исключение расхода химических реагентов в технологических растворах, снижение загрязненности отработанных растворов, повышение качества целевых продуктов, сокращение времени, повышение эффективности и упрощение различных технологических процессов. Иными словами, ЭХА используется для создания высокоэффективных и экологически чистых технологий в различных областях человеческой деятельности. На рис. 1.1 показана принципиальная схема применения ЭХА в  технологических процессах. Вода и химические реагенты используются для приготовления технологического раствора, которым затем обрабатывают конкретный объект (хирургический инструмент для стерилизации, печатную плату для декапирования и т.п.). Результатом является конечный продукт технологии (например, стерильное изделие медицинского назначения, декапированная печатная плата) и отработанный раствор.

Применение электрохимической активации для обработки воды и (или) технологического раствора позволяет исключить или значительно сократить расход химических реагентов, улучшить качество целевого продукта технологического процесса, снизить загрязненность отработанного раствора.

Эффективное применение ЭХА возможно,  если известны оптимальные режимы электрохимической обработки воды и раствора, особенности приготовления технологического раствора на активированной воде, особенности применения активированного технологического раствора (активированной воды) в данной технологии. Этот массив научно-технической и технологической информации, отмеченный на рис. 1.1  прямоугольниками, представляет область, защищаемую в каждой технологии с использованием ЭХА, патентами и "know-how" .

После открытия феномена электрохимической активации воды и успешных промышленных испытаний электрохимических установок, значительный  вклад в развитие технологии ЭХА внесли С.А.Алехин (организация в 1979-1980 гг. серийного производства установок для электрохимической активации воды УЭВ-4 и буровых растворов УОБР-1, а затем, с 1988 г. - организация серийного производства других типов установок на основе реакторов установки УЭВ-4 и разработанного Ю.Г.Задорожним бытового устройства для получения активированных лечебных растворов), Н.А.Мариампольский (разработка и промышленное внедрение в 1979 - 1984 гг. технологических регламентов электрохимического регулирования параметров буровых растворов с помощью установок УЭВ-4 и УОБР-1), А.Х.Касымов и В.В.Вахидов (исследования в 1978 - 1985 гг. возможностей применения ЭХА в медицине), А.Г.Лиакумович и П.А.Кирпичников (организация и проведение исследований в 1980 - 1990 гг. возможностей применения ЭХА в химической промышленности и сельском хозяйстве), К.А.Калунянц, Н.Г.Цикоридзе и А.А.Кочеткова (с 1980 г. - организация и проведение исследований возможностей применения ЭХА в пищевой промышленности), В.И.Фисинин и В.И.Филоненко (организация и проведение исследований в 1980 - 1995 гг. возможностей применения ЭХА в промышленном птицеводстве), Ю.В.Латышев и И.Л.Герловин (организация и проведение исследований в 1980 - 1987 гг. возможностей применения ЭХА в оборонных отраслях промышленности)  и многие - многие другие. В 1985 году ЭХА была официально признана ВАК СССР в качестве нового класса физико-химических явлений.

 

Окончательное признание ЭХА как нового научно-технического направления произошло в начале 90-х годов, после того, как в результате комплекса исследований, выполненных в 1987 - 1990 гг. под руководством В.М.Бахира, Ю.Г.Задорожнего и Б.И.Леонова во Всероссийском Научно-исследовательском Институте Медицинской Техники МЗ РФ (ВНИИИМТ) НПО «ЭКРАН», с 1991г. там же было организовано серийное производство установок для получения экологически чистых электрохимически активированных стерилизующих, дезинфицирующих и моющих растворов типа СТЭЛ. За период с 1991 по 1998 гг. на экспериментальном производстве отдела №19 ВНИИИМТ НПО «ЭКРАН» было произведено более 20 000 установок типа СТЭЛ производительностью от 40 до 1000 литров в час. В настоящее время установками типа СТЭЛ оснащено более 6000 лечебно-профилактических учреждений России, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, Украины. Установки СТЭЛ, произведенные во ВНИИИМТ, работают не только в медицинских учреждениях, но также на предприятиях пищевой промышленности (дезинфекция оборудования, тары, помещений, исходных компонентов, готовой продукции), животноводческих и птицеводческих хозяйствах, ветеринарных лечебницах, пчеловодческих и рыбоводческих хозяйствах, предприятиях городского коммунального хозяйства (бани, прачечные, парикмахерские), детских садах, санаториях, домах отдыха.

Ежедневно установки СТЭЛ, выпущенные во ВНИИИМТ, производят более 6000 тонн электрохимически активированных растворов.

К настоящему времени в области технологий применения ЭХА защищены более 100 кандидатских и несколько докторских диссертаций.

          Работы в области ЭХА нашли поддержку в правительстве РФ. В соответствии с поручением В.С.Черномырдина ВЧ-П12-01044 от 15 января 1998 г. Минэкономики, Миннауки, Минздрав и Минтруд России провели изучение практических результатов применения технологии ЭХА в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.

           В итоге Министерство экономики Российской Федерации совместно с Академией медико-технических наук и другими заинтересованными ведомствами рассмотрело вопрос использования технологии электрохимической активации воды и отметило, что данное научно-техническое направление, в первую очередь ориентировано на обеспечение безопасности и здоровья населения.

          Было рекомендовано министерствам, ведомствам и администрациям регионов РФ использовать указанные технологии при разработке отраслевых и региональных программ для решения вопросов экологической безопасности, охраны здоровья населения, получения моющих, дезинфицирующих и стерилизующих средств, длительного хранения и переработки продуктов питания, биотехнологии и др. Минздраву России поручено провести необходимую экспертизу электрохимически активированной воды и растворов, полученной в установках СТЭЛ и ИЗУМРУД, с целью ее применения в лечебных целях, что даст значительный социальный и экономический эффект.

          Технологии ЭХА явились основой утвержденной в 1998 году Министерством Юстиции РФ «Программы взаимодействия подразделений УИС и НПО «ЭКРАН» по внедрению медицинской техники и организации совместного предприятия по расширению ее выпуска». Данная Программа разработана во исполнение Федеральной Целевой Программы «Неотложные меры по борьбе с туберкулезом в России на 1998 - 2004 годы».

          В рамках договора о сотрудничестве между ВНИИИМТ НПО «ЭКРАН» и ГКБ №52 в 1998 году создан научно-методический центр по использованию электрохимически активированных растворов в лечебных целях. Готовятся к утверждению методические рекомендации по применению анолита типа АНК в дерматологии, гинекологии, гнойной хирургии.

          За последние два года значительно повысился научно-методический и учебно-педагогический уровень работ по использованию установок СТЭЛ в ГКБ №15. С 1989 г. ГКБ №15 является научно-практической базой Министерства Здравоохранения России  по испытанию новых средств дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации изделий медицинского назначения, в том числе научно-методической и учебной базой МЗ РФ по эксплуатации всех систем типа СТЭЛ для электрохимического синтеза активированных моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов, разрабатываемых и выпускаемых серийно Научно-исследовательским и испытательным институтом медицинской техники «НПО «ЭКРАН» Министерства Здравоохранения России.

          С 1989 г. в ГКБ №15 успешно эксплуатируются установки типа СТЭЛ с производительностью от 40 до 1000 литров в час. Анолит используется  в следующих отделениях больницы: травматологическом, кардиохирургическом, сердечно-сосудистой хирургии, хирургическом, гнойной хирургии, терапевтическом, гинекологическом, глазном, сосудистой хирургии, неврологическом, проктологии, реабилитации, реанимации, приемном, операционном, анестезиологии, трансфузиологии, эндоскопии, физиотерапевтическом, стоматологическом, функциональной диагностики, ультразвуковой диагностики, лучевой диагностики, а также в клинико-диагностической лаборатории, центральном стерилизационном отделении,  консультативно-диагностическом центре, родильном доме, в котором имеются отделения - акушерские, патологии беременных, новорожденных, операционные и родильный блок.

          Анализ данных по использованию различных дезинфицирующих средств, применяемых в ГКБ №15 с 1992  по 1997 годы свидетельствует об уверенном вытеснении анолитом других дезинфицирующих средств. Количество приготовленного и использованного анолита  и его доля в процентах по отношению ко всем используемым дезинфицирующим средствам (хлорамину, хлорной извести, гипохлориту кальция, клорсепту, пресепту, глютаралу, пергидролю, гигасепту, сайдексу, лизитолу, перформу) за указанный период составили:

1992 г. - 2300 л - 30,3%;   1993 г. - 26500 л - 85,4%;  1994 г. - 97000 л - 92,2%;     1995 г. - 110000 л - 95,1%;  1996 г. - 273500 л - 95,5%;    1997 г. - 529204 л - 99,2%.

Расход католита в 1997 году составил 25909 л. Среднесуточный расход анолита в 1997 г. - 2000 л.

          Значительных успехов в организации производства электрохимических систем медицинского назначения достигли работающие в тесном научно-техническом сотрудничестве с ООО «ЛЭТ» и ОАО «НПО «ЭКРАН» московские предприятия ОАО «НПО «ХИМАВТОМАТИКА» и ООО «МИЦ «АКВИТА». За последние два года ими произведено и поставлено в лечебно-профилактические учреждения Москвы и Московской области более 2000 установок типа СТЭЛ.

          В начале 1990 года НПО «ХИМАВТОМАТИКА» стало победителем в международном тендере по поставке в лечебно-профилактические учреждения Российской Федерации установок ЭНДОСТЕРИЛ для очистки и стерилизации гибких эндоскопов, разработанных совместно с  НПО «ЭКРАН».

 




загрузка...