Разработка и внедрение возможностей применения cтруктурированной воды

Предварительное описание проекта

Роль структурированной воды

Самая лучшая для употребления вода - это родниковая из живых природных источников.
Однако доступ к чистой родниковой воде имеет достаточно ограниченный процент населения земли в связи с тем, что основная его масса проживает в городах и других населенных пунктах, использующих водопровод и разветвленную систему канализации. В результате вода, циркулируя по замкнутому циклу и проходя различные стадии очистки, вновь попадает в водопровод.
Как вы понимаете, для нее это не проходит бесследно, не смотря на то, что химический состав соответствует всем принятым стандартам и нормам.

Но вот структура оказывается, разрушена практически полностью. А ведь именно структура воды играет ключевую роль при всасывании ее в наш организм и выполнении возложенных на нее функций по обеспечению жизнедеятельности клеточных структур.

Влияние структурированной воды

Микроэлектроника и химическая промышленность: высокочистые активные компоненты обеспечивают увеличение выхода годных в микроэлектронике и высокоэффективные химические соединения (модифицированные полимеры, нанокомпозиции, огнестойкие покрытия и др.)

Медицина: регулярное употребление структурированной воды улучшает работу клеточных мембран и замедляет процессы старения, повышает иммунитет, улучшает обмен веществ, очищает организм от токсинов и шлаков, повышает  жизненный  тонус,  усиливает  усвояемость  лекарств  и витаминно-минеральных комплексов.

Агрономия: при поливе рассады структурированной водой происходит увеличение высоты растений и листовой поверхности, числа цветочных кистей,  цветков  и  плодов,  ускорение  плодоношения,  увеличение урожайности,  повышение  приживаемости  и  морозоустойчивости, уменьшение содержания в плодах нитратов и тяжелых металлов.

Животноводство: использование структурированной воды при выращивании бройлерных птиц и поросят приводит к уменьшению падежа и увеличению среднего веса без применения антибиотиков, витаминов и стимуляторов роста, что позволяет выращивать экологически чистый продукт с экономией от неприменения различных добавок.

Состав структурированной воды

В природной воде - океанической, речной, родниковой примерно 5% молекул воды связаны водородными связями в ассоциативную структуру, остальные 95% молекул не связаны никакими водородными связями и располагаются хаотично.

Структурированная вода состоит из шести молекул воды, соединенных между собой с помощью обычного водородного соединения. Таким образом создается шестиугольный жидкий кристалл, который намного  меньше,  чем  в  не структурированной воде. Такие соединения происходят естественным путем весной в талой воде, и именно таким способом снежинки соединяются между собой.

Способы получения

  • С помощью трекового мембранного фильтра
  • Посредством гидроудара и возникающих кавитационных явлений, ультразвуковых колебаний и микровихрей.
  • Методом замораживания и размораживания фильтрованной воды (талая вода)
  • Путем воздействия магнитых или электрических полей

Вода структурируется, т.е. приобретает особую регулярную структуру при воздействии многих структурирующих  факторов,  например,  при замораживании-оттаивании воды (считается, что в такой воде сохраняются ледяные кластеры), воздействии  постоянного  магнитного  или электромагнитного  поля,  при  поляризации молекул воды и др.
К числу факторов, приводящих к изменению структуры и свойств воды, относятся  различные  излучения  и  поля  (электрические,  магнитные, гравитационные и, возможно, ряд других, еще не известных, в частности, связанных с биоэнергетическим воздействием человека), механические воздействия (перемешивание разной интенсивности, встряхивание, течение в различных режимах и т.д.), а также их всевозможные сочетания. Такая структурированная вода становится активной и несёт новые свойства.

Области применения структурированной воды


  • Микроэлектроника и химическая промышленность — высокочистые активные компоненты обеспечивают увеличение выхода годных в микроэлектронике и высокоэффективные химические соединения (модифицированные полимеры, нанокомпозиции, огнестойкие покрытия и др.)
  • Хлебобулочная промышленность — сокращение времени брожения на 30-60% при повышении выхода теста до 12%, антибактериальные свойства хлеба, его пористость и формоустойчивость.
  • Растениеводство — увеличение урожайности, повышение приживаемости и морозоустойчивости, сокращение сроков созревания культур с пониженным содержанием нитратов и тяжелых металлов
  • Животноводство, птицеводство, звероводство, рыбоводство — увеличение выживаемости и прироста веса, получение экологически чистой продукции
  • Строительство — бетон, замешанный на структурированной воде, становится более крепким
  • Бассейны, декоративные водоемы и аквариумы — очистка и предотвращение от зацветания воды
  • Потребители качественной воды бытового назначения (SPA-бассейны, медицинские центры, косметические салоны, фитнес-центры — повышение иммунитета, очищение организма, восстановление работы различных функций организма, увеличение работоспособности
  • Пункты подготовки качественной питьевой воды - больницы, санатории, гостиницы, цеха предприятий и т.п.).
  • Винная промышленность — структурированное вино созревает намного быстрее, достигая состояния зрелости в течение трех с половиной месяцев и при этом становится намного мягче и сбалансирование, а также значительно выигрывает по вкусовым качествам.
  • Молочное производство — в тестах молока коров, которые пили структурированную воду, перестала обнаруживаться кишечная палочка
  • Топливо — Юрий Иванович Краснов и Евгений Гурьевич Антонов из НПО им. Лавочкина (г.Химки) разработали метод получения водородного топлива на основе солярки и структурированной воды
Стратегия проведения работ по исследованию свойств структурированной воды и дальнейшей коммерциализации

НИР №1.
Приготовление структурированной воды с помощью
автороторного преобразователя жидкости (АРПЖ)

Этап 1

Собрать, запустить и добиться устойчивой работы системы приготовления структурированной воды с помощью АРПЖ. Приобрести расходные материалы: прокладки, тангитную уплотняющую нить, шланги, краны, крепеж и др. Закупить сливную и заливную емкости для обслуживания насоса.

Отработать режимы получения структурированной воды из водопроводной и дистиллированной основы. Определение уровня загрязненности структурированной воды методом АРПЖ с помощью аналитических методов и приборов сторонних организаций. Отработка методов измерения степени структурированности воды и времени жизни структурированности воды с помощью приборов сторонних организаций.

Составить список всех ведущих организаций московского региона, занимающихся измерением свойств воды, обзвонить их, согласовать их возможности и цены с нашими задачами и привести им на анализ образцы нашей структурированной и неструктурированной воды.

Закупить или разработать приборы для оперативного определения уровня загрязненности воды, степени структурированности воды и времени жизни структурированности воды. Установить указанные приборы в систему приготовления структурированной воды с помощью АРПЖ.

Этап 2

Определение перспективных областей применения структурированной воды из водопроводной основы.

Исследование влияния структурированной воды, полученной из водопроводной основы, на свойства композиционных материалов и бытовых растворов, производимых с использованием водопроводной воды.

Составить список наиболее перспективных продуктов (водные растворы для очистки поверхностей, для дезинфекции поверхностей, для приготовления строительных и медицинских смесей (гипс)) и компаний их производящих, желательно в московском регионе.

Организовать передачу структурированной воды потенциальным потребителям, исследование на производимом продукте, выявление эффекта, патентование и открытие новых малых производств или прикладных НИР.

Этап 3

Определение перспективных областей применения структурированной воды из дистиллированной основы.

Исследование влияния структурированной воды, полученной из дистиллированной основы, на свойства основных водных химических растворов кислот, щелочей и солей, используемых в химических лабораториях. Целесообразно провести первичную проверку эффективности реагентов на основе структурированной воды на базе кафедры общей химии или других подразделений МИЭТ, использующих водные химические реагенты.

Составить список наиболее перспективных продуктов (основных водных химических реагентов) и компаний их производящих, желательно в московском регионе.

Организовать передачу структурированной воды потенциальным потребителям,
исследование на производимом продукте, выявление эффекта, патентование и открытие новых малых производств (ООО) или прикладных НИР.

Исследование влияния структурированной воды, полученной из дистиллированной основы, на свойства медицинских препаратов, так как внедрение в медицину требует долгих и дорогих клинических исследований. Здесь надо действовать в тандеме с медицинскими учреждениями, так в Зеленограде есть мощное предприятие Биофарм.

Этап 4

Сравнение метода АРПЖ и метода на основе ультразвуковых генераторов (УЗГ) по степени структурированности, времени жизни и уровню загрязнения воды.
Определение оптимальной тары для хранения структурированной воды различного уровня загрязнения.
Определение возможностей метода АРПЖ и метода на основе УЗГ для получения структурированной деионизованной воды.

Пояснительная записка

Блок ФЦП: Разработка технологий.

Приоритетное направление: Индустрия наносистем и материалов.

Программное мероприятие: Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем и материалов.

Критическая технология: Нанотехнологии.

Название темы: Разработка и внедрение высокоэффективного метода получения сверхчистых химических реагентов для обработки кремниевых пластин в процессе производства электронной компонентной базы нанометрового уровня технологии.

Цель работы: Целью проекта является исследование и разработка оптимальной технологии получения структурированной воды с апробацией опытного образца в процессе производства электронной компонентной базы нанометрового уровня технологии, фармацевтической, строительной и других индустриях.

Данные об инициаторе предложения по тематике

Название: ОАО Зеленоградский инновационно-технологический центр

Юридический адрес: 124498, г. Москва, Зеленоград, проезд 4806, д. 5, стр.23.
Контактный телефон: +7 916 381 4526
Контактный e-mail: kononov.alexander@gmail.com


1. Описание поставленной научной задачи и предлагаемых подходов к её решению

В основу проекта заложена возможность достижения поставленной цели на основе применения конструкции автороторного преобразователя жидкости (АРПЖ)
– патент РФ №2399433.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- обоснование конструкторских решений АРПЖ;
- отработка оптимальной технологии изготовления АРПЖ;
- создание номенклатурного ряда конструкций АРПЖ, обеспечивающего эффективную наноактивацию водных растворов при расходах до 200 л/мин и частотном диапазоне гидроакустических колебаний до 5000 Гц;
- определение эффективности гироакустической кавитации водных растворов, в том числе путём индикации интенсивности кавитационной сонолюминесценции в ультрафиолетовом и видимом спектрах излучения;
- обоснование конструкторско-технологических решений опытно-экспериментальной установки для наноактивации воды;
- изготовление опытно-экспериментальной установки с последующим проведением испытаний в производственных условиях;
- определение направлений коммерциализации создаваемой технологии.
Лабораторно-экспериментальные исследования будут проводиться на базе
Зеленоградского нанотехнологического центра - одного из ведущих технологических предприятий в области нанотехнологий. Опытные испытания оборудования и технологии планируется провести на базе ОАО Ангстрем, НИИМЭ Микрон, Steag Hamatech AG (Германия).

2. Краткая характеристика работы

Предлагаемая  разработка основана на принципиально новых конструкторско-технологических решениях роторно-импульсных кавитационных излучателей акустических колебаний с применением автоматизированной системы управления интенсивностью процесса кавитации.
Назначением научно-технического продукта является:
• обеспечение технической возможности исключения хлорсодержащих
реагентов в технологических процессах обеззараживания воды.
• снижение материальных затрат на изготовление технологического оборудования кавитационной обработки воды (отсутствие электродвигателя механического привода, подшипниковых и уплотнительных узлов ротора).
• повышение эффективности кавитационной обработки воды применением прогрессивной конструкции излучателя гидроакустических колебаний с автоматизацией контроля и управления характеристиками кавитационного процесса.
• обеспечение конкурентоспособности разработанной продукции на рынке оборудования для обеззараживания и активации воды.

3. Функциональные характеристики (потребительские свойства) или качественные характеристики создаваемой научно-технической продукции (работ, услуг)

3.1. Основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики продукции (в сопоставлении с существующими аналогами, в т.ч. мировыми).
Предлагаемая технология реализуется с помощью технологического оборудования, включающего насос, генератор гидроакустических колебаний (АРПЖ), ёмкость с обрабатываемой жидкостью.
Прогнозируемые технические параметры процесса подготовки воды и свойств конечного продукта:
- производительность получения активированной воды - не менее 30 л/мин;
- амплитуда давления гидроакустических колебаний – 0,08 – 0,6 МПа;
- частота гидроакустических колебаний – 0,8 – 5,0 кГц;
- повышение прочности конечного продукта на 40% (или экономия цемента до 20% при сохранении прочностных характеристик бетона).
Ближайшим отечественным аналогом кавитационной обработки водных сред являются аппараты типа РПА (роторно-пульсационные аппараты). Недостатками
этих устройств являются:
- недостаточная эффективность кавитационных процессов вследствие ограничения амплитуды давления гидроакустических колебаний до 0,06 МПа (приводит к необходимости многократной циклической обработки жидкости и, как следствие, к увеличению цикла технологического процесса);
- повышенная энергоёмкость - от 5 до 25 кВт (прогнозируемая мощность предлагаемого оборудования – до 2,2 кВт);
- стоимость РПА составляет не менее 100 тыс. рублей (прогнозируемая стоимость предлагаемого оборудования будет составлять 30-50 тыс. рублей).
Поиск импортных аналогов в Интернете и тематических изданиях на этапе патентования АРПЖ результатов не дал.
3.2. Требования по сертификации.
На этапе серийного изготовления технологическое оборудование должно быть сертифицировано на соответствие требованиям ТУ.
3.3. Требования по патентной защите (наличие патентов), существенные отличительные признаки создаваемого продукта (технологии) от имеющихся, обеспечивающие ожидаемый эффект.
Предлагаемая технология реализуется на основе конструкции автороторного преобразователя жидкости (АРПЖ), защищённого патентом РФ № 2399433.
В процессе разработки технологии прогнозируется получение патентов на устройство и способ обработки жидких сред.

Существенным преимуществом конструкции АРПЖ по сравнению с существующими аналогами является отсутствие механического привода ротора, что:
- значительно упрощает конструкцию;
- обеспечивает возможность расширения частотного диапазона гидроакустических колебаний за счёт авторотации;
- расширяет технологические возможности использования.
3.4. Конструктивные требования (включая технологические требования, требования по надежности, эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту, хранению, упаковке, маркировке и транспортировке).
Конструктивные требования к оборудованию определяются, в основном, требованиям к конструкции автороторного преобразователя жидкости (АРПЖ):
- геометрические размеры и узлы стыковки АРПЖ с магистралью подачи воды должны быть унифицированы, при этом требуемые расходно-частотные характеристики АРПЖ определяются только количеством и взаиморасположением сквозных пазов в паре ротор-статор и производительностью применяемого насоса;
- применяемые материалы пары ротор-статор должны удовлетворять условиям реализации эффекта безысносности Гаркунова;
- в целом конструкция оборудования должна удовлетворять принципам модульного построения;
- наработка на отказ должна составлять не менее 1000 часов.
Требования по техническому обслуживанию, ремонту, хранению, упаковке, маркировки и транспортировки в данном проекте определяются требованиями к используемому электрооборудованию (насос). Электромонтажные и пуско-наладочные работы, эксплуатация оборудования должны выполняться в строгом соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (Приказ Минэнерго России от 13.01.2003г. № 6) и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ).
Для изготовления оборудования используются материалы и комплектующие
производства РФ.

4. Предпосылки для успешного завершения проекта (реальность получения предполагаемого результата)

Рынок сбыта разрабатываемой продукции достаточно широк:
• микроэлектроника и химическая промышленность — высокочистые активные компоненты обеспечивают увеличение выхода годных в микроэлектронике и высокоэффективные химические соединения (модифицированные полимеры, нанокомпозиции, огнестойкие покрытия и др.);
• винная промышленность — структурированное вино созревает намного быстрее, достигая состояния зрелости в течение трех с половиной месяцев и при этом становится намного мягче и сбалансирование, а также значительно выигрывает по вкусовым качествам;
• потребители качественной воды бытового назначения (SPA-бассейны, медицинские центры, косметические салоны, фитнес-центры — повышение иммунитета, очищение организма, восстановление работы различных функций организма, увеличение работоспособности;
• пункты подготовки качественной питьевой воды - больницы, санатории, гостиницы, цеха предприятий и т.п.).
• производство топлива — Юрий Иванович Краснов и Евгений Гурьевич
Антонов из НПО им. Лавочкина (г.Химки) разработали метод получения водородного топлива на основе солярки и структурированной воды.
Результаты работы обеспечат возможность дальнейшего расширения рынка сбыта за счет разработки и производства новых кавитационных установок, отличающихся как по производительности (для плавательных бассейнов, аквапарков, жилых домов и т.д.), так и по областям использования (микроэлектронная и пищевая промышленность, сельское хозяйство, животноводство, агрономия, строительная индустрия, парфюмерное производство
и т.д.).

5. Оценка сроков выполнения проекта в полном объёме 2014 - 2016 годы

Известные научно-исследовательские проекты в данной области свидетельствуют о том, что для проектирования и создания прототипа такой установки преобразования жидкости, проведения соответствующих анализов требуется не менее трех лет.
С учетом научного задела, имеющегося у Заявителя, этот срок может быть сокращен до двух лет.
За указанный срок будет разработан прототип установки автороторного преобразователя жидкости, проведены лабораторно-экспериментальные исследования, предложены технические и организационные решения по оптимальной технологии получения структурированной воды.