1.2.  Релаксация.

     Электроактивированная жидкость с измененными свойствами переходит в метастабильное состояние и способна изменить свойства других жидкос- тей и твердых веществ. Однако, эта способность воздействовать сохраня- ется лишь в течение периода медленной стадии электрохимической  релак- сации  электроактивированной жидкости.  Для каждой жидкой среды,  под- вергнутой электрохимической активации,  имеется свой максимально  пре- дельный уровень окисленного или восстановительнного состояния.      Электрохимическая релаксация среды - процесс возвращения в состо- яние устойчивого тернадинамического равновесия.      Электрохимическая релаксация среды - необратимый процесс и поэто- му, в силу закона возрастания энтропии, сопровождается переходом боль- шей части электрической потенциальной энергии в тепло,  так называемой диссипации энергии.  В поцессе электрохимической релаксации электроак- тивированная среда проходит ряд псевдоустойчивых состояний, характери- зующихся  значениями окисления и восстановления,  по пути к достижению состояния устойчивого термодинамического равновесия.  В течение  этого периода электроактивированная среда постепено теряет активность и сни- жает свою каталическую и другую способность для некоторых химических и биологических процессов.      Как всякое  неравновесное  явление  электрохимическая  релаксация среды не определяется одними только термодинамическими характеристика- ми системы (например,  давлением,  температурой и т.д.), а существенно зависит от ее микроскопических характеристик,  в частности от парамет- ров, характеризующих взаимодействие между частицами.      Такими параметрами  являются  время  свободного  пробега частиц и длина их свободного пробега. Это - промежуток времени и растояние меж- ду  моментами  и местами двух последовательных столкновений любых эле- ментарных возбуждений - электронов, ионов, атомов молекул. Так как эти микроскопические характеристики крайне малы,  по сравнению с размерами системы,  то установление электрического равновесия в 2 этапа. На пер- вом этапе равновесие устанавливается лишь в малых частях системы.  Эти части,  будучи микроскопически малыми, все же содержат множество моле- кул,  взаимодействующих с элементарными возбуждениями,  находящимися в их окружении.      Этому процессу соответствует стадия быстрой электрохимической ре- лаксации.      На втором  этапе  происходят медленные процессы электрохимической релаксации,  в результате которых выравниваются окислительно-восстано- вительные потенциалы всех частей системы. Медленные процессы связаны с очень большим числом последовательных соударений частиц  между  собой. Их  время  релаксации пропорционально размерам системы (объему среды). Оно называется временем медленной стадии релаксации.      По истечении  этого  времени  жидкость  возвращается в состояние, близкое к исходному,  т.е.  приобретает свои первоначальные  свойства. Поэтому, чтобы использовать активирующую способность обработанной жид- кости, необходимо в течение времени, равном или меньшем времени стадии медленной электрохимической релаксации ввести в нее подлежащие актива- ции вещества и перемешать их с жидкостью.  Время перемешивания опреде- ляется  моментом  стабилизации  ионно-обменных процессов,  протекающих между ионами и молекулами жидкости растворения введенных в нее активи- руемых веществ.     В таблице 1.1. показаны данные изменения величин рН и ОВП католита в период стадии медленой электрохимической  релаксации  электрообрабо- танного  0,9%  раствора  NaCl,  приготовленного на водопроводной воде. Контрольные пробы 1000 мл ( 1), 500 мл (2) и 50 мл (3) помещали в отк- рытые сосуды с площадью контакта с воздухом, равной 100 см2.                                                 Таблица 1.1.               Изменение рН и ОВП  во времени   ----------T------T-----T-----T-----T-----T-----T-----T----T----T----- |         | Время| 0   |  2  |  3  |  10 | 24  | 48  |72  |100 | 200| |         |   ч  |     |     |     |     |     |     |    |    |    | | Проба   +------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+----+----+----+ |   1     |рН,ед |12,8  12,8  12,6  12,4  12,4  12,4  11,9 11,7 11,2| |         |      |                                                  | |         |ОВП,мВ|-940  -910  -870  -440   -10   +60  +120 +120 +120| +---------+------+--------------------------------------------------+ |         |рН,ед |12,8  11,9  11,7  11,7  11,2  11,0  10,9 10,5 10,1| | Проба   |      |                                                  | |   2     |ОВП,мВ|-940  -640  -400  -270  -50   +100  +120 +120 +120| +---------+------+--------------------------------------------------+ |         |рН,ед |12,8  11,9  11,6  11,1  11,0  10,8  10,4 10,0 10,0| | Проба   |      |                                                  | |   3     |ОВП,мВ|-940  -120  -70   +80   +120  +120  +127 +140 +120| L---------+------+---------------------------------------------------        Как видно из данных,  скорость релаксации ОВП в значительной мере зависит  от  объема приготовленного электрообработанного раствора.  рН раствора релаксирует гораздо медленее.  На рис.1.1.  показана динамика изменеия  редокс-потенциала  во  времени  католита (рис.1.1а)и анолита (рис.1.1б),  полученных из электрообработанного 0,2 М  раствора  NaCl. Кривая  1  характеризует динамику изменения пробы объема 50 мл,  2-200 мл, 3-100 л, 4-10 м3. Характер этих кривых показывает насколько значи- тельно влияние объема анолита и католита.      Обычно, для различных технологических процессов  электроактивиро- ванную воду и водные растворы используют не сразу после ее приготовле- ния,  а в течение какого-то периода,  при этом она может  храниться  в открытой емкости.      Для расчета эффективного времени  использования  электроактивиро- ванной среды предлагается следующая формула:                  э  1   V (  n   k )  ,                     К        Q где:   - период эффективного использования электроактивированной          среды , с;      V - объем хранящейся электроактивированной среды, м3;      n - значение величины редокс-потенциала  на  выходе  из          электроактиватора, В;      k - допустимое минимальное значение  редокс-потенциала,  при          котором среда  оказывает  каталическое влияние на данный          процесс, В;      K - коэффициент пропорциональности,  характеризующий степень          релаксации электроактивированного раствора, зависящий от          природы жидкости, В.      Q - расход раствора, м3/ч. где: t1 - температура,  до которой нагрелся электроактивирован-           ный раствор, ОС;      tн - комнатная температура, 24ОС;  ОВПmax - максимальная величина редокс-потенциала,  которую мо-           жет достигнуть раствор с данным ионно-солевым  соста-           вом,В;  ОВПmin - величина редокс-потенциала,  релаксированная до  ста-           бильного состояния, В.      В таблице 1.2. показаны изменения величин некоторых анионов и ка- тионов в католите в процессе релаксации электрообработанной  среды.  В первой строке показаны данные исходной воды. Во второй строке - данные после электрообработки природной воды.  Ниже показаны данные изменения параметров католита.                                                  Таблица 1.2.      Из табл.1.2.  и рис.1.2. видно, что скорость возвращения парамет- ров  возмущенной  электрохимическим воздействием системы в равновесное состояние пропорциональна величине первоночального отклонения.  Причи- нами  значительного  аномального  отклонения физико-химических свойств водных  растворов  электролитов  непосредственно  после   униполярного электрохимического воздействия от состояния равновесия,  устанавливаю- щего при длительном (несколько часов и более) взаимодействии их с  ок- ружающей средой, могут являтся следующие.      1. Образование  химически  неустойчивых  соединений  в   процессе электрохимического воздействия.      2. Изменение структурных свойств раствора(чисел гидратации ионов, взаиморасположения  ионов  и  молекул  в гидратных структурах размеров гидратных оболочек,  определяющих сферы ближней и  дальней  гидратации ионов и др.).      3. Аномалии физико-химических свойств раствора, связанные с изме- нением его газового состава после электрохимического воздействия.      4. Тепловые флуктуации, связанные с диссипацией энергии при пере- ходе упомянутых форм химических и физических возбуждений в равновесное состояние.      Многочисленные экспериментальные исследования электроактивирован- ных жидких систем позволяют сделать следующие выводы:      1. Самопроизвольное изменение физико-химических параметров водных растворов во времени после  окончания униполярного  электрохимического воздействия  (релаксация)  свидетельствует о том,  что данные растворы являются термодинамическими неравновесными  системами.  Следовательно, они обладают избытком внутренней энергии.      2. Избыточная внутренняя энергия является потенциальной,  так как растворы  релаксируют  в условиях термического равновесия с окружающей средой.      3. Релаксация  протекает при хранении электроактивированных раст- воров как в открытых сосудах(условия обмена с окружающей средой  энер- гией и веществом),  так и в закрытых (условия обмена окружающей средой только энергией).      Следовательно, термодинамическое  неравновесие растворов обуслов- лено не только химическими,  но и структурно-энергетическими их анома- лиями.      4. Скорость релаксации зависит от условий энергообмена электроак- тивированного раствора с окружающей средой.  Она тем выше,  чем меньше объем раствора и больше поверхность  энергообмена (поверхность раздела фаз).


Дом.

Главная

Отзывы