Высокостабильная электролитическая вода с уменьшенной шириной ямр-пика на половине высоты

Высокостабильная электролитическая вода с уменьшенной шириной ямр-пика на половине высоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка устанавливает приоритет предварительной заявки США № 60/926182, поданной 25 апреля 2007 года. Содержание указанной заявки включено в настоящий документ полностью в качестве ссылки.

Настоящее изобретение относится к высокостабильным щелочным и кислотным водам, получаемым при электролизе, к способам получения и применения щелочных и кислотных вод и к устройствам для получения вод согласно настоящему изобретению.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что водные растворы солей, в частности хлорида натрия, в результате электролитической обработки расщепляются на два жидких продукта, один из которых имеет оснóвные и восстановительные характеристики (в общем известный как катодная вода, или щелочная вода), и один (в общем известный как анодная вода, или кислотная вода), который имеет кислотные и окислительные характеристики.

Традиционные электролитические воды имеют общеизвестный недостаток, состоящий в очень ограниченной сохранности. Спустя несколько дней после приготовления продукт фактически склонен к разложению и утрате своих свойств. Поэтому известные электролитические воды должны быть приготовлены и употреблены по назначению незамедлительно. Соответственно этому, промышленная реализация продукта оказывается предельно невыгодной, поскольку срок годности при хранении любых готовых к употреблению упаковок чрезвычайно ограничен.

Несколько компаний производят щелочную воду питьевого назначения и рекламируют воду, акцентируя внимание на ее антиоксидантных характеристиках. Эти воды получаются многообразными способами, в промышленных масштабах и в простейших установках, в процессах, включающих электролиз и ультразвук. В общем, эти воды имеют значение рН, не далекое от нейтрального, в основном не более чем 9 или 10. Воды согласно настоящему изобретению не предназначены для потребления и в основном имеют гораздо более высокую величину рН, чем производимые питьевые воды.

Ширина пика в ¹⁷О-ЯМР спектре воды, измеренная на половине величины амплитуды пика воды («ширина ЯМР-пика на половине высоты») (также известная как «полная ширина на половине высоты», или «ПШПВ», "FWHH"), как сообщается, составляет 80 Гц или более для водопроводной воды, полученной из грунтовой воды, и около 120 Гц для водопроводной воды, полученной при очистке речной воды или обычных сточных вод (журнал "Shokuhin To Kaihatsu", том 24, № 7, 1991, стр. 83). Патент США № 5824353 описывает воду, имеющую ширину пика на половине высоты в ¹⁷О-ЯМР спектре менее 50 Гц. Вода получена ультразвуковой обработкой, и ее стабильность и малая ширина ЯМР-пика на половине высоты зависят от присутствия конкретных концентраций ионов калия, магния и кальция.

Один предмет настоящего изобретения состоит в обеспечении электролитических щелочных и кислотных вод, которые не имеют недостатков современного уровня техники. В пределах этой цели один из предметов настоящего изобретения заключается в создании электролитических щелочных и кислотных вод, которые имеют высокую стабильность с течением времени, малую стоимость производства и просты в приготовлении.

Еще один предмет настоящего изобретения заключается в представлении фармацевтических и косметических композиций, которые способны обеспечивать улучшенную гидратацию кожи, или доставку активных фармацевтических ингредиентов, предпочтительно с использованием щелочной воды согласно настоящему изобретению.

Еще один предмет изобретения состоит в представлении электролитической воды, как определенной выше, которая имеет высокую способность проникновения в ткани млекопитающих, такие как глубокие слои кожи, и которая может быть пригодна для лечения или профилактики разнообразных кожных расстройств и патологий.

Еще другие дополнительные предметы настоящего изобретения состоят в представлении способов получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению, и устройств и установок, которые могут быть использованы для получения электролитических щелочных и кислотных вод согласно настоящему изобретению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эти и прочие цели и предметы достигаются с использованием электролиза, в котором используют специальные электроды с нанопокрытиями в анодной и катодной камерах и специальную мембрану с нанопокрытием между анодной и катодной камерами, для получения электролитических щелочных и кислотных вод, которые по существу не содержат тяжелых металлов, и которые имеют ширину пика на половине высоты в ¹⁷О-ЯМР спектре, которая является гораздо меньшей, чем для электролитической воды, полученной в прототипе, на уровне порядка 45-51 Гц. Ширина ЯМР-пика на половине высоты непосредственно отражает качество и устойчивость воды, полученной способами согласно настоящему изобретению, поскольку она варьирует в зависимости от среднего размера кластеров и распределения в воде молекулярных кластеров по величине.

Поэтому в одном варианте осуществления изобретение представляет электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты при использовании изотопа ¹⁷О от около 45 до менее 51 Гц и окислительно-восстановительный потенциал от -900 до +200 мВ или от +600 до +1300 мВ. В более предпочтительном варианте осуществления щелочные воды согласно настоящему изобретению характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом от около -900 до около -200 мВ, значением рН от около 8,5 до около 13,0, и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. Кислотные воды согласно настоящему изобретению предпочтительно характеризуются окислительно-восстановительным потенциалом от около +1000 до около +1300 мВ, величиной рН от около 1,0 до около 3,0 и/или отсутствием любых поддающихся определению тяжелых металлов. В особенно предпочтительном варианте осуществления вода имеет стабильность, в плане сохранения значения рН, окислительно-восстановительного потенциала (ORP) или ширины ЯМР-пика на половине высоты, которая превышает 30, 90, 180 или даже 365 дней, будучи сохраняемой при надлежащих условиях, которые предохраняют продукт от света, воздуха и теплоты.

В еще одном варианте осуществления изобретение обеспечивает композиции местного действия, которые включают щелочные и кислотные воды согласно настоящему изобретению. В частности, изобретение представляет композицию местного действия, включающую в качестве ингредиентов электролитическую кислотную или щелочную воду, имеющую ширину ЯМР-пика на половине высоты с использованием изотопа ¹⁷О от около 45 до менее 51 Гц; и один или более косметически или фармацевтически приемлемых формообразующих компонентов местного действия.

В еще одном варианте осуществления изобретение представляет электролизер и способ применения такого электролизера для получения электролитической кислотной или щелочной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа ¹⁷О от около 45 до менее 51 Гц, включающий:

(а) получение электролизера, включающего: (i) катодную камеру, анодную камеру и фильтр, разделяющий указанные камеры (предпочтительно характеризуемый пористостью, которая обеспечивает возможность прохождения ионизированных нанокластерных фракций воды (Н₂О), то есть когда пористость преимущественно характеризуется порами с диаметром от около 120 до около 180 нм (предпочтительно имеющими средний диаметр между 120 и 180 нм)); и (ii) катод, размещенный в указанной катодной камере, и анод, расположенный в указанной анодной камере, в котором по меньшей мере один из указанных анода и катода покрыт осадком из частиц, в котором более чем 70% по весу от указанных частиц имеют диаметр от 40 до 100 нм;

(b) введение раствора воды и соли щелочноземельного металла в одну или обе из указанных камер; и

(с) подведение электрического потенциала к указанному аноду и указанному катоду в течение времени и в степени, достаточных для получения электролизной щелочной или кислотной воды, имеющей ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа ¹⁷О от около 45 до менее 51 Гц.

Другие варианты исполнения относятся к конкретным вариантам применения щелочных и кислотных водных фракций электролитической воды согласно настоящему изобретению, в частности в медицинской и косметической областях. В одном варианте осуществления воду используют в качестве средства для гидратации кожи, либо как таковую, либо как часть косметической или фармацевтической композиции местного действия, или для способствования доставке одного или более фармацевтических средств. Вода также применима для лечения или профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи или дермы или слизистой оболочки, в том числе ран, воспалительных процессов, инфекций, ожогов и ссадин. Было обнаружено, что кислотная вода в особенности полезна для лечения повреждений кожи и слизистой оболочки благодаря ее целебному действию на кожу и слизистые оболочки и ее способности стимулировать продукцию коллагена и другие метаболические процессы, необходимые для излечения кожи и слизистых оболочек.

Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием композиции, которая включает кислотную или щелочную воду, как определенную выше, и один или более ингредиентов (предпочтительно средства для повышения вязкости), выбранных из группы, которая состоит из:

i) формообразующих компонентов и носителей, которые являются фармацевтически приемлемыми для приготовления фармацевтических композиций для применения людьми и животными,

ii) формообразующих компонентов и носителей, которые являются косметически приемлемыми для приготовления косметических композиций для применения людьми и животными,

iii) формообразующих компонентов и носителей, используемых в области пищевых продуктов, для приготовления дезинфицирующих композиций, и

iv) формообразующих компонентов и носителей, используемых в сельскохозяйственной области, для приготовления противопаразитарных или фунгицидных композиций.

Цели и предметы изобретения также достигаются с использованием набора, который включает электролитическую щелочную или кислотную воду, как определенную выше, и средства для нанесения ее на субстрат, такие как дозирующий контейнер, марля или перевязочный материал.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для получения лекарственного средства для лечения и профилактики поверхностных или глубинных расстройств или поражений кожи и слизистой оболочки на теле человека или животного.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для санитарной обработки субстрата.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для получения раствора для переокисления кожи человека или животного.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной или кислотной воды, как определенной выше, для косметической обработки тела человека или животного или отдельных частей тела, в особенности в качестве местного средства против старения кожи или для устранения черной пигментации на коже вследствие процессов окисления.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для переноса препаратов, пригодных для восстановления кости.

Цель и предметы изобретения также достигаются с использованием электролитической щелочной воды или кислотной воды, как определенной выше, для повторной гидратации обезвоженных тканей человека или животных для реимплантации.

Дополнительные варианты осуществления и преимущества изобретения будут изложены отчасти в нижеследующем описании и отчасти будут очевидными из описания или могут быть выявлены при реализации изобретения. Варианты осуществления и преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты с помощью элементов и комбинаций, в особенности отмеченных в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Должно быть понятно, что как вышеприведенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание являются только примерными и пояснительными и не ограничивают изобретения в том виде, как таковое заявлено.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, которые приведены в настоящем описании, иллюстрируют некоторые варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов изобретения.

Фигура 1 схематически представляет вид электролитического устройства 1 согласно изобретению, которое включает электролизную камеру 2 и два электрода 3 и 4.

Фигура 2 представляет столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в физиологическом растворе, как описано в примере 7.

Фигура 3 представляет столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в растворе додецилсульфата натрия (SDS), как описано в примере 7.

Фигура 4 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в физиологическом растворе и образца ткани в щелочной воде с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.

Фигура 5 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в плацебо-креме и образца ткани в креме, приготовленном из щелочной воды с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.

Фигура 6 представляет сравнительную столбчатую диаграмму, изображающую результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления образца ткани в плацебо-креме и образца ткани в креме, приготовленном из щелочной воды с уменьшенной шириной ЯМР-пика на половине высоты, как описано в примере 7.

Фигуры 7 и 8 изображают данные ¹⁷О-ЯМР спектроскопии, полученные на щелочной воде, приготовленной способами согласно настоящему изобретению, для образцов LCOIV/143 (через один месяц выдерживания при температуре 25ºС в темной воздухонепроницаемой стеклянной бутылке), и LCOIV/143 (через один месяц выдерживания при температуре 40ºС в темной воздухонепроницаемой стеклянной бутылке).

Фигуры 9 и 10 представляют сравнительные столбчатые диаграммы, изображающие результаты тестирования трансэпителиального электрического сопротивления физиологического раствора, образца ткани в кислотной воде, соответствующей изложенным в таблице Q техническим характеристикам, в дополнение к составам, описанным в таблице S.

Настоящее изобретение может быть понято более легко с привлечением нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения и примеров, включенных в описание.

Определения и применение терминов

Термин «флюид» применяется для обозначения любой чистой текучей среды, раствора или суспензии, которые способны вступать в несамопроизвольную химическую реакцию, если подвергаются электролизу. Один весьма предпочтительный флюид представляет вода. Термин «вода» используется для обозначения любого типа воды, такого как водопроводная вода, фильтрованная вода, деминерализованная вода и дистиллированная вода. Вода, которая может быть обработана согласно изобретению, может иметь более высокое процентное содержание твердых загрязняющих примесей в растворе, чем воды, которые могут быть обработаны с использованием общеупотребительных устройств, на основании возможности обеспечить постоянное реверсирование полярности между электродами (переключение полярности, как определено ниже). Любые загрязняющие растворенные вещества, будучи электрически заряженными, фактически должны притягиваться противоположно заряженным полюсом, формируя поток, который быстро закупорил бы поры любой мембраны, размещенной в электролитическом устройстве, тем самым блокируя процесс. Напротив, непрерывное и быстрое реверсирование полярности не создает никакого потока, и поры в мембране, если таковая имеется, остаются чистыми и эффективными. Будучи подвергнутой электролизу, вода разделяется на две жидкие фракции, которые простоты ради называются здесь как кислотная вода, или анодная вода, и как катодная вода, или щелочная вода.

Электролитическая вода означает воду, образуемую процессом электролиза, и предпочтительно характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом (ORP) и/или значением рН, которое отражает ее кислотную или щелочную природу. Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) электролитической щелочной воды предпочтительно варьирует от -1000 до +200 или 0 мВ, от

-900 до -200 мВ, или от -900 до -600 мВ. Значение рН электролитической щелочной воды предпочтительно варьирует от 8,0 до 13,0, от 8,5 до 12,5 или от 10 до 12. Альтернативно, величина рН щелочной воды может варьировать от 11,0 до 13,0 или от 11,5 до 13,0.

Окислительно-восстановительный потенциал (ORP) электролитической кислотной воды предпочтительно варьирует от +600 до +1350 мВ, более предпочтительно от +800, +900 или +1000 мВ до +1300 мВ, наиболее предпочтительно от +1100 до +1250 мВ. Значение рН кислотной воды предпочтительно варьирует от 0,5 или 1,0 до 6,0, 5,0, 4,0 или 3,0, и наиболее предпочтительно варьирует от 1,0 до 3,0.

Применяемые в этом описании и последующих пунктах формулы изобретения формы единственного числа включают объекты во множественном числе, если в контексте четко не оговорено иное. Таким образом, например, ссылка на «ингредиент» включает смеси ингредиентов, ссылка на «активное фармацевтическое средство» включает более чем одно активное фармацевтическое средство, и т.д..

Будучи применяемым здесь, термин «кожа» используется в своем обычном смысле и включает эпидермис, или наружный слой кожи, дермис, или срединный слой кожи, и субдермис, или самый глубинный слой кожи. Когда делают ссылку на проникновение сквозь кожу, лечение кожи и заболевания или поражения кожи, следует понимать, что имеют в виду все три слоя кожи, и что каждый слой составляет отдельный вариант осуществления для целей настоящего изобретения. Далее, будет понятно, что расстройства кожи включают расстройства компонентов кожи, таких как ногти и волосы. Когда употребляется термин «кожа или дермис», это не предполагает придания различного значения для кожи; скорее, это просто означает подчеркивание способности вод согласно настоящему изобретению проникать и воздействовать на глубокие кожные патологии.

«Терапия» или «лечение» заболевания включает (1) предотвращение заболевания, могущего возникнуть у животного, которое может быть предрасположено к заболеванию, но еще не испытывает или не проявляет симптомов заболевания, (2) подавление заболевания, то есть, купирование его развития, или (3) ослабление заболевания, то есть обеспечение регрессии заболевания.

Термины «дезинфицировать», «санитарная обработка» или «обеззараживание» в изобретении обозначают создание объединенного эффекта дезинфекции, санитарной обработки и очистки. В частности, дезинфицирующее действие включает бактерицидное, фунгицидное, спороцидное и вирулицидное действие.

Термин «фармацевтически приемлемый» означает, что компонент, который применим для приготовления фармацевтической композиции, в общем является безопасным, нетоксичным и не является нежелательным ни биологически, ни иным образом, и включает компонент, который приемлем для применения в ветеринарии, а также для фармацевтического использования человеком.

Термин «косметически приемлемый» означает компонент, который применим для приготовления косметической композиции, которая в общем безопасна, нетоксична и не является нежелательной ни с биологической, ни с иной точки зрения, и включает компонент, который приемлем для косметического употребления человеком.

Термин «терапевтически эффективное количество» означает такое количество, которое, будучи введенным животному для излечения заболевания, достаточно для эффективного результата такого лечения данной болезни. Когда фармацевтически активное средство вводят в соответствии с настоящим изобретением, оно будет введено в терапевтически эффективном количестве.

Когда диапазоны приведены указанием нижнего конца диапазона отдельно от верхнего конца диапазона, будет понятно, что диапазон может быть определен избирательным комбинированием любой из переменных величин от нижнего конца с любой из переменных величин от верхнего конца, насколько это математически допустимо.

Характеристики и преимущества настоящего изобретения во всех его аспектах теперь описаны исключительно в отношении наиболее предпочтительного варианта осуществления, в котором флюид, подвергаемый электролизу, представляет собой воду. Однако на основе информации и приведенных далее подробностей специалисту, квалифицированному в этой области техники, будет сразу же очевидно, что можно достичь таких же преимущественных результатов также при электролизе флюидов, иных, нежели вода.

Конструкция электродов

С привлечением фигуры 1 можно видеть, что изобретение относится отчасти к электроду (то есть, катоду 1 или аноду 2), в частности для электролитических ячеек, отличающемуся тем, что он включает поверхностное покрытие, которое включает наночастицы из одного или более металлов. В предпочтительном варианте осуществления электрод включает сердцевину, которая изготовлена из металлического материала, неметаллического материала или их комбинации.

Если сердцевина изготовлена из металлического материала, она может быть сделана, например, из сплава титана и платины или сплава стали и графита. Если сердцевина изготовлена из неметаллического материала, она может быть сделана, например, из графита. Сердцевина может также включать разнообразные слои, например, такие как сердцевина, изготовленная из графита, которая покрыта наружным слоем из металла, например, титана. Термин «металл» обозначает как металл, так и химические соединения, которые включают указанный металл, такие как его оксиды. Предпочтительная сердцевина изготовлена из диоксида титана (TiO₂).

Электрод согласно изобретению по сравнению с известными электродами характеризуется в основном присутствием оболочки из частиц нанометрового масштаба (далее также называемой как покрытие), которая является предельно гладкой, то есть, слой оболочки сердцевины, который включает металлические наночастицы.

Металлы, из которых сделаны наночастицы покрытия, предпочтительно выбирают среди одного или более из титана, иридия, иттрия, рутения, цинка, циркония, платины, селена, тантала и их соединений. Предпочтительное покрытие включает оксиды ZrO₂, ZnO, Ru₂O₃, IrO₂ и Y₂O₃, или TiO₂, Pt/ZrO₂, SnO₂, Ta₂O₅ и IrO₂. Предпочтительно разнообразные металлы употребляются в порошковой форме.

В одном варианте осуществления покрытие может также включать неметаллический материал носителя, например, частицы из одного или более полимеров. Полимер может быть синтетическим (например, таким как пластмассы, акриловые полимеры и т.д.) или частично синтетическим (например, таким как модифицированные целлюлозы, модифицированные крахмалы и т.д.). Металлические наночастицы, содержащиеся внутри покрытия, предпочтительно используются в форме порошков. Что касается гранулометрического состава порошка, то предпочтительно количество, по меньшей мере равное 70%, 75% или 80% по весу частиц, которые присутствуют в порошке, более предпочтительно, по меньшей мере равное 85%, имеет диаметр частиц, варьирующий от 40 до 100 нм, от 50 до 90 нм или от 60 до 80 нм.

В еще одном аспекте изобретение относится к способу получения электрода. Покрытие может быть создано с помощью методов нанотехнологии, которые известны специалисту в данной области техники, и приспособлены для формирования гладкой поверхности, например, спеканием порошка или смесей порошков из металлических наночастиц.

Отдельные металлы в порошковой форме могут быть нанесены на электрод, чтобы образовать покрытие: 1) в виде предварительно сформированной смеси и/или 2) в форме дискретных слоев, которые наносятся последовательно и накладываются один на другой, и в которых каждый слой состоит из одиночного металла, и/или 3) в форме дискретных слоев, которые наносятся последовательно и накладываются один на другой, и в которых каждый слой состоит из двух или более металлов, но не одновременно из всех металлов, которые присутствуют в покрытии.

В предпочтительном варианте осуществления способ включает стадию (А) получения покрытия электрода путем спекания порошков из наночастиц одного или более металлов, как определенных выше, непосредственно на сердцевине электрода. Предпочтительно стадия (А) включает следующие стадии, которые выполняются в порядке, в котором они здесь перечислены:

(А1) приготовление одного или более порошков из металлических наночастиц, как определено выше,

(А2) растворение одного или более порошков из наночастиц в подходящем растворителе и по меньшей мере в таком количестве, которое способно растворить весь наносимый порошок с получением одного или более растворов, и

(А3) спекание одного или более растворов, полученных в предшествующей стадии, на металлической пластине, предпочтительно с пассивированной поверхностью, из которой затем будет сформирована сердцевина электрода.

Предпочтительно:

один или более порошков металлических наночастиц стадии (А1) представляют собой комбинацию порошков из оксидов ZrO₂, ZnO, Ru₂O₃, IrO₂ и Y₂O₃, или TiO₂, Pt/ZrO₂, SnO₂, Ta₂O₅ и IrO₂, преимущественно полученных гидротермической химической обработкой, причем по меньшей мере 70%, 75% или 80% или более, предпочтительно по меньшей мере 85% по весу частиц в порошке имеют диаметр, варьирующий от 60 до 80 нм;

растворитель стадии (А2), в котором растворяется каждый порошок, предпочтительно представляет собой 30%-ный по весу раствор соляной кислоты в воде, по меньшей мере в таком его количестве, которое способно растворить весь наносимый порошок,

стадия (А3) состоит в спекании водных растворов соляной кислоты, полученных на стадии (А2), на обеих сторонах пластины из диоксида титана (TiO₂), которая пассивирована на своей поверхности и имеет толщину, варьирующую от 0,15 до 0,35 мм, в которой спекание может происходить согласно следующим стадиям:

Стадия	Раствор	Дозирование на единицу поверхности	Время спекания (мин)	Температура спекания (°C)
1	IrO2	0,2 г/м2	45	450
2	RU2O3	0,2 г/м2	45	450
3	ZnO+Y2O3 (иттрий на 2 моля)	0,15 г/м	60	550
4	IrO2	0,25 г/м2	45	450
5	Ru2O3	0,25 г/м2	60	550
6	ZrO2+Y2O3 (иттрий на 3 моля)	0,1 г/м2	60	550
7	Ru2O3	0,15 г/м2	60	550
8	IrO2	0,15 г/м2z	60	550
9	IrO2+Ru2O3	0,15 г/м2 + 0,15 г/м2	60	600
10	ZrO2+Y2O3 (иттрий на 3 моля)	0,1 г/м	60	600
11	IrO2+Ru2O3	0,15 г/мz + 0,15 г/м2	60	600

Было установлено, что употребление многочисленных стадий спекания в особенности полезно, чтобы устранить любую шероховатость поверхности электрода и получить предельно твердую и гладкую поверхность. Электрод, как определенный выше, используемый в качестве части устройства для проведения электролиза воды, предоставляет следующие преимущества:

более эффективный электролиз, в котором имеет место меньший расход солей, таких как хлорид натрия (NaCl), обычно употребляемый для ускорения электролиза текучих сред с низкой электропроводностью, таких как вода; и

в весьма предпочтительном варианте осуществления, в котором оба электрода являются электродами согласно изобретению, возможность исполнения непрерывных изменений полярности электродов («переключение полярности»). Внезапное изменение полярности позволяет заряженным частицам, которые присутствуют в подвергаемой электролизу текучей среде, циркулировать в обоих направлениях вместо только одного (обусловленного зарядом частиц и неизменным знаком заряда электродов), тем самым избегая формирования масс, образующих отложения на поверхностях электродов, и благодаря этому сохраняя их поверхность чистой и удерживая их эффективность на максимальном уровне. Более того, если внутри электролитической ячейки предусмотрена полупроницаемая мембрана, которая подразделяет последнюю на две, анодную и катодную полукамеры, изменение полярности устраняет закупоривание пор в указанной мембране, увеличивая срок службы устройства;

присутствие покрытия из частиц нанометрового масштаба обусловливает накопление заряда поверхностью электрода до более чем 100% относительно традиционных электродов. Это позволяет провести качественно и количественно иной электролиз при существенно более высоких потенциалах с достижением, например, сокращения размера молекулярных кластеров;

достижение очень высокой однородности, гладкости и поверхностной плотности, факторов, которые исключают солюбилизацию самого электрода или формирование отложений на его поверхности, которые затем могли бы оказаться во фракциях кислотной и щелочной воды. Те же факторы также обусловливают по существу нулевое высвобождение тяжелых металлов и других соединений, которые образуют поверхность и сердцевину электрода, во фракции кислотной и щелочной воды. Как также будет упомянуто ниже, отсутствие тяжелых металлов в щелочной воде ведет к превосходной стабильности таковой с течением времени при сохранении таких характеристик, как окислительно-восстановительный потенциал (ORP), значение рН и размер молекулярных кластеров. Такая стабильность недостижима для известных эквивалентных продуктов. Те же факторы также обусловливают минимальное техническое обслуживание, которого требует электрод, который можно заменять с существенно меньшей частотой, чем известные электроды, тем самым сокращая расходы и повышая технологичность процесса производства;

возможность получать квантовые эффекты (известные в литературе также под указанием «наноэффекты») с помощью нанометровых размеров частиц покрытия. Короче говоря, при достижении нанометровых размеров объекта его оптические, магнитные и электрические свойства радикально изменяются. При сокращении размеров, когда достигаются типичные нанометровые масштабы так называемых кластеров, благодаря малому числу атомов, которые присутствуют в указанном кластере, и уменьшенному размеру такового, дискретизация энергетических уровней (квантование) в электронной структуре становится заметной и зависит от размера кластера, и это явление известно как «квантовый размерный эффект», и им определяются совершенно новые характеристики, которые резко отличаются от свойств, которые типичны для материала при обычных размерах. В данном случае наилучшая производительность была получена с порошками, которые имеют гранулометрический состав, сосредоточенный в интервале, который варьирует от 60 до 80 нм, как отмечено выше. В целом же вышеописанные эффекты обусловливают одновременное проявление трех факторов, которые составляют ключевой аспект изобретения: стабильность полученной щелочной воды, простоту ее получения (например, благодаря низким расходам на техническое обслуживание и увеличенной продолжительности срока службы всего устройства) и повышение ее качества (в особенности в отношении чистоты и постоянства свойств во времени). В частности, повышение качества щелочной воды можно измерить как в плане однородности размеров молекулярных кластеров (более высокое процентное содержание микромолекул относительно числа макромолекулярных кластеров), так и в плане повышенной стабильности во времени свойств, сообщенных воде самим электролизом (главным образом щелочности, окислительно-восстановительного потенциала (ORP) и размера кластеров). Повышение стабильности преимущественно достигается сохранением во времени структурных поверхностных характеристик электродов, снабженных покрытием из наночастиц, как здесь описано.

Электролизная камера и ее работа

Ниже описан вариант осуществления, в котором устройство включает одиночную электролизную камеру 3, подразделенную на две части мембраной 4, и одиночную пару электродов 1 и 2 внутри указанной камеры. Однако специалист в данной области техники будет знать, как приспособить описание к другим вариантам осуществления, которые включают более чем одну электролизную камеру и более чем одну пару электродов. Число камер может меняться, например, чтобы достичь более высоких скоростей обработки или величин расхода потока воды на выходе.

В весьма предпочтительном варианте осуществления оба электрода устройства представляют собой электроды с нанопокрытием, как определено выше. Однако преимущества в отношении низкой стоимости и эффективности процесса электролиза, а также преимущества в плане стабильности во времени щелочной воды могут быть также достигнуты, если только один из двух электродов снабжен нанопокрытием, как определено выше.

Предпочтительно устройство согласно изобретению также включает мембрану 4, приспособленную для разделения по меньшей мере одной камеры на две полукамеры, в которой полукамеру, которая содержит анод, называют анодной полукамерой, и полукамеру, которая содержит катод, называют катодной полукамерой. Мембрана преимущественно представляет собой ультрафильтрационную мембрану, которая может занимать камеру частично или полностью.

Мембрана 4 может принадлежать к типу, применяемому в традиционных электролитических ячейках, но предпочтительно основана на эксклюзионной технологии в наномасштабе. В особенно преимущественном варианте осуществления мембрану изготавливают из керамического материала с открытой пористостью, покрытого металлическими наночастицами, предпочтительно наночастицами оксидов циркония, иттрия, алюминия или их смесей. Металлические наночастицы, используемые для получения покрытия, предпочтительно находятся в порошковой форме. Что касается гранулометрического состава порошка, то предпочтительно количество, по меньшей мере равное 70%, 75% или 80% по весу частиц, которые присутствуют в порошке, более предпочтительно по меньшей мере равное 85%, имеет диаметр частиц, варьирующий от 30 до 100 нм, от 40 до 70 нм или от 50 до 60 нм.

Было найдено, что при употреблении частиц нанометрового масштаба для изготовления мембраны 4 средний размер пор в конечной мембране является предельно постоянным во времени и приспособляемым к требованиям, как надлежит обрабатывать воду. В предпочтительном варианте осуществления средний размер пор варьирует от около 120 до около 180 нм (средний, или усредненный). Постоянство размера во времени и постоянство самих размеров пор представляют собой два аспекта, которые отличают описываемую здесь мембрану от текстильных мембран, обычно применяемых в эквивалентных устройствах (которые, напротив, со временем подвержены быстрому износу). В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере 50%, 70%, 90%, 95%, 98% или 99% пор имеют диаметр между 120 и 180 нм. Эти аспекты проявили положительное влияние на стабильность щелочной воды, полученной после электролиза, где это влияние сочетается со стабилизирующим эффектом и усиливает его, что достигается применением электрода, определенного выше.

В особенно преимущественном варианте осуществления каждая полукамера соединена с внешним окружением устройства через

отверстия 7 и 8, расположенные в верхней части полукамеры, из которых вводится вода, подверг