Анотація до роботи:

Баран Б.А.Фізико-хімічне обгрунтування дії магнітного поля на водні розчини для розроблення систем техногенно-екологічної безпеки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 21.06.01. – екологічна безпека. – Хмельницький національний університет, м.Хмельницький, 2005.

Дисертаційна робота присвячена обгрунтуванню фізико-хімічних засад магнітної обробки води і водних розчинів та прогнозуванню проявів післядії на них магнітного поля з метою розроблення систем техногенно-екологічної безпеки і екологічного моніторингу.

Проведено експериментальне дослідження впливу магнітного поля на водні системи. Встановлено, що магнітне поле змінює фізико-хімічні властивості самої води, зміна властивостей омагнічених розчинів є результатом післядії магнітного поля. Магнітне поле істотно впливає на кінетику тих фізико-хімічних процесів у водних розчинах, в механізмі яких домінуючу роль відіграють водневі зв’язки. Внаслідок дії магнітного поля на воду, як розчинник, зростає швидкість тих окисно-відновних реакцій, в котрих активні центри реагентів при звичайних умовах були блоковані водневими зв’язками з молекулами води, або ж зменшення енергії цих зв’язків сприяє зміщенню елетронної густини в молекулах реагентів, необхідному для проходження хімічної реакції. Швидкість реакцій гідролізу, пов’язаних з дисоціацією молекул води, під впливом магнітного поля зменшується. Механізм впливу магнітного поля на кінетику біохімічних реакцій аналогічний його дії на перебіг реакцій з неорганічними реагентами. В залежності від режиму магнітної обробки розчинів швидкість іонного обміну може як зростати, так і сповільнюватися. Це дало можливість пояснити основну причину негативного біологічного впливу ЕМП (в тому числі і високочастотного) в побуті та промисловості.

Антинакипна дія магнітного поля підлягає механізму міцелоутворення та коагуляції колоїдних систем з врахуванням зменшення енергії водневих зв’язків між молекулами води, тобто підвищення ’’структурної температури’’ технічної води. Результати даної роботи створюють базу для вдосконалення наявних екологічно безпечних технологічних процесів та устаткування, що забезпечують раціональне використання природних ресурсів і додержання нормативів шкідливих впливів на довкілля.

1. Результати досліджень дають підстави для розроблення базових концепцій прогнозування проявів післядії магнітного поля на водні розчини з метою удосконалення систем техногенно-екологічної безпеки та екологічного моніторингу і наукового обгрунтування нормативних актів з контролю та оздоровленню екологічної обстановки.

2. Запропоновано єдиний підхід для пояснення сукупності явищ, які супроводжують вплив магнітного поля на воду та водні системи: омагнічену воду слід розглядати як дещо інший, ніж звичайна вода, розчинник, хоча з близькими до неї властивостями. Дотеперішні гіпотези стосовно цього питання не дозволяють пояснити біологічну дію (здебільшого негативну) електромагнітного поля та гальмують його ефективне використання для покращення охорони довкілля.

3. Досліджено механізм впливу магнітного поля на кінетику біохімічних реакцій і показано, що він є аналогічний впливу цього поля на перебіг реакцій з неорганічними реагентами. Це дає можливість пояснити дію магнітного поля на біологічні об’єкти, зокрема на організм людини. На реакції окиснення магнітне поле справляє прискорюючу дію, а на реакції, в механізмі яких хоча б одна ланка пов’язана з гідролізом – гальмівну, що призводить до дисфункції живого організму. В цьому полягає основна причина негативної ролі підвищеної сонячної активності (“магнітні бурі”), а також ЕМП техногенного походження на біосферу.

4. Запропоновано спосіб іонообміного корегування мінерального складу вод для інтенсифікації їх очистки, пом’ягшення та знесолення. Це досягається розміщенням магнітних пристроїв в наявних системах очищення води без їх суттєвої переробки, підбором оптимальної напруженості магнітного поля та його частоти.

5. Показано, що антинакипна дія магнітного поля підлягає механізму міцелоутворення та коагуляції колоїдних систем з врахуванням зменшення енергії водневих зв’язків між молекулами води, тобто підвищення “структурної температури” технічної води. За даними термічного аналізу внаслідок магнітної обробки зростає теплопровідність води. Це дає додатковий економічний ефект при використанні такої води у підігрівачах, холодильниках та інших теплообмінних апаратах.

6. Показано, що магнітне поле впливає на фізико-хімічні властивості самої води. Омагнічена вода за здатністю до дисоціації наближається до апротонних розчинників, на що вказують дослідження перенапруги її розкладу.

7. Виявлено, що зміни властивостей омагнічених водних розчинів є результатом післядії магнітного поля на воду. Домішки, або розчинені у воді сполуки в механізмі елементарного акту дії магнітного поля на воду відіграють другорядну роль.

8. Показано, що магнітне поле суттєво впливає на кінетику тих фізико-хімічних процесів у водних розчинах, в механізмі яких домінуючу роль відіграють водневі зв’язки. Внаслідок послаблення енергії водневих зв’язків між молекулами води під дією магнітного поля змінюється структура водних розчинів. Це є однією з причин “магнітної пам’яті” води, яка в залежності від режиму магнітної обробки може тривати декілька діб.

9. На основі досліджень (кінетичних, термографічних, рефрактометричних тощо), не пов’язаних з додатковою дією магнітного поля на розчини, на відміну від методу протонного магнітного резонансу, показано, що в омагнічених розчинах збільшується рухливість молекул – підвищується “структурна температура”.

10. В залежності від напруженості магнітного поля, або при постійній напруженості – від швидкості протікання розчину, ефективність омагнічування має поліекстремальний характер. В цілому ця ефективність залежить від частоти магнітного поля в поєднанні з його напруженістю. Абсолютна величина напруженості магнітного поля принципового значення не має. Ефекти дії магнітного поля на водні системи мають місце і при напруженостях, співвимірних з напруженістю геомагнітного поля.

11. Внаслідок дії магнітного поля зростає швидкість тих окисно-відновних реакцій, в котрих активні центри реагентів при звичайних умовах були блоковані водневими зв’язками з молекулами води, або ж зменшення енергії цих зв’язків сприяє зменшенню електронної густини в молекулах реагентів, необхідному для проходження хімічної реакції. Швидкість реакцій гідролізу, пов’язаних з дисоціацією молекул води під впливом магнітного поля сповільнюється, що зумовлено тимчасовою стабілізацією молекул води, зменшенням її іонного добутку.

12. Вперше показано, що вплив мікрохвильового випромінювання на воду та водні розчини аналогічний дії електромагнітного поля низьких частот і спостерігається при кімнатній температурі.

13. Магнітна обробка водних розчинів білків збільшує швидкість їх хімічної денатурації та понижує температуру термічної денатурації, що може бути свідченням послаблення водневих зв’язків між молекулами води, як розчинника, та макромолекулами білку.

14. Результати досліджень дозволяють пояснити зміни властивостей як гомогенних, так і гетерогенних водних систем, що дає можливість прогнозувати застосування магнітного поля для корегування тих чи інших процесів у водних розчинах.

Публікації за темою дисертації

1. Баран Б.А. Механізм дії магнітного поля на іонний обмін // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. –1997. – № 2. – С. 50-53.

2. Баран Б. А. Вплив магнітного поля на сорбцію катіонів важких металів цеолітом CaA // Вісник технологічного університету Поділля. – 1998, № 1. – C. 63-65.

3. Баран Б.А. Влияние магнитного поля на кинетику химических реакций // Укр. хим. журнал. – 1998. – Т.64, №4. – С. 26-29.

4. Баран Б.А. Влияние переменного магнитного поля на скорость окислительно-восстановительных реакций // Укр. хим. журн. – 1999. –Т.65, №7. – С. 27- 30.

5. Баран Б.А. Влияние магнитного поля на мицеллообразование и коагуляцию сульфата бария в водных растворах // ЖФХ. – 1999. – Т. 73, №11. – С. 2089-2090.

6. Баран.Б.А. Роль водневих зв’язків при дії магнітного поля на воду // Вісник технологічного ун-ту Поділля. – 1999. – №2. – С. 113-115.

7. Баран Б.А. Вплив магнітного поля на фармакодинаміку деяких сполук // Науковий вісник Ужгородського ун-ту. – 1999. – вип.4. – С. 154-156.

8. Баран Б.А. Швидкість хімічних процесів в попередньо омагніченій воді // Вестник Харьковского гос. политех. ун-та. – 1999. – вып.56. – С. 19-24.

9. Баран Б.А.Термографічне та фотометричне дослідження впливу магнітного поля на воду // Вестник Харьковского гос. политех. ун-та. – 1999. – вып.90. – С. 118-123.

10. Баран Б.А. Вплив магнітного поля на кінетику окиснення метанолу перманганатом калію у водному розчині // Вестник Харьковского гос. политех. ун-та. – 2000. – вып. 95. – С. 205-208.

11. Баран.Б.А. Фотометрическое исследование химических реакций в условиях магнитного поля // Вісник Дніпропетровського ун-ту. – 2000. – вип.5. – С. 91-96.

12. Баран Б.А., Криворучко А.П. Применение магнитного поля в процессах водоподготовки // Химия и технология воды. – 2000. – №2. – С. 135-141.

13. Baran B.A. Influence of Magnetic Fields on Adsorption and Ion Exchange from Aqueous Solutions // Adsorption Science and Technology. – 2001. – N1. – P. 85-90.

14. Баран Б.А., Дегтярев Л.С. Влияние магнитного поля на ионный обмен // Журнал общей химии. – 2001. – Т.71, № 11. – С. 1785-1787.

15. Баран Б.А. Вплив магнітного поля на формування структури силікагелів та алюмосилікатів // Науковий вісник Ужгородського нац. ун-ту, сер.’’Хімія’’. – 2001. – №6. – С. 195-199.

16. Баран Б., Березюк О., Покришко А. Вплив магнітного поля на перенапругу виділення міді // Вісник Львівського ун-ту. Серія хімічна. – 2002. Вип.42. Ч.2 – С. 229 – 232.

17. Баран Б.А., Березюк О.Я. Дія штучних магнітних полів на біохімічні процеси // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Хімія. – 2002. – вип.8. – С. 43 – 46.

18. Баран Б.А., Березюк О.Я. Вплив магнітного поля на електрохімічні процеси // Вопросы химии и хим. технологии. – 2003. – №2.– С. 111–113.

19. Baran B., Berezyuk O. The Influence of Magnetic Field on Overvoltage of Water Decomposition // Chemine technologija. – 2003. – №2(28). – P. 51-55.

20. Baran B., Berezyuk O. Influence of Magnetic Field of Kinetic of Certain Elektrochemical Processes // Chemine technologija. – 2003. – №4(30). – P. 37-41.

21. Баран Б.А., Брезюк О.Я. Вплив магнітного поля на катодні процеси виділення водню та міді // Укр. хим. журн. – 2004. – Т.70, №9. – С. 71 – 73.

22. Пат. 32362 А Україна, 6 CO2F1/48. Експрес-метод контролю магнітної водопідготовки / Баран Б.А. – №99042305; Заявл. 23.04.1999; Опубл. 15.12.2000, Бюл. № 7-11.

23. Пат. 37414 А Україна 6 CO2F1/48. Пристрій для обробки водних розчинів магнітним полем / Баран Б.А., Дроздовський В.Б. – №980951558; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4.

24. Пат. 59811 А Україна 7 С25D3/38. Спосіб підвищення розсіювальної здатності електролітів міднення магнітним полем. / Баран Б.А., Покришко Г.А., Березюк О.Я. – № 20021210342; Заявл.20.12.2002; Опубл.15.09.2003, Бюл. № 9.

25. Баран Б.А. Інструментальні методи дослідження редокс-реакцій в умовах магнітного поля // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 1997. – № 2. – С. 181-183.

26. Баран Б.А., Дроздовський В.Б., Квашенко А.П. Кондуктометричне та потенціометричне вимірювання швидкості фізико-хімічних процесів в магнітному полі // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 1998. – №1. – С. 68-70.

27. Баран Б.А. Іонний обмін в магнітному полі з градієнтом напруженості // Вісник технологічного університету Поділля. – 1998. – № 1. – C. 66-68.

28. Баран Б. А., Дроздовський В. Б. Вплив конфігурації магнітного поля на іонний обмін // Вісник технологічного університету Поділля. – 1999. – № 1. – C. 3-5.

29. Баран Б. А., Дроздовський В. Б. Вплив конфігурації магнітного поля на іонний обмін. Частина II // Вісник технологічного університету Поділля. –1999. – № 4. – C. 117-119.

30. Баран Б. А., Дроздовський В. Б. Вплив конфігурації магнітного поля на іонний обмін.Частина III // Вісник технологічного університету Поділля. –1999. – № 6. – C. 174-177.

31. Баран Б.А. Біохімічна активність талої та омагніченої води / Экологические проблемы Черного моря. – Одеса: ОЦНТЭИ, 1999. – С. 41 – 44.

32. Баран Б.А., Дроздовський В.Б., Кондратюк М.О., Чук І.С. Очистка стічних вод від заліза в умовах магнітного поля / Вода и здоровье-2000. – Одеса: ОЦНТЭИ, 2000. – С. 22 – 26.

33. Баран Б.А., Голонжка В.М., Драпак З.Т., Дроздовський В.Б. Зміна якості води омагнічуванням “магнітотрон – лійкою” / Вода и здоровье-2001. – Одеса: ОЦНТЭИ, 2001. – С.12 –16.

34. Баран Б.А., Дроздовський В.Б. Метод ПМР при вивченні дії магнітного поля на воду // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2001. – №1. – С. 64-66.

35. Баран Б.А. Влияние магнитного поля на биохимические процессы в водных растворах // Материалы междунар. научно-практ. конф. “Экология городов и рекреационных зон” – Одесса: ОЦНТЭИ, 1998. – С. 228 – 231.

36. Баран Б.А. Корегування способів очистки стічних вод магнітним полем // Матеріали міжнародної науково-практичної конф. “Вода и здоровье – 98” – Одесса: ОЦНТЭИ, 1998. – С. 219 – 223.

37. Baran B.A. Adsorption and ion-exchange from aqueous solutions under magnetic field influence // Collection of abstracts V Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Technological Applications”. – Odessa, 2000. – P. 6 – 7.

38. Баран Б., Венгржановський В. Кріоскопічне дослідження впливу магнітного поля на водні розчини // Зб. наук. праць восьмої наукової конф. “Львівські хімічні читання – 2001”. – Львів: Львівський нац. ун-т, 2001. – С.У24.

39. Баран Б.А., Березюк О.Я., Хрящевський В.М. Вплив магнітного поля на кінетику коливних хімічних реакцій // Матеріали 1-ї міжнародної науково-практичної конференції. Науковий потенціал світу ‘2004. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – Т.75.– С. 57 – 60.