Проблема. Вода и воздух - основа жизни на земле. Роль воды и кислорода, этих двух простейших субстанций, в поддержании жизни важнее, чем сотен гораздо более сложных молекул, содержащихся в пище - белков, жиров, углеродов и прочих. 
 Именно, с водой и воздухом в последние десятилетия на Земле возникли серьёзные проблемы. Особенно с водой. Стремительное её загрязнение отходами промышленности, сельского хозяйства, жизнедеятельности человека, объёмы изъятия пресной воды для хозяйственных нужд угрожают дефицитом чистой питьевой воды. Особую роль играет вода, насыщенная активным кислородом. Вода, просто насыщенная кислородом под высоким давлением, быстро теряет весь кислород, когда её выливают в стакан, и роль этого кислорода невелика, так как основное снабжение организма кислородом  осуществляется через воздух. Активный кислород, поступающий в клетку даже в очень небольшом количестве, стимулирует поглощение молекулярного кислорода из крови, и поэтому повышает тонус организма. 

          Чистота воды. Чистота воды - это чистая, обладающая полезным солевым составом и обеззараженная вода. Очистка воды сегодня во всём мире превращается в ведущую отрасль мировой экономики. Перефразируя известное высказывание Антуана де Сент Экзюпери, можно сказать, "Чистая вода и есть сама жизнь для человека". Учёные создали множество различных технологий очистки и обеззараживания воды. Создано большое количество средств очистки, различных по качеству и затратам. 
    Вода, поступающая в настоящее время потребителю, в силу большого числа причин может оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека. Кипячение воды не решает проблем обеззараживания и очистки воды, так как есть бактерии, погибающие при температуре существенно выше 100 °С, а многие органические и неорганические примеси не разрушаются при температуре кипения воды. Бытовые фильтры часто создают вторичное загрязнение, превышающее первичное. Озонирование решает только задачу обеззараживания воды, так как озон является селективным окислителем и практически не взаимодействует с большим числом загрязнителей. Как дезинфицирующее средство озон не обладает пролонгированным антимикробным эффектом, и озонированная воды для хранения требует применения других химических реагентов, например, хлора.  Решить проблему подготовки качественной питьевой воды, сохраняющей свои свойства длительное время, может глубокая очистка, основанная на природной технологии, применённой в приборах серии "Пилимин". 

            Прибор серии "Пилимин". Практическим результатом фундаментальных ядерно-физических исследований явился генератор холодной плазмы и разработка технологии очистки и обеззараживания воды (артезианской, родниковой, речной и из других природных источников, а также из водопроводной сети) и получения оксигенизированной (оксигенированной) кислородной воды на основе генератора БЭР-49-М. По сути данная технология является комплексной моделью природной системы очистки и обеззараживания воды: поверхность земли - облако - земля. Работа приборов основана на природной технологии очистки воды, которая близка процессам, происходящим в атмосфере во время дождя и грозы в магнитном поле земли, а также на земле, где родниковая вода фильтруется через слои песка. Вода обрабатывается холодной плазмой электрического разряда, подвергается кавитации, насыщается кислородом до концентрации, выше равновесной при данной температуре, омагничивается. Органические соединения окисляются до углекислого газа и воды. Соли тяжелых металлов переходят в карбонаты и выпадают в осадок. 
     В настоящее время оксигенизированная вода выпускается на заводах, разливается в бутыли и тоставляется потребителю. Устройств, позволяющих получать оксигенизированную воду на месте потребления, кроме приборов ПИЛИМИН, нет. Употребление свежеприготовленной кислородной воды имеет большое значение, так как кислородная вода довольно быстро (за 1 - 2 месяца) теряет активность, и концентрация растворённого кислорода падает в несколько раз. Известная кислородная вода ОКСИ производится в Краснодаре. Доставка её потребителю занимает немало времени. Лечение с использованием оксигенизированной воды ОКСИ осуществляется в клинике доктора Волкова (Москва).  С прибором ПИЛИМИН клиника доктора Волкова оказывается у вас дома, и вы можете пользоваться водой практически неограниченно: готовить пищу для всех членов семьи, пить только её, умываться, и даже купаться в оксигенизированной воде.

        Состав установки для очистки питьевой воды.
          1. Входной механический фильтр. Предназначен для удаления механических примесей и кондиционирования воды. Характеристики фильтра зависят от свойств очищаемой воды и определяются индивидуально для каждого потребителя. 
          2. Кавитатор и генератор холодной плазмы. В генераторе пары воды обрабатываются холодной плазмой вспышечного коронного электрического разряда. Кавитатор смешивает эти пары и активные частицы, образовавшиеся под действием плазмы, с основной массой воды в переменном магнитном поле и подает в газовую разрядную полость генератора свежие порции паров воды. Кавитатор обеспечивает стирание информации, накопленной водой до её поступления на обработку, и придание ей свойств талой воды.
          3. Выходной химический фильтр. Предназначен для снижения концентрации озона в воде до уровня ПДК и осаждения тяжелых металлов в виде карбонатов. 
Приборы серии "Пилимин" выполняют следующие технологические операции.
        - Очистка воды от органических соединений и тяжелых металлов.
        - Обеззараживание воды с пролонгированным антимикробным эффектом.
        - Насыщение воды формами кислорода, легко доступными для усвоения и стимулирующими жизненные процессы.
        - Сохранение исходного состава солей, необходимых организму. 
        Приборы серии Пилимин совместимы с уже применяемыми потребителями системами очистки, в частности, с механическими фильтрами.
          Стоимость 1 литра обработанной воды при условии её массового производства меньше 10 копеек.

            Назначение прибора. Производство оксигенизированной питьевой воды с активными формами кислорода из различных видов источников воды (водопроводной сети, скважин, родников, водоёмов, рек, озер и др. источников). Прибор используется для финальной обработки воды перед непосредственным потреблением человеком.  В зависимости от характеристик исходной воды, её качество  может изменяться от питьевой до лечебной путём регулирования технологических параметров процесса очистки. 

            Качество получаемой воды. Полностью сохранен солевой состав исходной воды, удалены малые примеси органики и тяжелых металлов, вода очищена от окисляющихся примесей, очищена от хлора и хлорорганики, насыщена легко доступным кислородом, концентрация растворенного кислорода больше равновесной, пониженное значение окислительно-восстановительного потенциала, вода образует меньше накипи в чайнике, обеззаражена, обладает пролонгированным антимикробным эффектом (долго не портится). Содержание растворённого кислорода зависит от выбранных потребителем условий обработки и составляет от 9 до 35 мг/л. Вся информация, накопленная водой, в том числе и негативная, стирается. Она аналогична талой воде, в которой накопленная информация стирается при замораживании и оттаивании.
        Вода обладает целебными свойствами, особенно быстро и хорошо воспринимаемыми людьми с проблемами в желудочно-кишечном тракте. 
        Предусмотрен режим получения воды, сильно насыщенной озоном, что позволяет использовать её в качестве дезинфицирующей жидкости. 
         При подаче в разрядную камеру прибора чистого кислорода получается оксигенизированная вода с концентрацией растворенного кислорода 30 - 35  мг/л. Концентрация активных форм кислорода через сутки после обработки около 0,05 мг/л.
        Оценка качества воды производится путём сравнения с показателями ПДК. Установка обеспечивает снижение содержания загрязняющих веществ в среднем на порядок и более. Очень важным достижением технологии является обеззараживание, сильный антимикробный эффект с длительным последействием. Степень эффективности очистки от ядов составляет 85 - 95%. Вода обладает наилучшими органолептическими свойствами: прозрачна, бесцветна, приятная на вкус, мягкая. 
        Употреблять очищенную воду желательно в сыром виде. При этом она в большей степени проявляет целебные свойства.  Использование воды для приготовления напитков (чай, кофе, компот) и обедов позволяет заметно улучшить качество блюд и ускорить процесс варки продуктов. Регулярное употребление только этой воды заметно улучшает здоровье. Характеристики обработанной воды приведены в таблицах, следующих ниже.

      Таблица 1. Требования к качеству обрабатываемой воды. 
 

Характеристика очищаемой воды
рН	6 - 9
Температура, градусы С	1 - 25
Сухой остаток, мг/дм3	до 1500
Механические примеси	Должны отсутствовать

         Концентрация остаточного озона в водопроводной воде, пропущенной через установку, дана в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что вода после обработки может обладать пролонгированным обеззараживающим эффектом.

      Таблица 2. Концентрация остаточного озона в воде.
 

     Таблица 3. Эффективность водоочистного устройства в части загрязняющих компонент. 
 

   Таблица 4. Результаты измерений антимикробных свойств обработки. 
 

          Преимущества.
1. Полностью природная технология. 
2. Кислородная вода не хранится, и используется сразу после приготовления.
3. Сохраняется солевой состав. 
4. Обеззараживание и очистка производятся без применения химических реагентов.
5. Высокая результативность удаления микрозагрязнений и микропримесей. 
6. Приятные органолептические свойства, вкус талой воды.
7. Не нарушает структуру воды. 
8. Способствует экономному расходованию ресурсов и произведённой питьевой воды. 

                   Рисунок 1. Эскиз установки для обработки питьевой воды холодной плазмой вспышечного коронного электрического разряда. Цифрами на рисунке обозначены: 
1 - резисторная матрица; 2 - разрядные электроды; 3 - земляной электрод; 4 - вход воды; 
5 - эжектор; 6 - всасывающая трубка; 7 - резервуар с обрабатываемой водой; 8 - обратный воздушный клапан, через который может подаваться кислород; 9 - кислородный баллон; 
10 - фильтр; 11 - кокс; 12 - выход обработанной воды. 

          Обрабатываемая вода по трубе 4 подается на вход эжектора 5. Если вода загрязнена механическими примесями, то на входе нужен дополнительный фильтр с пористостью 1 - 2 мкм. Если обрабатывается водопроводная вода, которая содержит хлор, то для его удаления на входе нужен угольный фильтр.  Холодная плазма образуется в зоне разряда в насыщенном парами воды воздухе или кислороде между электродами 2 и 3 и высасывается из области разряда эжектором 5  через трубку 6. В эжекторе газ перемешивается с водой. Водо-газовая смесь поступает в резервуар 7. Время нахождения воды в резервуаре 7 порядка 2 - 3 минут. Здесь почти все газы отделяются от воды и через разрядную полость (зазор между электродами 2 и 3) снова всасываются в эжектор. 
               Неизрасходованный озон используется повторно, его концентрация в газовой фазе после включения высокого напряжения возрастает и достигает стационарной концентрации примерно через 15 минут. По мере расходования кислорода (и озона) на окисление примесей воды и унос с потоком воды в растворенном виде, давление в камере генератора уменьшается, и свежий воздух подсасывается через обратный клапан 8. Клапан представляет собой длинную трубку, через которую свободно проходит воздух, а в обратную сторону диффундирует озон. Длина трубки выбрана достаточно большой, так что озон  не может утекать из камеры генератора с заметной вероятностью. Воздух в помещении, из которого засасывается воздух в генератор, должен быть чистым, в противном случае будет происходить вторичное загрязнение воды. Отделение газов от воды продолжается и в трубе, соединяющей генератор и фильтр 10. В одну сторону (вниз) через трубу идет вода, в обратную (вверх) - озоно-воздушная смесь. Поэтому труба имеет большой диаметр. Проходя через слой углерода (кокса), вода освобождается от наиболее реакционно-способных частиц (радикалов), которые расходуются во взаимодействиях с углеродом. Растворенный в воде озон и кислород окисляют углерод, получаются карбонат-ионы CO₃^2-. При взаимодействии этих ионов с ионами металлов, которые могут быть в воде, получаются нерастворимые соединения. В растворе остаются только карбонаты щелочных металлов. Отстаивание воды от выпадающих в осадок соединений можно осуществлять в промежуточной ёмкости, где будет накапливаться обработанная вода.

        Оценка степени очистки обработанной воды. Детальный анализ содержания примесей воды в лабораторных условиях имеет недостатки. Анализ делается на содержание определенных примесей. Обычно контролируются от 10 до 50 возможных загрязнителей воды. Однако известно около 1350 веществ, наличие которых в воде представляет опасность. Предельно-допустимая концентрация вредных веществ может составлять от единиц микрограмм до десятых долей миллиграмма. Обнаружение таких малых концентраций является сложной задачей. Интегральной характеристикой наличия в воде окисляющихся органических веществ является перманганатная окисляемость, которая входит в число обязательно контролируемых характеристик. Однако перманганат - слабый окислитель. Есть много веществ, которые слабо окисляются перманганатом или не окисляются совсем. Поэтому соответствие ПДК величины перманганатной окисляемости вовсе не означает полной безопасности воды. Обратное утверждение: если перманганатная окисляемость больше ПДК, то вода опасна для питья, всегда справедливо. 
            Для качественной оценки содержания загрязнений в воде предлагается выпаривание определенного объема воды (0,5 литра) и сравнение полученного осадка. Если в воде только безвредные минеральные соли - осадок белый. Если в воде имеются загрязнения - осадок может быть любого другого цвета (например, коричневатый). При этом, так же как и при лабораторном анализе, белый цвет осадка не гарантирует на 100% качество воды, а окрашивание осадка гарантирует наличие загрязнений и плохое качество воды. 
           Сравнение исходной водопроводной и обработанной данной установкой воды дано на рисунке 2. Слева - выпаренная колба с исходной водой, справа - после очистки. Видно, что обработанная вода намного чище, чем исходная. 

           Рисунок 2. Осадок после выпаривания 0,5 литра воды. Слева - исходная вода, справа - обработанная. Белый цвет осадка обработанной воды качественно характеризует её чистоту.

        Основы метода очистки питьевой воды холодной плазмой вспышечного коронного электрического разряда.
             Вода из многих природных источников имеет хороший состав, однако она загрязнена. Традиционно применяемые для механической очистки воды фильтры частично или практически полностью задерживают все вещества, содержащиеся в воде. Вода обедняется солями, что отрицательно влияет на здоровье человека. Если фильтр частично пропускает растворенные в воде соли, то он будет пропускать и маленькие молекулы хорошо растворимых в воде ядов, таких как цианиды, формальдегид. 
             Идеальным способом очистки воды является полное окисление всех содержащихся в ней примесей. Хорошо известна и широко применяется очистка воды методом озонирования. Однако озон - селективный окислитель. Имеется много веществ, которые практически не взаимодействуют с озоном. При взаимодействии с озоном органические соединения разлагаются до конечных продуктов, стойких к озону, либо окисляющихся им очень медленно. Есть опасные для здоровья органические соединения, (например, фенол) которые сами быстро разрушаются озоном, однако продукты взаимодействия фенола с озоном (например, щавелевая кислота) оказываются практически стабильными. Далеко не все продукты окисления озоном сложных органических соединений являются безвредными.
          Применение сильных окислителей (хлор, озон) для разложения органических соединений  приводит к появлению вторичных соединений (хлорорганика, озониды), токсичность которых может быть выше токсичности исходных веществ. Только гидроксильные радикалы полностью окисляют все соединения до уровня нейтральных солей. В частности, органические соединения окисляются до углекислого газа и воды. В настоящее время за рубежом интенсивно развивается новое направление, основанное на использовании в качестве окислителей гидроксильных радикалов, которое получило название "улучшенные окислительные технологии" (Advanced Oxidation Technologies,  AOT's).   Под действием холодной плазмы электрического разряда на воздухе в присутствии насыщенных паров воды образуется озон, атомарный кислород и другие химически активные частицы. 
             В НИИЯФ МГУ совместно с УПИ создан генератор холодной плазмы нового типа. Плазма образуется в газовой фазе при вспышечном коронном электрическом разряде на воздухе в насыщенных парах воды. На основе генератора реализован новый подход к задаче очистки воды, заключающийся в том, что осуществляется окисление всех веществ, растворенных в воде. Под действием холодной плазмы все органические соединения разлагаются до углекислого газа и воды, в то время как при озонировании те же соединения разлагаются до конечных продуктов, зависящих от строения первичных веществ. Степень окисления (доля полностью окислившихся веществ) определяется количеством активных частиц, вырабатываемых генератором. При этом полностью сохраняется состав полезных для здоровья и растворенных в воде солей. Нерастворимые соли, а также соли, которые могут окисляться, выпадают в осадок после стадии окисления, кристаллизуются и оседают на дне фильтра-отстойника, либо задерживаются дополнительным фильтром. 
            Установка состоит из входного фильтра, генератора холодной плазмы, в который вмонтирован эжектор с узлом кавитации, и угольного (коксового) фильтра. Входной фильтр предназначен для задержания механических примесей и кондиционирования воды (создания оптимальных условий для последующего окисления холодной плазмой). Смесь паров воды и активных частиц высасывается из генератора эжектором, через который проходит обрабатываемая вода, и смешивается с новыми порциями воды в кавитаторе. Кавитация намного увеличивает эффективность взаимодействия веществ, находящихся в жидкой и газообразной фазе. Активные частицы, к числу которых относится атомарный кислород, могут полностью окислять все вещества, растворенные в воде (при условии, что активных частиц вырабатывается достаточно много). Выходной фильтр предназначен в первую очередь для нейтрализации активных частиц, остающихся в воде.
             В отличие от озона, активные частицы, образующиеся в холодной плазме, являются универсальным окислителем, их реакционная способность в миллионы раз больше реакционной способности озона. Поэтому степень очистки воды  холодной плазмой намного выше, чем при обработке озоном. Особенно эффективен новый метод очистки воды при малом содержании примесей (как в случае речной воды), так как расход электроэнергии на генерацию необходимого количества активных частиц будет мал. В обрабатываемой воде в камере генератора создается концентрация растворенного озона порядка 1 мг/л. Такой концентрации озона достаточно для полной дезинфекции воды. Воду непосредственно с выхода генератора можно использовать для дезинфекции посуды, рук, пищевых продуктов. 
             Перед тем, как поступить к потребителю, вода должна пройти стадию разложения активных частиц. Для этого вода пропускается через угольный (коксовый) фильтр. Фильтр полностью поглощает все высоко активные частицы, находящиеся в воде, и частично разлагает озон. Остаточный озон консервирует воду, разливаемую в бутыли, что позволяет долго хранить её без ухудшения  качества. Концентрация активного кислорода, длительное время сохраняющаяся в воде, составляет ~ 0,05 мг/л.
      Соли жесткости, растворенные в воде, частично переходят в нерастворимую форму

            б) Насыщение воды кислородом. 
          Основным фактором, определяющим целебные свойства обработанной воды, является насыщение кислородом. Концентрация растворённого кислорода зависит от температуры обрабатываемой воды и парциального давления кислорода в разрядной камере. При работе на воздухе (парциальное давление кислорода 0,21 атм) зимой, когда температура воды 5 - 7 гпадусов Цельсия, концентрация кислорода 14 - 15 мг/л. Летом когда температура вода около 20 градусов цельсия, концентрация растворённого кислорода 9 - 10 мг/л. При подаче в камеру генератора чистого кислорода (парциальное давление 1 атм), концентрация растворённого кислорода 30 - 35 мг/л.  При хранении концентрация кислорода уменьшается, однако она всё равно остается повышенной не менее 3 месяцев. 
                  Когда обрабатывается сильно загрязненная вода, то много кислорода расходуется на окисление примесей, поэтому насыщение воды кислородом уменьшается. Для создания устойчиво высокой концентрации кислорода (30 - 35 мг/л) в разрядную камеру нужно принудительно вдувать чистый кислород. Его расход очень небольшой, при потоке воды 0,5 м³/ч он должен составлять ~ 6 литров в час. 
      Если воздух в помещении, где работает установка, сильно загрязнен, например, на кухне в момент самого активного приготовления (и подгорания) пищи, то этот воздух будет всасываться в разрядную камеру, и вода может загрязняться. Для предотвращения такой ситуации забор воздуха через обратный клапан должен производиться из другого помещения, где воздух чистый. В частности, можно провести дополнительную трубку и забирать воздух с улицы. 

          в) Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).
       Непосредственно после обработки на выходе из трубки фильтра ОВП будет определяться содержанием в воде озона и может составлять 0,4 - 0,6 В. Концентрация озона не превышает 0,3 мг/л, что соответствует уровню ПДК, т.е. по медицинским нормам это не вредно. В то же время в современной медицине существует направление - озонолечение. Концентрация озона в воде при этом составляет несколько миллиграмм на литр. Поэтому воду непосредственно после обработки (с выхода штуцера 12, рис. 1) можно использовать в лечебных целях. Через час после обработки концентрация озона в воде падает до уровня порядка 0,05 мг/л и сохраняется на этом уровне длительное время. 
         При хранении воды (1 - 2 дня) ОВП уменьшается, и при благоприятном солевом составе исходной воды может составить 70 - 130 мВ. После кипячения обработанной воды её ОВП уменьшается практически до нуля (меньше 10 мВ). Такая вода (сырая и кипяченая) по своим электрохимическим характеристикам является целебной. 
          Если исходная вода имеет кислую реакцию (рН < 7) и бедный солевой состав, то после обработки ОВП все равно понижается по сравнению с исходной водой, хотя не достигает целебного уровня. 
               Дополнительные исследования показали, что при насыщении воды водородом получается вода с отрицательным ОВП. Насыщенная водородом вода может сохранять отрицательное значение ОВП длительное время (порядка 6 месяцев) при условии соответствующего хранения бутылей и соблюдения установленных авторами правил разлива воды.