Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 26.02.2014
Код ГРНТИ: 45.01.25
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Электрохимическая активация водных сред

Д.Р. Юсупов, Д.Ж. Холбаев, Э. Самадов,
Наманганский инженерно-педагогический институт
Узбекистан

Известно, анолит и католит, полученные в диафрагменном электрохимическом реакторе из слабоминерализованной воды, очень сильно отличаются по физико-химическим параметрам и реакционной способности от моделей католита и анолита, приготовленных путем растворения в воде химических реагентов. В результате электрохимической активации вода переходит в метастабильное (активированное) состояние, которое характеризуется аномальными значениями физико-химических параметров, в том числе окислительно-восстановительного потенциала (Rh), электропроводности, рН и других параметров и свойств [1]. В дальнейшем оказалось, что различия в свойствах только что полученных католита и анолита разбавленных водно-солевых растворов от их химических моделей-аналогов (растворов стабильных щелочей или кислот) не являются постоянными, стабильными во времени. По прошествии некоторого времени (время релаксации) свойства и реакционная способность анолита и католита, самопроизвольно изменяясь, становятся равными соответствующим параметрам их химических моделей, т.е. в конечном итоге законы электролиза строго выполняются, но не сразу, а лишь по прошествии достаточно длительного времени-в общем случае от десятков минут до десятков и даже сотен часов [1]. Электрохимическая активация-совокупность осуществляемых в условиях минимального выделения тепла электрохимического и электрофизического воздействий на воду с содержащимися в ней ионами и молекулами растворенных веществ в области пространственного заряда у поверхности электрода (анода или катода) электрохимической системы при неравновесном переносе заряда через границу «электрод-электролит» электронами.

Эффекты электрохимической активации ярко проявляются для водных растворов. Процесс получения электрохимически активированных воды и растворов относится к крайне неравновесным и является объектом изучения химиков и электриков. Электрохимическая активация как технология-это получение и последующее использование электрохимически активированной воды.

На сегодняшний день электрохимически активированную воду используют либо в процессах ее очистки от нежелательных компонентов, либо в различных технологических процессах в качестве реагента или реакционной среды с целью управления сложными физико-химическими реакциями, экономии энергии, времени и материалов, повышения качества конечного продукта, уменьшения образования отходов. Использование электрохимически активированной воды возможно до завершения процессов релаксации, т.е. возвращения параметров воды к доактивационным значениям. Необходимо отметить, что, как правило, продукты реакций, полученные с применением активированных растворов, не изменяют своих свойств и состояния во времени, т.е. не подвержены процессам релаксации. Например, если при взаимодействии воды с высоким содержанием ионов железа с активированным католитом в нерастворимые соединения переводится в три раза больше ионов железа, чем при взаимодействии той же воды с химической моделью католита, но результаты реакции необратимы в обоих случаях.

Нас интересует использование этой воды в сельском хозяйстве для стимуляции или подавления процессов жизнедеятельности, так как одно из перспективных направлений в стимулировании биологических объектов-электрические воздействия, а электрохимически активированная вода имеет потенциал Rh, а значит является электрическим воздействием.

Если рассматривать элементарную клетку (и растительную, и животную), изменение мембранного потенциала и связанной с ней энергии является причиной реакции клетки на внешнее воздействие, поэтому электрические воздействия являются самыми эффективными. Во всех электротехнологиях объектами электрических воздействий являются биологические объекты и в них в большей или меньшей степени реализуются как биологические, так и некоторые другие эффекты воздействий. В некоторых же технологиях целью электрообработки является исключительно биологическое воздействие. К настоящему времени известно не менее 100 методов стимуляции животных и растительных организмов, из которых почти треть относится к электрофизическим воздействиям. При воздействии электрохимически активированной водой происходит следующее. Энергия активации, запасенная в воде в форме внутренней потенциальной энергии молекул, атомов, ионов и электронов воздействует на ход биохимических реакций в клетках [2]. Происходит расход энергии активации и одновременно с этим релаксация. Энергия активации обуславливает сдвиги энергетических параметров реакций в клетках, в результате чего экономится собственная энергия биохимических реакций. Эта малая энергия активации при воздействии на биологический объект приводит к существенному повышению продуктивности. Мы исследовали стимуляцию тутового шелкопряда при обработке их яиц, хлопчатника при обработке семян перед севом и листьев шелковицы при их обработке перед дачей в корм гусеницам, а также воздействие анолитом на листья хлопчатника с целью их удаления. Стимулирующее действие оказал католит, а анолит оказал ингибирующее действие [3].

Экспериментальными исследованиями выявлено:

-промывание грены (яиц шелкопряда) вместо обычной в электроактивированной воде дает экономию до 50% расходуемой чистой воды, происходит флотирование легких яиц пузырьками водорода, образующегося в щелочной фракции при электроактивации воды. Наилучшие результаты по качеству очищения достигаются при промывании чередованием фракций электроактивированной воды с рН=2-3 и 10-11 с соответствующими редокс-потенциалами +1200 мВ и –850 мВ, этому служат: изменившиеся при активации свойства воды и то, что загрязняющие примеси и выделения бабочек растворяются в кислой или щелочной средах и при поочередном действии кислой и щелочной фракций электроактивированной воды все загрязняющие примеси и выделения бабочек полностью размягчаются и переходят во взвешенное состояние, в том числе оставшиеся при перетирании руками, и удаляются вместе с водой;

-обработка грены перед инкубацией в электроактивированной воде с рН=8-9 и редокс-потенциалом Rh=-100...-450 мВ улучшает оживляемость яиц до 99,5% и дружность оживления-до 0,584, (в контроле 97,4% и 0,701) причиной этого является электрический импульс, возникающий на мембранах клеток яиц и возникающие свободные, затухающие колебания, пробуждающие организм яйца от "зимней спячки", а энергия электрообработки повышает жизнеспособность гусениц с 82,1…86,5% до 94,1…97,1% и в результате урожайность увеличивается на 11…15%;

-обработка листьев шелковицы перед кормлением гусениц электроактивированной водой с рН=9-10 и Rh=-400...-700 мВ обогащает корм, стимулирует гусениц, так как электроактивированная вода с Rh=-400…-700 мВ до уменьшения этого потенциала до значения, менее отрицательного, чем –400 мВ, служит донором электронов и восстановительной силой для продолжения темновых реакций фотосинтеза в листьях, в результате чего образуется еще некоторое количество углеводов, результатом является увеличение коэффициентов поедаемости и усвояемости корма на 3,9% и 3,8%, уменьшение выкормочного периода на сутки, увеличение жизнеспособности гусениц, шелконосности коконов, а также увеличение урожайности коконов не менее, чем на 6%;

-обработка хлопчатника анолитом с добавлением азотной кислоты и доведением рН до -0,5 сушит листья и обеспечивает их опадение в те же сроки, что и при химической дефолиации.

Литература

1. Электрохимическая активация-новое направление прикладной электрохимии /Томилов А.П.//ж. "Жизнь и безопасность".-2002.-№3.

2. Физическая природа явлений активации веществ /В.М. Бахир, А.Г. Лиакумович, П.А. Кирпичников и др. //ж. Известия АН Уз.ССР.- 1983.- № 1.

3. Стимуляция шелкопряда эл. воздействиями /М. Джурабаев //ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства.-2000.-№ 7.

4. Джурабаев М. Электротехнологии в разведении тутового шелкопряда. Монография. /Наман. инж.-пед. ин-т.-Наманган, 1999.-160 с.-Библиогр.48 назв.-Рус.-Деп. в ГФНТИ ГКНТ РУз 22.06.99. № 2709-Уз.99.



Библиографическая ссылка на статью:
Д.Р. Юсупов, Д.Ж. Холбаев, Э. Самадов Электрохимическая активация водных сред // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2014.–URL: /articles.php?id=113 (Дата обращения: 01.12.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru