Воскресенье, 04.12.2016, 00:50
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ОСОБЕННОСТИ РЕЛАКСАЦИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ С ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

ОСОБЕННОСТИ РЕЛАКСАЦИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ С ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

С.Я.Семененко1, В.Ф.Лобойко2, М.Н.Лытов1, А.Н.Чушкин1
1Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий, 2Волгоградский государственный аграрный университет

Цель исследований сводилась к изучению динамики восстановления свойств электрохимически активированной оросительной воды с оценкой последующего использования полученных данных при проектировании систем капельного орошения с ЭХА-модулем. Методологической основой исследований явилась постановка и проведение натурных экспериментов, по результатам которых был получен экспериментальный материал и установлены особенности релаксационных процессов электрохимически активированной природной воды в открытых и закрытых системах с полимерной оболочкой. Установлено, что общий период релаксации окислительно-восстановительного потенциала электрохимически активированной воды (со стабилизацией параметров) в открытых системах не превышает 36 часов, тогда как в закрытых - достигает 96 часов. Подтверждено, что динамика изменения окислительно- восстановительного потенциала электрохимически активированной воды неравномерна и в наибольшей степени проявляется в первые часы после электрохимической обработки. Получены данные, которые подтверждают, что на начальном этапе динамика изменения окислительно-восстановительного потенциала электрохимически активированной воды в закрытых системах в 2,7-8,5 раз ниже, чем в открытых. В частности, анолит в течение первого часа после электрохимической обработки теряет не более 7,0 % своего активационного потенциала и еще 8,4 %, - в течение следующих трех часов. Окислительно-восстановительный потенциал католи- та в течение первого часа после обработки воды изменяется не более, чем на 7,9 % активацион- ного уровня. В совокупности это позволяет принципиально решить проблему применения электрохимически активированной воды для полива сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: электрохимическая активация, анолит, католит, релаксация параметров, закрытые системы, открытые системы.


Введение. Решение проблемы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур с сохранением экологического равновесия агроландшафтов является приоритетным направлением современной аграрной науки [7, 6, 3, 4, 5]. В последние годы для решения этой проблемы активно используются новые, экологически совершенные методы, включая применение воды с измененным окислительно-восстановительным потенциалом [8, 1, 2]. Проблема использования электрохимически активированной воды для полива сельскохозяйственных культур состоит, прежде всего, в трудностях сохранения активационного потенциала оросительной воды в процессе доставки ее от электролизера к корнеобитаемым горизонтам почвы [9-10]. Неравновесное состояние электрохимически активированной воды подвержено процессам релаксации, динамика которых может существенно снизить активационный потенциал, а, следовательно, - и эффективность применения. Поэтому при оптимизации параметров технологии применения электрохимически активированной воды для полива важно учитывать закономерности изменения активационного потенциала электрохимически активированной воды с течением времени.

Материалы и методы. Исследования закономерностей релаксации электрохимически активированной воды проводились в лабораторных условиях. Для электрохимической активации природной воды использовался модуль экспериментальной акти- вационной установки проточного типа с эксплуатационными характеристиками, приведенными в таблице 1.

Таблица 1 - Технические данные усовершенствованного модуля активации

Программа эксперимента включала следующие варианты: вар. 1 - анод- обработанная природная вода (анолит) в открытых системах; вар. 2 - катод- обработанная природная вода (католит) в открытых системах; вар. 3 - анод- обработанная природная вода (анолит) в закрытых системах; вар. 4 - катод- обработанная природная вода (католит) в закрытых системах. Для имитации условий нахождения электрохимически активированной воды в закрытой системе, полученный на выходе из электролизера анолит и католит помещали в бутыли с заполнением на 100 % и последующим завинчиванием крышки. Учитывая широкое использование полимерных материалов для изготовления большинства узлов и конструкций закрытых стационарных систем орошения (в частности, капельного), в опытах применяли емкости (бутыли) из полиэтилентерефталата (ПЭТ).

Для исследований использовалась природная вода с окислительно- восстановительным потенциалом +235 мВ и рН= 7,43. Систематические замеры окислительно-восстановительного потенциала и рН электрохимически активированной воды в опыте проводились в течение 72 часов - при использовании открытых систем и 118 часов, - при использовании закрытых систем. Результаты замеров запротоколированы и обработаны с использованием известных статистических методов корреляционного и регрессионного анализа.

Таблица 2 - Динамика изменения параметров электрохимически активированной воды     в открытых и закрытых системах с полимерной оболочкой    

 
Результаты и обсуждение. Опыты показали, что лабораторный модуль экспериментальной установки для электрохимической активации по природной воде позволяет на выходе из анодной камеры получать анолит с окислительно-восстановительным потенциалом +840 мВ, рН = 3,9, и католит с окислительно-восстановительным потенциалом (-650) мВ, рН = 10,5 при производительности 1,0 м3/час (таблица 2). Увеличение потенциалов активации связано с необходимостью дополнительной минерализации природной воды (в частности, за счет введения водных растворов минеральных удобрений, или снижения производительности установки).

На рисунке 1 приведены усредненные результаты лабораторного эксперимента и теоретические кривые - аппроксимации полученного экспериментального материала.

 

Рисунок 1 - Закономерности релаксации окислительно-восстановительного потенциала электрохимически активированной воды в открытых (а) закрытых (б) системах

Из рисунка видно, что общий период релаксации окислительно- восстановительного потенциала электрохимически активированной воды (со стабилизацией параметров) в открытых системах не превышал 36 часов, а в закрытых - 96 часов. Однако динамика падения окислительно-восстановительного потенциала неравномерна и изменяется с течением времени. Например, в открытых системах анолит уже в течение первого часа теряет свыше 60 % своего активационного потенциала, еще 15,9 % - в течение следующих трех часов и до 93,9 % - в течение суток.

Схожая картина наблюдается и по католиту. В течение первого часа окислительно-восстановительный потенциал католита изменялся на 190 мВ, что составляет 21,5 % от значения активационного потенциала. В течение следующих трех часов окислительно-восстановительный потенциал католита снижался еще на 9,6 %, и на 69,9 % - в течение суток.
Столь динамичное снижение активационных потенциалов анолита и католита в открытых системах в первые после обработки часы и последующее замедление релаксационных процессов на вторые и третьи сутки

хорошо описывается логарифмическими кривыми:
ОВПА = -85,26 • ln(t) + 533,8, R2  = 0,94    (1)
ОВПK = 130,4 • ln(t) - 467,5, R2 = 0,92    (2)

Динамика изменения окислительно-восстановительного потенциала в закрытых системах носила иной характер, для описания которого было достаточно простых полиномов 3-й и 4-й степени:

ОВПА = 2 -10 -5 • t4 - 0,0057 • t3 + 0,56 • t2 - 24,9 • t + 835, R2 = 0,99    (3)
ОВПK = 4 • 10-4 • t3 - 0,16 • t2 + 20,1 • t - 647, R2 = 0,99    (4)

Построенные по полученным данным теоретические кривые характеризуются заметно меньшей динамикой изменения окислительно-восстановительного потенциала. Например, анолит в течение первого часа терял не более 7,0 % своего активационного потенциала и еще 8,4 % - в течение следующих трех часов.

Окислительно- восстановительный потенциал католита в течение первого часа после обработки воды изменялся не более, чем на 70 мВ, что составляет 7,9 % активационного уровня. В течение последующих трех часов окислительно-восстановительный потенциал католита терял еще около 11,3 % от активационного уровня и до 43,5 % - в течение первых суток.

Закономерности изменения рН активированной воды полностью отражали динамику изменения окислительно-восстановительного потенциала как в открытых, так и в закрытых системах.

Заключение. Таким образом, в закрытых системах релаксация параметров электрохимически активированной воды характеризуется меньшей динамикой, чем в открытых системах. Это позволяет эффективно использовать закрытые оросительные системы из полимерных материалов (таких, как капельное орошение) и дает принципиальное решение проблемы использования электрохимически активированной воды для полива сельскохозяйственных культур.

Библиографический список

1. Влияние католита на росторегулирующую способность гумата калия при некорневой обработке озимой пшеницы [Текст]/ Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Т.В. Князева, Я.С. Черных // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - Т. 1. - № 38. - С.113-117.
2. Использование электрохимически активированной воды при возделывании ярового ячменя [Текст]/ И.М. Осадченко, И.Ф. Горлов, О.В. Харченко, В.Н. Чурзин // Кормопроизводство. - 2007. - № 8. - С. 26-28.
3. Кружилин, И.П. Экологические ограничения при выращивании кукурузы на орошаемых землях Нижнего Поволжья [Текст]/ И.П. Кружилин, Н.В. Кузнецова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2007. - № 2. - С. 135-139.
4. Кузнецова, Н.В. Эффективность орошения лука репчатого на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья [Текст] / Н.В. Кузнецова, Л.Н. Маковкина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 3. - С. 76-83.
5. Лобойко, В.Ф. Роль факторов среды и антропогенного воздействия в формировании современной экосистемы Цимлянского водохранилища [Текст]/ В.Ф. Лобойко, И.А. Зубов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. - № 2. - С. 26-31.
6. Методы повышения урожайности овощных культур на мелиорируемых землях юга России [Текст]/А.С. Овчинников, В.С. Бочарников, М.П. Мещеряков, О.В. Бочарникова, А.А. Пахомов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014.- № 1 (33). - С. 5-8.
7. Овчинников, А.С. Стратегия комплексного развития сельских территорий и эффективного функционирования АПК Волгоградской области в условиях ВТО [Текст]/ А.С. Овчинников, Н.Н. Балашова, Н.В. Иванова // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. - 2014. - № 1. - С. 16-20.
8. Прилуцкий, В.И. Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия [Текст]/ В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир. - М.: ВНИИМТ, 1995. - 228 с.
9. Семененко, С.Я. Оросительные системы с модулем активации воды [Текст]/ С.Я. Се- мененко, В.Г. Абезин // Научная жизнь. - 2012. - № 3. - С. 126-131.
10. Эффективность возделывания томатов при капельном орошении с использованием электрохимически активированной воды [Текст]/С.Я. Семененко, Е.И. Чушкина, М. Н. Лытов, А. Н. Чушкин // Плодородие. - 2014. - № 2. - С. 38-41.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 4 (40), 2015

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (12.02.2016)
Просмотров: 149 | Теги: католит, анолит, электрохимическая | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016