ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Для электрохимической активации воды в лабораторных условиях широко применяют простые, с плоскими электродами из графита, электролизеры, на электроды которого - анод и катод - подают выпрямленный постоянный ток. Электролизер снабжается также полупроницаемой диафрагмой, которая разделяет прямоугольный корпус на анодную и катодную зоны. Анод и катод размещают по краям корпуса, вследствие чего под воздействием электрического поля находится весь объем воды. Но удаленность электродов друг относительно друга влечет за собой высокую энергоемкость получения анолита и католита. Этому способствуют и недостаточно высокие электролитические свойства обычной воды. Для их повышения в исходную иногда добавляют поваренную соль, но соль и продукты ее разложения неблагоприятно воздействуют на сельскохозяйственные растения и на почву. Предлагаемая технология электрохимической активации воды исключает эти недостатки.

Технология активации предусматривает обработку воды электрическим током в электрическом поле, создаваемом плоскими электродами в анодной и катодной зонах электролизера. При активации используют электроды со сквозными отверстиями, электроды устанавливают в электролизере с возможностью изменения расстояния между ними, при этом в исходную воду добавляют раствор минеральных удобрений. Указанный раствор включает компоненты, содержащие азот, фосфор и калий; концентрация удобрений в исходной воде составляет 2,8-3,2% (в среднем 3%). Полученная таким образом активированная вода предназначается для использования в растениеводстве - для предпосевной обработки и замачивания семян (зерна), орошения сельхозкульутр при их вегетации и т.п. В исходную или активированную воду, кроме минеральных удобрений, желательно добавлять микродозы микроэлементов.

Электролизер для активации воды включает корпус 1 (рис. 1) из диэлектрического материала, электроды - анод 2 и катод 3, а также полупроницаемую диафрагму 4. При активации используют плоские толстостенные электроды, преимущественно из химически чистого графита или углерод-углеродной композиции; в электродах предусмотрены сквозные отверстия 5. Электроды - анод и катод устанавливают в электролизере симметрично относительно диафрагмы 4 с возможностью дискретного изменения расстояния между ними. Это расстояние может изменяться от до , но при любом значении электроды не касаются торцовых стенок корпуса 1, т.е. не располагаются по краям корпуса, а также не касаются диафрагмы 4. В связи с этим при активации воды в электролизере образуются: две анодные зоны - анодная доэлектродная 6 и анодная заэлектродная 7 и соответственно две катодные зоны - катодная доэлектродная 8 и катодная заэлектродная 9. До активации в исходную воду добавляют раствор минеральных удобрений; в раствор включают в основном компоненты, содержащие азот, фосфор и калий в соотношении 1:1:1. Оптимальная концентрация удобрений в воде в среднем 3%.

Для проверки эффективности предлагаемой технологии проведены многочисленные опыты. 1). Активация воды без раствора минеральных удобрений с варьированием расстояния между электродами и напряжения постоянного тока u на электродах. 2). Активация при предельном расстоянии между электродами (для сравнения). 3). Активация воды с различной концентрацией растворов минеральных удобрений. 4). Предпосевная обработка семян овощей и их орошение активированной водой. При проведении опытов оптимальными показателями процесса активации воды были: минимум рН анолита и максимум рН католита. По этим критериям расстояние между электродами составляет 120 мм, а напряжение u на электродах 150 В, при этом время активации - 25 мин. После этого активацию продолжали, но при этом рН анолита повышается, а рН католита снижается, т.е. происходит перегиб кривых и, следовательно, потеря экстремальных значений рН. Оптимальный технологический процесс активации воды (без удобрений) характеризуется кривыми А (анолит) и К (католит), при этом минимум рН анолита достигает 4,2, а максимум рН католита - 9,0. При других значениях и u время активации также составляло 25 мин., но показатели рН анолита и католита ухудшались. При активации воды с оптимальными значениями и u доэлектродные 6; 8 и заэлектродные 7; 9 зоны активатора (рис. 1) становятся примерно одинаковыми. Образующиеся в анодной доэлектродной зоне 6 «продукты» окисления с выделением кислорода, положительных ионов водорода и отрицательных электронов беспрепятственно перетекают через сквозные отверстия 5 из доэлектродной зоны в заэлектродную зону и обратно. В катодной доэлектродной зоне 8 происходит восстановление в выделением водорода и образованием гидроокисла, которые также свободно перетекают из зоны 8 в зону 9 и обратно. Благодаря этому, удается снизить энергоемкость процесса при улучшении качества активированной воды.

Когда электроды располагали на предельном расстоянии по краям корпуса ( =220 мм), то при максимальном напряжении постоянного тока u=200 В время активации составляет 40 мин., а показатели рН анолита и католита ухудшается на 15-20%. Вследствие этого энергоемкость технологического процесса активации возрастает более. Чем в 2 раза. Во время опытов концентрация удобрений в исходной воде составляла 1,0-5,1%. Удобрения существенно изменяют электролитические свойства воды, и при концентрации 5,1% активация происходит бурно с резким повышением силы тока на электродах. Для управляемости технологического процесса расстояние между электродами увеличивали до 200 мм, напряжение u на электродах снижали до 20 В, а концентрацию удобрений снизили до 2,8-3,2% (в среднем 3%). В этом варианте время активации составляет 20 мин., а показатели рН анолита снижаются до 3,0, при этом рН католита увеличивается до 9,5. Благодаря этому достигается дальнейшее снижение энергоемкости технологического процесса и повышение эффективности активированной воды. Концентрация »3% минеральных удобрений в исходной воде допускает внекорневую подкормку (дождевание) сельхозкультур. При замачивании семян овощей в минерализованном 3%-ном растворе католита всхожесть семян достигает 99,8%, а выживаемость растений - 95%. При поливах (орошении) томатов сорта Новичок смесью католита и анолита (80:20%) урожайность возрастает на 22%, а крупность плодов - на 40%. При поливах минерализованной смесью католита и анолита (в том же соотношении) показатели урожайности и крупности плодов дополнительно возрастают в среднем на 18%.

Таким образом, предложенная технология простыми средствами обеспечивает снижение энергоемкости процесса активации и повышение эффективности активированной воды.