Рассмотрены методы и устройства для получения электро-активированых растворов катодной и анодной (акваэха) фракций с различными свойствами, в том числе их
|
Скачать 434.49 Kb.
|
 УДК 621.357:631.53:636.085.7 Рассмотрены методы и устройства для получения электро-активированых растворов катодной и анодной (акваэха) фракций с различными свойствами, в том числе их применение для приготовления силоса, обеззараживания помещений и оборудования на предприятиях агропромышленного комплекса, мясной и молочной промышленности . Рассмотрены перспективы и результаты применения метода в других областях сельского хозяйства. Обсуждаются физические основы метода. Приведены установки разработанные НПП «Изумруд», имеющим большой опыт создания серийных устройств различной производительности и даны результаты их использования в сельском хозяйстве. Приведены примеры применения устройств, разработанных и изготовленных НПП «Изумруд» в условиях Северо-Западного региона. Цель рекомендаций – оказание практической помощи специалистам животноводческих хозяйств во внедрении метода в сельское хозяйство в условиях и с учетом особенностей Северо-Западного региона. Илл. 7, табл. 7, библиография 25. Рекомендации составлены: От ГНУ Агрофизический институт Россельхозакадемии: ведущим научным сотрудником, канд. физ. мат. наук, доктором науки и техники (США), членом Европейской биоэлектромагнитной ассоциации Е.З.Гак: ст.н.с. М.П.Шапкиным, в.н.с., к.с.х.н. В.С.Зубцом, в.н.с. к.т.н. Е.В.Тулиным. От ЗАО племенной завод «Приневское» - начальник цеха животноводства М.В.Романов. От Агрофирмы «Рассвет», Лужского района Ленинградской области – главный ветеринарный врач – А.И.Сериков. Рецензент: Первый заместитель председателя Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии, проф. доктор биол. наук, академик РАЕН М.В.Архипов. Рекомендации подготовлены в ходе выполнения х/д № 352/130 от 01 апреля 2009 г. между Агрофизическим НИИ (исполнитель) и ООО НПП «Изумруд» (заказчик). ОГЛАВЛЕНИЕ Введение……………………………………………………………………
3.1. Основные типы и характеристики установок АКВАЭХА…………. 3.2. Особенности установок АКВАЭХА для приготовления электроактивированных растворов………………………………….
4.2. Опыт применения в животноводческих хозяйствах в качестве консерванта электрохимически активированных растворов акваэха 4.3. Физико-химические свойства консерванта акваэха, полученного на основе метода ЭХАР ………………………………………….
4.6. Влияние консерванта акваэха при силосовании на биохимические показатели, химический состав, перевариваемость, питательность кормов и продуктивность животных…………….. 4.7. Сравнительные экономические оценки применения химических консервантов АИВ-2000 и раствора акваэха ………………….
5.1. Дезинфицирующие свойства растворов акваэха ………………. 5.2. Способ применения ………………………………………………….
Заключение…………………………………………………………………. Литература…………………………………………………………………. Приложение 1: Свидетельство о государственной регистрации установок АКВАЭХА …………………………………………………. Приложение 2: Свидетельство ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ЗАЩИТЫ ПРАВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И БЛАГОПОЛУЧИЯ ЧЕЛОВЕКА о государственной регистрации № 77.99.36.2.У.201.1.09 от 19.01.2009 дезинфицирующего средства «АКВАЭХА»…………… Приложение 3: Инструкция по применению дезинфицирующего средства «АКВАЭХА» для целей дезинфекции на предприятиях молочной промышленности……………………………… Приложение 4: Инструкция по применению дезинфицирующего средства «АКВАЭХА» для дезинфекции оборудования и помещений на предприятиях мясной промышленности Введение Метод электрохимической активации (ЭХАР) природных вод и растворов служит примером непосредственного применения электричества в технологических процессах в биологии, медицине и сельском хозяйстве. Возможность получения в электролизерах с разделительной слабопроницаемой мембраной жидкостей с различными свойствами привлекает в течение ряда лет, как практиков, так и исследователей. В течение ряда лет в Агрофизическом институте изучается влияние на водные среды и биологические объекты электрических и магнитных полей. Особое место в этих исследованиях заняли различные аспекты теоретического и экспериментального использования метода ЭХАР в целях разработки методов и устройств, экологически безопасных, пригодных для применения в сельском хозяйстве [13,20] и других областях науки и практики. Возможности метода ЭХАР представляют интерес и перспективны для внедрения в сельское хозяйство. При всей привлекательности ЭХАР-технлогий, их полноценное применение было невозможно по причине отсутствия оборудования, позволяющего получать ЭХА растворы в достаточном количестве. Теперь эта задача решена с помощью установок разработанных, запатентованных и выпускаемых научно-производственным предприятием «Изумруд» в Санкт-Петербурге (г. Пушкин). На протяжении 10 лет Научно-производственное предприятие «ИЗУМРУД» проводило работы по созданию установок, позволяющих получать дезинфицирующие и консервирующие ЭХА-растворы акваэха в любом количестве [4,5,6 ]. Итогом этих работ стали установки «АКВАЭХА» производительностью до 1000 литров раствора акваэха в час, не имеющие аналогов в Мире. При подготовке рекомендаций авторы использовали как собственный опыт научных исследований в области ЭХАР [7,9,13,20] , опыт работы в животноводческих хозяйствах «Приневское» и «Рассвет», в том числе совместно с канд. с.х.н. И.Н.Кусакиным [10,11], так и результаты проводимых под руководством С.А.Алехина [1], В.М.Бахира [14] и др., и особенно рекомендации Новосибирских ученых и практиков [2,3]. Цель рекомендаций – оказать практическую помощь специалистам хозяйств животноводческого профиля, научным работникам, по внедрению и практическому применению новых передовых технологий на основе метода ЭХАР для нужд сельского хозяйства с учетом природных особенностей Северо-Западного региона, дать практические рекомендации получения и применения дезинфицирующих и консервирующих растворов акваэха . Авторы уверены, что данный метод окажется полезным и экономически эффективным для нужд сельского хозяйства. 1. Физико-химические основы метода приготовления электроактивированных растворов (ЭАР). Работы по электроактивации природных вод и растворов были начаты в Ташкенте в 70-е годы под управлением академика А.С.Алёхина[1]. Возможность получения в электролизерах с разделительной полупроницаемой мембраной двух фракций природных вод: катодной фракции , и анодной (акваэха) фракции, с резко отличными свойствами, привлекла внимание исследователей к поиску путей использования метода в практических целях. Общая схема обработки воды в электрохимической системе с разделительными мембранами приведена на рис. 1.  Рис. 1. Общая схема установки для получения катодной и анодной фракций. 1 – емкость с исходным раствором; 2 – насос-дозатор; 3 – корпус электроактиватора, включающий катод, анод и разделительную мембрану; 4 – источник постоянного тока; 5 – емкости для слива анодной фракции; 6 – для слива катодной фракции; 7 и 9 – соединительные шланги для подачи и слива жидкости; 8-подводящие провода Под действием приложенного электрического напряжения идут прикатодные и прианодные реакции. При этом в прикатодной камере рН увеличивается, а в прианодной уменьшается по сравнению с исходным. В зависимости от состава обрабатываемого раствора, конструкции и материала мембран, электродов, параметров обработки (напряжения, силы тока) и гидродинамического режима изменяются и свойства получаемой кислой и щелочной фракций, характер релаксации, т.е. время сохранения приобретенных свойств, что особенно существенно. Кроме этих процессов, в прианодной области рН < 5 образуется атомарный кислород, хлор, бром, йод- с выходом молекулярных газов в атмосферу. При электрохимической активации жидкости происходит изменение не только ее химического состава, но, как следствие, и других ее физико-химических свойств: электропроводности, плотности, окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), диэлектрической проницаемости. Наличие пузырьков газов позволяет ожидать изменения вязкости, сдвиговых свойств и поверхностного натяжения [7,9,13,20]. Катодная фракция, в зависимости от исходного состава, может приобретать значение рН ≥ 8-13 , а анодная (акваэха) рН 2,0 – 8,0. ОВП растворов после обработки тоже меняется. В акваэха ОВП увеличивается и сохраняет свои значения до двух суток и более. В то же время для катодной фракции в течение нескольких суток наблюдается переход от минус 800-900 мВ вплоть до положительных значений. При этом значение рН в закрытом сосуде (рН ≥ 11-13) может сохраняться свыше 16 суток [7,9,13,20]. Ранее [2] неоднократно отмечалось, что в приэлектродных областях и при прохождении электрического тока через электролит в области диффузионной кинетики возникают приэлектродные макроскопические заряды, являющиеся источником вторичных электрических полей. Знак этих полей, или генерирующая их разность потенциалов, противоположны по знаку, напряжению UЭ, которое приложено к электрохимической ячейке. По-видимому, впервые это явление с теоретической точки зрения было рассмотрено в [15, 16]. В электроактиваторах, где имеются мембраны, наибольший градиент потенциала следует ожидать в примембранных областях, где по обе стороны мембраны скапливаются ионы, а также заряженные частицы, не способные пройти через поры мембраны. Наличие заряженных частиц и ионов определяет возникновение разности потенциалов в примембранной области и в мембране, т.е. Um. В этом случае знак Um противоположен знаку приложенного к электроактиватору напряжения UЭ, и UЭ Um. Следует ожидать, что, так как мембрана электроактиватора, по существу, представляет собой аккумулятор энергии, то на режим нормальной работы при постоянных токе и напряжении электрохимическая система выйдет не сразу. Это явление наблюдалось и в экспериментах. Другим характерным процессом был медленный спад напряжения на электродах при выключении внешнего источника. Разность потенциалов на высокоомном измерительном приборе в этом случае составляла не менее 1,3-1,5 В, спадая достаточно длительное время (порядка 40 минут). В этом случае свойства мембранного материала, его пористость и электрические характеристики, а также электропроводность окружающей жидкости определяют и энергоемкость электроактиватора, время его работы и качество очистки природных вод. Таким образом, мембрана становится не только пассивным, но и активным элементом работы электроактиватора. Ее электрофизические свойства в значительной степени определяют и суммарное активное электрическое сопротивление электрохимической системы в целом, из-за генерации разности потенциалов в противофазе. Таким образом, чем больше толщина мембраны, чем меньше ее поры, тем электрический барьер становится выше, фактически снижая приложенное результирующее напряжение UЭ. Наличие подобного электрического барьера затрудняет уход катионов в катодную камеру и наоборот, анионов из катодной камеры в анодную. Так, например, будет иметь место уход кальция из обрабатываемой воды в катодную зону через мембрану с последующим его осаждением там в виде Ca(OH)2. Это же будет относиться и к другим катионам тяжелых металлов: Fe+2, Fe+3, Mg+ и др. Будет иметь место и увеличение концентрации Н+ ионов, что обуславливает снижение рН в анодной камере. 2. Лабораторные устройства для получения катодной и анодной фракций, и результаты исследований. В Агрофизическом институте был разработан ряд конструкций электроактиваторов различной производительности для статического и проточного режимов [7,9,13,20]. При этом варьировали конструкцию и материал электродов и мембран. В этих конструкциях в качестве анодов применяли титан, графит при катодах из нержавеющей стали. При невысоких плотностях тока использовались угленовые ткани , состоящие на 98% из углерода.. Для увеличения рабочего объема может быть использована цилиндрическая вставка из диэлектрика в каждую из камер, анод – графит, катод – сталь. Система проточная. Следует отметить, что в данном случае подача жидкостей из емкости с исходным раствором (1% водный раствор NaCl в водопроводной воде, г. Пушкин) осуществлялась двумя перистальтическими насосами типа 372С (Польша) максимальной производительностью 60 л/час, что при параллельном включении давало 120 л/час. Были проведены измерения рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) как непосредственно после обработки, так и в течение 3 недель после нее. При обработке были определены энергозатраты на 1 л. обрабатываемого раствора с помощью электросчетчика типа СО-2М, расположенного на входе электроцепи. Энергозатраты составили W 0,0045 кВт час/л, при использовании как кислой, так и щелочной фракций, рН 2-6 и рН 11-12 соответственно. Что же касается ОВП, то он сохраняется длительное время положительным, однако несколько падает в течение первых 2-3 суток. После обработки значение ОВП составляло 1150-1200 мВ, оставаясь положительным длительное время, постепенно снижаясь. Для катодной фракции отмечено, что непосредственно после измерений она принимает отрицательные значения до –(400-600) мВ, переходя через нуль, оставаясь затем положительным , но при значениях ОВП порядка 50 мВ через 3-4 недели. С ростом концентрации исходного раствора (до 15%) исходные значения катодной фракции достигают – 800 мВ. Переход знака ОВП происходит в течение первых 1-2 суток. Измерения проводились из емкостей тщательно закрытых пробками, заполненных немедленно после приготовления. В качестве измерителя рН использовали прибор рН-211 фирмы Ханна (Германия), а для измерения ОВП иономер ЭВ-74 (Россия). В качестве контроля применяли 1% водный раствор NaCl, хранящийся при той же температуре, но в открытой емкости. При работе с электроактиваторами сначала заполняли с помощью насоса обе камеры, после чего включали электрический ток. В наших экспериментах обработка велась при токе I = (5-6) А. При площади графитовых пластин S = 6,5 х 7,5 см2, плотность тока составила порядка 120 мА/см2, при напряжении на электродах порядка 50-60 В. В качестве мембраны применяли брезент (неокрашенный) толщиной 1,5 мм. Проводилось также и измерение электропроводности кондуктомером фирмы Ханна (Германия). Электропроводность исходного 1% раствора NaCl составляла = 3,8 mS, и не существенно отличалась в обеих фракциях . При обработке низкопроводящих сред и водопроводной воды эти изменения значительны. В заключение этого раздела отметим, что физико-химические свойства ЭХА-растворов принципиально отличаются от растворов, приготовленных химическим способом растворения хлора, добавлением кислот или щелочей, что обусловлено наличием целого комплекса электрофизических и электрохимических явлений, происходящих в прикатодной, прианодной и примембранных областях. 3. Серийные установки для приготовления электрохимически активированных растворов акваэха, выпускаемые НПП «Изумруд». 3.1. Основные типы и характеристики установок АКВАЭХА. В наших исследованиях и в их практических применениях мы ограничились лишь изготовлением лабораторных установок низкой производительности и их макетным исполнением. При всей перспективности ЭХАР, до недавнего времени не было возможности полноценного применения этих технологий по причине отсутствия оборудования, позволяющего получать ЭХА растворы в достаточном количестве. Теперь эта задача решена с помощью новейших установок, разработанных, запатентованных и серийно выпускаемых научно-производственным предприятием «ИЗУМРУД» в Санкт-Петербурге (г. Пушкин) [4, 5, 6], Приложения 1 и 2. НПП «Изумруд» основано в 1998 г., т.е. более 10 лет назад. Целью его создания явилась организация производства оборудования и растворов, связанных с технологией электрохимической активации растворов (ЭХАР), а также дальнейшее развитие, исследование и внедрение этой технологии в жизнь. Сначала компания была дилером по продаже установок, созданных группой С.А.Алехина [1], а затем, усовершенствовав разработки, изобретя свои установки и получив патенты [6] стала производить и продавать свои конструкции. Компания создавалась как высокотехнологическая научно-производственная фирма, охватывающая все стадии создания продукции от научных и конструкторских разработок до изготовления конечной продукции. Сегодня НПП «ИЗУМРУД» это слаженный коллектив профессионалов, которому по силам любые задачи по производству и поставке оборудования «АКВАЭХА», внедрение технологий ЭХАР в отрасли агропромышленного комплекса Российской Федерации. Установки НПП «Изумруд» устойчивы в работе, дают стабильные растворы при желаемых свойствах. В установках применяют электроды из высококачественного титана и титана с напылением рутения . Установки «АКВАЭХА» пользуются большим спросом за рубежом: в Мексике, Германии, Франции, Голландии, чего пока, к сожалению, нельзя сказать о России. НПП «Изумруд» является разработчиком и производителем средств дезинфекции и оборудования, работающего на принципе электрохимической активации водных солевых растворов (ЭХАР-технологии), которые применяются в различных отраслях от медицины и обеззараживания питьевой воды, до пищевой промышленности и сельского хозяйства . В данных рекомендациях мы рассмотрим в основном только две области применения установок «АКВАЭХА» в сельском хозяйстве, а именно приготовление силоса и обеззараживание помещений и емкостей. Установки этой конструкции, адаптированные под химический состав воды конкретных потребителей, успешно работают в агропредприятиях, в том числе нашего региона, позволяя с помощью получаемого на этих установках раствора акваэха обеззараживать помещения и оборудование, и готовить консервант для силосования. НПП «Изумруд» выпускает установки различной производительности 40, 60, 80,120, 240, 500, 1000 л/час под маркой «АКВАЭХА» для получения активированных растворов акваэха . Вместе с тем, выпускаются и установки для аэрозольной обработки помещений, в основном с целью обеззараживания больших помещений АКВАЭХА-ТУМАН-2 [18]. Фирма обеспечивает не только поставку установок «АКВАЭХА», но также, по договоренности, проводит сервисное обслуживание установок. В целях экономии средств предприятий установки могут браться на временное пользование (аренду) и в лизинг, с возможностью возврата установок НПП «Изумруд». В табл. 1 приведены основные характеристики установок – производительность (л/час), потребляемая мощность (кВт), напряжение от сети (В), частота (Гц), габаритные размеры. Адрес и реквизиты НПП «Изумруд» также приведены в табл. 1. Таблица 1 Рабочие характеристики серийных установок для изготовления электроактивированных растворов АКВАЭХА НПП «Изумруд», Санкт-Петербург, г. Пушкин*
Научно-производственное предприятие «Изумруд», Санкт-Петербург, г. Пушкин, шоссе Подбельского, д.9, офис 452. Тел./факс: (812)4666629, (812)4518092, e-mail: nppizumrud@bk.ru; izumrud@aquaeca.ru http://www. izumrud.com.ru; www.aquaeca.ru * См. Приложение 1 и Приложение 2. 3.2. Особенности установок «АКВАЭХА» для приготовления электроактивированных растворов акваэха . Преимущества установок «АКВАЭХА»:
Для получения растворов акваэха требуется только установка «АКВАЭХА» необходимой производительности, соль поваренная, вода и электричество. Для монтажа установок не требуется много места. Установки АКВАЭХА выпускаются в полуавтоматическом и автоматическом исполнении, производительностью от 40 до 1000 л/час. 4. Заготовка силоса с применением раствора АКВАЭХА. 4.1. Традиционные технологии. На современном этапе развития животноводства важно не только заготовить достаточное количество кормов, но и добиваться того, чтобы они обеспечивали полноценное питание и высокую продуктивность животных. Силосование – один из наиболее распространенных, доступных и надежных способов консервирования, при котором максимально сохраняются корма со свойствами, близкими исходному сырью. Успех силосования зеленых растений зависит от количества в них сахара, обеспечивающего образование молочной кислоты, которая и сдвигает рН до 4,2. По органолептическим и химическим показателям силос подразделяют на 3 класса качества и внеклассный [19-20]. Для того чтобы получить силос 1-класса качества, в исходном сырье должно содержаться не менее 20% сухого вещества и достаточное количество сахара, необходимого для образования молочной кислоты, сдерживающей развитие патогенной микрофлоры и консервирующей корм. Даже раннеспелые гибриды кукурузы, возделываемые при зерновой технологии не всегда обеспечивают необходимую влажность силосуемой массы. При избыточной влажности сырья в нем бурно протекают бродильные процессы, больше накапливается уксусной и масляной кислот, создаются благоприятные условия для жизнедеятельности гнилостной микрофлоры, сохраняются дрожжи, сбраживающие сахар до спирта и углекислого газа, что также увеличивает потери, снижает качество и питательность силоса. Длительное скармливание силоса с высоким содержанием масляной кислоты и продуктами гнилостного распада вызывает отравление животных, яловость маточного поголовья и обуславливает рождение нежизнеспособного молодняка. Одним из способов повышения качества силоса является применение химических консервантов [20]. Суть консервирования зеленых кормов кислотами заключается в том, что при быстром подкислении до рН 3,0-4,2 создается кислая среда в которой угнетается развитие гнилостной и масляной микрофлоры, а жизнедеятельность молочно-кислых бактерий не прекращается. Консервирующее действие зависит от концентрации водородных ионов во влажной среде. Важнейшей особенностью химических консервантов является лучшая сохранность питательных веществ, уменьшение гидролиза белков. В 4-6 раз снижаются потери питательных веществ, на 15-20% увеличивается выход силоса. Использование химических консервантов хотя и усложняет технологию консервирования и повышает себестоимость продукции, но позволяет сохранить питательность корма. При заготовке высококачественного сенажа важное значение имеет уровень подвяливания растений – их влажность должна быть 40-50%. Однако, погодные условия не всегда позволяют подвяливать траву в течение 1-2 суток, особенно в условиях Северо-Западного региона. Консервирование растений, особенно бобовых культур, с повышенной влажностью приводит к порче корма и большим потерям питательных веществ, избежать которые можно при применении химических консервантов. Для консервирования кормов в настоящее время применяют минеральные и органические кислоты и их соли. Это муравьиная, пропионовая, уксусная, бензойная кислоты, концентрат низкомолекулярных жирных кислот (КНМК), а также различные импортные консерванты типа «Вихер», АИВ-2, АИВ-2000, «Фарми» и др. Однако, из-за острого дефицита консервантов, и высокой стоимости до 1000 евро за тонну применение их резко ограничено. Для примера приведем дозы внесения лишь 2-х консервантов, согласно [20], см. табл. 2. Таблица 2 |
Похожие:
 |
Составитель М. Н. Бородин. 6-е изд Икт, в том числе овладение умениями работать с различными видами информации, самостоятельно планировать и осуществлять индивидуальную... |
|
«Дыхательная гимнастика и точечный массаж для часто болеющих детей» В настоящее время отмечается увеличение количества детей дошкольного возраста с различными отклонениями в состоянии здоровья, отставанием... |
 |
Виды детских удерживающих устройств По данным статистики значительное количество детей погибает при авариях находясь в автомобиле, а не попав под его колеса. Еще больше... |
|
Виды детских удерживающих устройств По данным статистики значительное количество детей погибает при авариях находясь в автомобиле, а не попав под его колеса. Еще больше... |
|
Галогенирование Для реакций получения галогенсодержащих соединений приведены основные механизмы реакций и представлены методы синтеза. С целью идентификации... |
|
Инструкция 7 шагов к получению федеральной квоты на лечение за рубежом... Квота предоставляется в том случае, когда требуемые методы лечения не применяются в России. При этом перечня таких «методов» вроде... |
|
14. Некоторые вопросы налично денежного обращения, в том числе по применению ккт 30 Отчетность за 2011 год: бухгалтерская, налоговая, персонифицированная, по страховым взносам (рассмотрены бухгалтерский учет и отчетность,... |
|
Техническое задание №1 на выполнение работ и (или) оказание услуг... Капитальный ремонт общего имущества внутридомовых инженерных систем (электро-, тепло-, водоснабжение, водоотведение), в том числе... |
|
Временные правила Рудование для зоопарков, театров, цирков, спортивных сооружений, детских площадок, оборудование для казино, боулинги и иные аналогичные... |
|
Временные правила Рудование для зоопарков, театров, цирков, спортивных сооружений, детских площадок, оборудование для казино, боулинги и иные аналогичные... |
|
Область аккредитации испытательной лаборатории (центра) производственно-аналитической... Правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора проб |
|
Руководство по эксплуатации (паспорт) Грузоподъемные устройства тали ручные рычажные tor hsh – предназначены для механизации подъемно транспортных работ, повышения продуктивности... |
|
Методическая разработка занятия профессиональной пробы по специальности... Микроскопические организмы у нас находятся везде: почва, вода, воздух и на крупных многоклеточных организмах, в том числе и на человеке.... |
|
Правила приемки 10 Методы испытаний. 14 Транспортирование и хранение.... Чпм), предназначенную для контроля и первичной обработки информации о совершённых наличных денежных расчётах, регистрации её на чековой... |
|
Комплектные автоматическая установки приготовления и дозирования растворов Приготовление различных растворов нужной концентрации является очень важным и распространенным процессом для различных отраслей |
|
Конкурсная документация «Резерв для осуществления тп, в том числе пир по объектам тп» «Резерв для осуществления тп, в том числе пир по объектам тп» (пс 220 кв ея-Тяговая, пс 500 кв тихорецк, пс 220 кв песчанокопская.... |