Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии (стр. 11 из 12)
· удобство изменения объема устройства очистки воды при любой скорости воды;
· возможность очистки любой массы воды в секунду посредством получения при электрофизической ионизации нового осадочного вещества из веществ в составе воды, увеличивая количество или высоту алюминиевых колец в устройстве очистки воды;
· возможность применения полученного при очистке воды электрофизической ионизацией новых осадочных веществ в качестве сырья.
Наряду с этим, используя устройства электроионизационной очистки питьевой воды, можно определить количества ионизированных атомов в различных химических элементах, имеющихся в воде в 1 секунду и массу твердых осадков, полученных в процессе ионизации.
Результаты этих исследований с применением электроионизационного очистного устройства приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.
| № | R(см) | L(см) | Sn(см2) | MNa *10-9(кг) | MCa*10-9(кг) | MMo*10-9(кг) | MMg *10-9 (кг) | MSi *10-9(кг) | m1 *10-9 (кг) | MCd *10-9 (кг) | MS *10-9 (кг) | m2 *10-9 (кг) | M=(m1+m2)*10-9 (кг) |
| 0 | 0,448 | 17,56 | 1,91 | 3,99 | 2,76 | 1,699 | 1,678 | 12,04 | 5,05 | 0,12 | 5,18 | 17,22 | |
| 1 | 0,5 | 3,14 | 1,116*S0 | 2,132 | 4,46 | 3,078 | 1,896 | 1,873 | 13,438 | 5,64 | 0,14 | 5,78 | 19,22 |
| 2 | 1,0 | 6,28 | 2,232*S0 | 4,264 | 8,92 | 6,155 | 3,79 | 3,745 | 26,876 | 11,28 | 0,28 | 11,28 | 38,16 |
| 3 | 1,5 | 9,42 | 3,348*S0 | 6,396 | 13,4 | 9,233 | 5,6887 | 5,618 | 40,314 | 16,93 | 0,42 | 17,35 | 57,66 |
| 4 | 2,0 | 12,56 | 4,4643*S0 | 8,528 | 17,8 | 12,31 | 7,585 | 7,49 | 53,75 | 22,57 | 0,56 | 23,1 | 76,88 |
| 5 | 2,5 | 15,7 | 5,58*S0 | 10,67 | 22,3 | 15,389 | 9,48 | 9,364 | 67,19 | 28,21 | 0,70 | 28,92 | 96,11 |
| 6 | 3,0 | 18,84 | 6,696*S0 | 12,79 | 26,7 | 18,467 | 11,377 | 11,236 | 80,63 | 33,84 | 0,84 | 34,7 | 115,33 |
| 7 | 3,5 | 21,98 | 7,8*S0 | 14,92 | 31,2 | 21,545 | 13,274 | 13,109 | 94,06 | 39,44 | 0,98 | 40,42 | 134,48 |
| 8 | 4,0 | 25,12 | 8,93*S0 | 17,05 | 35,7 | 24,62 | 15,17 | 14,982 | 107,50 | 45,15 | 1,12 | 46,28 | 153,78 |
| 9 | 4,5 | 28,26 | 10,0*S0 | 19,19 | 40,1 | 27,70 | 17,066 | 16,855 | 120,94 | 50,57 | 1,26 | 51,83 | 172,77 |
| 10 | 5,0 | 31,4 | 11,16*S0 | 21,32 | 44,6 | 30,78 | 18,96 | 18,73 | 134,38 | 56,43 | 1,40 | 57,84 | 192,22 |
| 11 | 5,5 | 34,54 | 12,28*S0 | 23,45 | 49,0 | 33,85 | 20,858 | 20,60 | 147,82 | 62,1 | 1,54 | 63,64 | 211,46 |
| 12 | 6,0 | 37,68 | 13,39*S0 | 25,58 | 53,5 | 36,93 | 22,755 | 22,473 | 161,25 | 67,71 | 1,69 | 69,39 | 230,64 |
| 13 | 6,5 | 40,82 | 14,51*S0 | 27,71 | 57,9 | 40,01 | 24,65 | 24,346 | 174,69 | 73,4 | 1,83 | 75,2 | 249,89 |
| 14 | 7,0 | 43,96 | 15,6*S0 | 29,85 | 62,4 | 43,09 | 26,55 | 26,22 | 188,13 | 78,88 | 1,97 | 80,8 | 268,98 |
| 15 | 7,5 | 47,1 | 16,74*S0 | 31,98 | 66,9 | 46,167 | 28,44 | 28,091 | 201,567 | 84,65 | 2,10 | 86,76 | 288,32 |
| 16 | 8,0 | 50,24 | 17,85*S0 | 34,11 | 71,3 | 49,245 | 30,34 | 29,964 | 215,00 | 90,26 | 2,25 | 92,51 | 307,51 |
| 17 | 8,5 | 53,38 | 18,97*S0 | 36,24 | 75,8 | 52,32 | 32,236 | 31,84 | 228,44 | 95,9 | 2,39 | 98,3 | 326,75 |
| 18 | 9,0 | 56,52 | 20,09*S0 | 38,37 | 80,3 | 55,4 | 34,13 | 33,71 | 241,88 | 101,6 | 2,53 | 104,1 | 346,0 |
| 19 | 9,5 | 59,66 | 21,2*S0 | 40,51 | 84,7 | 58,48 | 36,03 | 35,58 | 255,32 | 107,2 | 2,67 | 109,9 | 365,20 |
| 20 | 10,0 | 62,8 | 22,32*S0 | 42,64 | 89,2 | 61,556 | 37,92 | 37,45 | 268,758 | 112,8 | 2,81 | 115,7 | 384,43 |
| 659,4 | 234,375*S0 | 447,7 | 936,4 | 646,34 | 398,21 | 393,28 | 2821,96 | 1185,17 | 29,52 | 4036,65 | 4053,07 |
Из таблицы 3.1 видно, что при увеличении площади электродов электроионизационного устройства с 17.56см2 до 4115.8 см2 масса твердого осадка при очистке питьевой воды возрастает от 0.017мг до 4 мг, т.е масса осадка увеличится в 235 раза. Это означает, что масса осадка, полученное в процессе очистки питьевой воды электроионизационным способом имеет прямую зависимость от площади электродов.
Исходя из таблицы 3.1 определим объем воды, который можно очистить электроионизационным способом при заданных размерах электродов устройства. Для этого скорость воды примем равной 6,25 см/с. Принимая во внимание 3 – 4 – графы таблицы 1 и то, что объем передаваемой населению города Ош воды равен 18000 м3 в сутки, произведены соответствующие расчеты показателей ионизации воды в процентных соотношениях в 1 секунду. Если населению города Ош из ВОС с. Мады подается вода плотностью
по трубам поперечным сечением S со скоростью 
, то очевидно, что масса передаваемой населению воды в единицу времени будет равна произведению S [3]. Поэтому, увеличив скорость передаваемой населению воды и определив высоту ионизирующего устройства относительно величины, равной расстоянию прохождения воды в секунду, можно определить общую площадь поверхности электродов.Полученные результаты приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
| к/№ | Процент. показатель ионизации воды (%) | Масса ионизируемой воды в 1 секунду (кг) | Площадь поверх. ионизации электродов (м2) |
| 1. | 25 | 72,33 | 72,33 |
| 2. | 50 | 144,67 | 144,67 |
| 3. | 75 | 217,01 | 217,0 |
| 4. | 100 | 289,35 | 289,35 |
Таким образом, для полной очистки питьевой воды с помощью электроионизационного устройства, поступающий в г. Ош требуется увеличить площадь одного электрода до 289 м 2.
После такой высокой очистки питьевой воды необходимость кипячения воды перед употреблением отпадает. Тогда применение очищенной воды к употреблению уже приведет к экономии электрических ресурсов. Приняв к сведению о том, что при кипячении воды на основании закона сохранения энергии затрачивается известное количество теплоты на прогревание вещества (графы 9, 10, и 11 таблицы 3), можно определить количество энергии ненужной затраты. Для определения этой энергии, равной этому количеству теплоты, необходимо произвести расчетное определение количества электрической энергии или угля, газа, дров (Q = c *m * (T – T0 )).
Результаты этих расчетов приведены в таблице 3.3. и 3.4. Как видно из таблицы, если состав кипятимой воды в достаточной мере очищен, то не будет излишнего расхода энергии. Также не было бы появления осадков веществ на дне кипятимой емкости и соответственно, экономилась бы энергия.
Таблица 3.3.
| к/№ | Иониз. (В) потенциал | Иониз. хим. элемент | Масса хим. элем.(мГ/л) | Удел. теплоем. хим. элем.(Дж/(кг*K ) | Масса хим. элем. в составе воды (кг) | Расход. кол. тепла /Для массы хим. элем. в составе воды/ Q *107 (дж) | |||||
| За сутки | За месяц | За год | За сутки | За месяц | За год | ||||||
| I | |||||||||||
| 1. | 8 | Na | 191,03 | 4,776 | 143,273 | 1743,16 | |||||
| Ca | 399,5 | 655,7 | 10,0 | 299,646 | 3645,7 | 52,3933 | 1571,7991 | 19123,557 | |||
| Mo | 275,7 | 248,0 | 6,9 | 206,829 | 2481,948 | 13,6783 | 410,35 | 4924,1848 | |||
| Mg | 169,9 | 1012,14 | 4,247 | 127,428 | 1550,374 | 34,393 | 1031,7973 | 12553,534 | |||
| Si | 167,8 | 649,45 | 4,195 | 125,850 | 1531,18 | 21,79586 | 653,8758 | 7955,4889 | |||
| итого | 1204,0 | 2565,28 | 30,101 | 903,027 | 10952,364 | 122,26 | 3667,8209 | 44556,764 | |||
| II | |||||||||||
| 2. | 10 | Cd | 505,67 | 234,14 | 12,64 | 379,25 | 4551,03 | 23,676 | 710,287 | 8524,6253 | |
| S | 12,59 | 737,367 | 0,315 | 9,447 | 114,938 | 1,857565 | 55,72695 | 678,0 | |||
| итого | 518,26 | 12,955 | 388,7 | 4665,968 | 25,5338 | 766,0 | 9202,6253 | ||||
| Всего | 1722,2 | 43,056 | 1291,73 | 15618,332 | 147,7938 | 4433,835 | 53759,389 | ||||
Таблица 3.4
| п/№ | Иониз. хим.элем. | Расход. кол. электр. энер. или топливо /Для нагрива. массы хим. элем. в составе воды/ за сутки | Расход. кол. электр. энер. или топливо /Для нагрива. массы хим. элем. в составе воды/ за месяц | Расход. кол. электр. энер. или топливо /Для нагрива. массы хим. элем. в составе воды/ за год | |||||||||
| Расчет за электр. энерг. (кВт*час) | Расчет за угол. топливо (кг) | Расчет за газ. топливо (м3) | Расчет за дров. топливо (кг) | Расчет за электр. энерг. (МВт*час) | Расчет за угол топливо (тонна) | Расчет за газ. топливо (м3) | Расчет за дров. топливо (тонна) | Расчет за электр. энерг.(МВт*час) | Расчет за угол топливо (тонна) | Расчет за газ. топливо (м3) | Расчет за дров. топливо (тонна) | ||
| 1. | Na | ||||||||||||
| Ca | 145,5 | 19,405 | 5,943 | 52,4 | 4,366 | 0,582 | 178,28 | 1,5720 | 52,393 | 7,08 | 2169,12 | 19,126 | |
| Mo | 38,0 | 5,066 | 1,55 | 13,67 | 0,137 | 0,152 | 46,543 | 0,41035 | 13,678 | 1,82 | 558,515 | 4,924 | |
| Mg | 95,54 | 12,74 | 3,9 | 34,4 | 2,866 | 0,382 | 117,0 | 1,03178 | 34,87 | 4,649 | 1423,86 | 12,553 | |
| Si | 6,05 | 8,0725 | 2,472 | 21,8 | 1,816 | 0,242 | 74,164 | 0,65387 | 22,1 | 2,946 | 902,33 | 7,955 | |
| Итого | 314,6 | 45,283 | 13,86 | 122,26 | 7,368 | 1,358 | 416,0 | 3,66780 | 123,0 | 16,5 | 5053,83 | 44,558 | |
| 2. | Cd | 132,1 | 19,0 | 5,82 | 51,34 | 3,963 | 0,57 | 174,6 | 1,54 | 47,56 | 6,845 | 2095,23 | 18,482 |
| S | 5,16 | 0,927 | 0,21 | 1,857 | 0,155 | 0,021 | 6,32 | 0,05572 | 1,883 | 2,51 | 769,02 | 0,678 | |
| Итого | 137,3 | 19,942 | 6,03 | 53,197 | 4,118 | 0,5914 | 180,92 | 1,596 | 49,41 | 9,355 | 2170,8 | 19,15 | |
| Всего | 451,8 | 65,2 | 19,89 | 175,45 | 13,55 | 1,95 | 596,92 | 5,26 | 162,67 | 23,48 | 7224,63 | 63,71 | |
Наряду с этим можно отметить, что полученные в результате электрофизической ионизации осадочные вещества из питьевой воды применяются в соответствующем виде в различных отраслях народного хозяйства и рассматривать их в качестве дополнительного очищенного сырья.