Про Володю и озонатор / Хабр

Про Володю и озонатор / Хабр Кислород

Задание 26


Задание 26.1

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) метан
Б) изопрен
В) этилен
1) получение капрона
2) в качестве топлива
3) получение каучука
4) получение пластмасс

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Источник — Демонстрационный вариант КИМ ЕГЭ по химии 2022 года

Решение

Метан вовлекается в различные органические синтезы, но значительная его доля применяется в качестве топлива.

Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) является важным соединением для получения синтетических каучуков.

Этилен – ценное сырье для производства полимеров, пластмасс.

Ответ: 234


Задание 26.2

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) циклогексан
Б) изопрен
В) азот
1) получение аммиака
2) получение капрона
3) в качестве топлива
4) получение каучука

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Циклогексан используют для производства капронового волокна.

Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) является важным соединением для получения синтетических каучуков.

Азот является сырьем для производства аммиака.

Ответ: 241


Задание 26.3

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) уксусная кислота
Б) метан
В) этилацетат
1) в качестве топлива
2) получение капрона
3) консервант в пищевой промышленности
4) в качестве растворителя

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Уксусная кислота используется в качестве консерванта в пищевой промышленности.

Метан вовлекается в различные органические синтезы, но значительная его доля применяется в качестве топлива.

Этилацетат применяют в качестве растворителя.

Ответ: 314


Задание 26.4

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) дивинил
Б) ацетон
В) пропан
1) получение каучука
2) в качестве топлива
3) производство удобрений
4) в качестве растворителя

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Дивинил (бутадиен-1,3) является важным соединением для получения синтетических каучуков.

Ацетон применяют в качестве растворителя.

Пропан применяется в качестве топлива.

Ответ: 142


Задание 26.5

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) бутан
Б) озон
В) аммиак
1) обеззараживание воды
2) в качестве топлива
3) производство удобрений
4) консервант в пищевой промышленности

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Бутан применяется в качестве топлива.

Озон используют для обеззараживания воды.

Аммиак является сырьем для производства удобрений.

Ответ: 213


Задание 26.6

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) палладий
Б) хлорид натрия
В) азотная кислота
1) консервант в пищевой промышленности
2) обеззараживание воды
3) в качестве катализатора
4) производство удобрений

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Палладий применяется в качестве катализатора.

Хлорид натрия используют в качестве консерванта в пищевой промышленности.

Азотная кислота является сырьем для производства удобрений.

Ответ: 314


Задание 26.7

Установите соответствие между названием высокомолекулярного вещества и формулой соответствующего ему мономера:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВОФОРМУЛА МОНОМЕРА
А) полипропилен
Б) целлюлоза
В) хлоропреновый каучук
1) CH2=CHCl
2) CH2=CCl-CH=CH2
3) C6H12O6
4) CH2=CH-CH3

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

А) Мономером для получения полипропилена является пропилен CH2=CH-CH3.

Б) Целлюлозе в качестве мономера соответствует глюкоза C6H12O6.

В) Хлоропреновый каучук получают полимеризацией хлоропрена (2-хлорбутадиен-1,3) CH2=CCl-CH=CH2.

Ответ: 432


Задание 26.8

Установите соответствие между названием высокомолекулярного вещества и формулой соответствующего ему мономера:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВОФОРМУЛА МОНОМЕРА
А) крахмал
Б) поливинилхлорид
В) полистирол
1) CH2=CHCl
2) C6H12O6
3) CH2=CCl-CH=CH2
4) С6H5-CH=CH2

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

А) Крахмалу в качестве мономера соответствует глюкоза C6H12O6.

Б) Мономером для получения поливинилхлорида является винилхлорид (хлористый винил, хлорэтилен) CH2=CHCl.

В) Полистирол получают полимеризацией стирола (винилбензол) С6H5-CH=CH2.

Ответ: 214


Задание 26.9

Установите соответствие между названием аппарата, который используется в химической технологии, и процессом, протекающим в этом аппарате:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

АППАРАТПРОЦЕСС
А) циклон
Б) сепаратор
В) печь для обжига
1) разделение газов и жидкостей
2) реакция азота и водорода
3) реакция пирита и кислорода
4) очистка газов от твердых частиц
5) сжатие газов

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

А) Циклон предназначен для очистки газов от твердых частиц.

Б) Сепаратор используют для разделения газов и жидкостей.

В) Печь для обжига применяют для проведения реакции пирита и кислорода.

Ответ: 413


Задание 26.10

Установите соответствие между веществом и областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) активированный уголь
Б) стеарат натрия
В) фосфат кальция
1) моющее средство
2) адсорбент в фильтрующих элементах
3) удобрение
4) консервант в пищевой промышленности

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Активированный уголь используют в качестве адсорбента в фильтрующих элементах.

Стеарат натрия применяют в качестве моющего средства.

Фосфат кальция является удобрением.

Ответ: 213


Задание 26.11

Установите соответствие между веществом и областью его применения:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВООБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
А) гидрокарбонат натрия
Б) пероксид водорода
В) оксид кремния
1) производство капрона
2) производство стекла
3) чистящее средство и разрыхлитель теста
4) дезинфицирующее и отбеливающее средство

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Про Володю и озонатор / Хабр

Решение

Гидрокарбонат натрия используют в качестве чистящего средства и разрыхлителя теста.

Пероксид водорода является дезинфицирующим и отбеливающим средством.

Оксид кремния применяют для производства стекла.

Ответ: 342

Результаты эксперимента по действию озона на аммиак

05.20.02 УДК 004.031.4

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ДЕЙСТВИЮ ОЗОНА НА АММИАК

© 2022

Романов Павел Николаевич, старший преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Сорокин Иван Александрович, к.т.н., доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Чесноков Александр Дмитриевич, преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», Шибаева Мария Юрьевна, преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)

Аннотация

Введение: в данной работе проведен анализ по результатам эксперимента воздействия озона на аммиак и другие вредоносные газы, при помощи устройства, генерирующего озон. Аналогичные методы очистки воздушной среды применяются во многих сферах производственного животноводства.

Материалы и методы: обнаружено, что в процессе жизнедеятельности с течением времени крупный рогатый скот выделяет в воздушную среду животноводческого помещениях большое количество вредных веществ, наибольшую концентрацию из которых представляют частицы аммиака и сероводорода. Рассматриваются методы по очистке воздушной среды в животноводческих помещениях для содержания крупнорогатого скота. Результаты: большое количество заболеваний крупного рогатого скота связано с воспалительными процессами, возникающими в дыхательных путяхиз-за вредных примесей. Уменьшение концентрации аммиака и сероводорода относятся к наиболее желанным целям очищения воздуха в коровнике. Основными результатами в ходе проведения лабораторных экспериментов было доказано, что озон активно окисляет азотосодержащие элементы. И эффективно обеззараживает воздушную среду в животноводческих помещениях. Обсуждение: в данной статье будет исследована способность очистки воздушной среды животноводческого помещения от аммиака при помощи использования озонирующего устройства. Требования к очистке помещений животноводческих хозяйств предполагают очистку от аммиака при помощи различных устройств таких, как ионизаторы воздуха, в том числе и мокрые электрофильтры. При анализе таких устройств было выявлено, что очищение воздушной среды помещений таким способом влечет за собой большой расход электроэнергии и подобные технологические решения не совсем эффективные с точки зрения очищения воздуха. Результаты: нами были произведены экспериментальные исследования на разработанной лабораторной установке. Эти исследования наглядно показывают эффективность очистки воздуха озоном от аммиачных соединений.

Ключевые слова: анализ вредных веществ,заболевание крупного рогатого скота, животноводческие помещения, измерение концентрации, контроль вредных веществ, озон, озонатор, озонирование аммиака, очищение атмосферы, эксперимент.

Для цитирования: Романов П. Н. Сорокин И. А., Чесноков А. Д., Шибаева М. Ю. Результаты эксперимента по действию озона на аммиак // Вестник НГИЭИ. 2022. № 10 (101). С. 85-97.

RESULTS OF THE EXPERIMENT ON THE EFFECT OF OZONE ON AMMONIA

© 2022

Romanov Pavel Nikolaevich, the senior lecturer of the chair «Infocommunicational technologies and communication systems» Sorokin Ivan Аleksandrovich, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Infocommunicational technologies and communication systems »

Chesnokov Aleksander Dmitrievich, the lecturer of the chair «Infocommunicational technologies and communication systems »,

Shibaeva Mariya Yurievna, the lecturer of the chair «Infocommunicational technologies and communication systems» Nizhniy Novgorod state engineering-economic University, Knyaginino (Russia)

Abstract

Introduction: in this work, an analysis is made of the results of an experiment on the effects of ozone on ammonia and other harmful gases using an ozone generating device. Similar methods of air purification are used in many areas of livestock production.

Materials and methods: during the course of life, cattle were found to release a large amount of harmful substances into the air of the livestock building, the largest concentration of which are particles of ammonia and hydrogen sulfide. Methods for cleaning the air in livestock buildings for keeping cattle are considered.

Results: a large number of cattle diseases are associated with inflammatory processes that occur in the airways due to harmful impurities. Reducing the concentration of ammonia and hydrogen sulfide are among the most desirable goals of purifying the air in the barn. The main results in the course of laboratory experiments have been proved that ozone actively oxidizes nitrogen-containing elements. And they effectively disinfect the air in livestock buildings. Discussion: this article will examine the ability to clean ammonia from the air in a livestock building using an ozonation device. Requirements for cleaning the premises of livestock farms involve the cleaning of ammonia using various devices such as air ionizers, including wet electrostatic precipitators. When analyzing such devices, it was revealed that cleaning the air in the premises in this way entails a large consumption of electricity and similar technological solutions are not entirely effective from the point of view of air purification.

Results: we have carried out experimental studies on a developed laboratory setup. These studies clearly demonstrate the effectiveness of air purification by ozone from ammonia compounds.

Key words: analysis of harmful substances ozonation, ammonia, cattle disease, livestock buildings, ozone, ozonizer, purification of the atmosphere, concentration measurement, control of harmful substances, experiment.

For citation: Romanov P. N., Sorokin I. А., Chesnokov A. D., Shibaeva M. Y. Results of the experiment on the effect of ozone on ammonia // Bulletin NGIEI. 2022. № 10 (101). P. 85-97.

Введение

Озонатор — это устройство для генерирования озона (03) при помощи электроразрядного метода. В нашем случае данное устройство будет применяться в помещениях для содержания крупнорогатого скота в осенне-зимний период. Главными преследуемыми целями являются очищение воздушной среды от вредоносных газов, охраны окружающей среды, обеспечение безопасности труда и оптимизация технологических процессов.

Озонаторы являются изобретениями жизненно необходимыми в плане очищения воздушных масс и сточных вод в процессе жизнедеятельности животных. На данный момент такие системы являются практически незаменимыми в области животноводческих хозяйств. Как правило, это обусловлено тем, что системы очистки воздуха, применяемые в промышленных целях на крупных предприятиях, стоят больших средств и как следствие, не являются особо рентабельными.

Обеспечение продуктами питания населения Нижегородской области и всей России — самая острая проблема современного общества. Данная проблема включает в себя многочисленные факторы, находящиеся между собой в сложном взаимодействии: демографический, экологический, экономический, технологический, социально-политический и моральный [1; 2].

Современные технологии мясного животноводства промышленного типа способны в короткие

сроки не только количественно увеличить объемы отечественного производства мяса, но и снизить его себестоимость за счет внедрения принципиально новых технологий.

В России более низкая, чем в Европейских странах, стоимость кормов, энергоносителей и уровня заработной платы, продукция отечественного мясного животноводства сможет обладать не только абсолютной конкурентоспособностью по сравнению с импортными производителями, но и также и потенциалом для экспорта в зарубежные страны.

Одной из главных задач в данной отрасли является обеспечение продовольственной безопасности страны, ориентиры для осуществления которой обозначены утверждённой приказом министра сельского хозяйства государственной программой «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2022-2020 годы».

Одной из нерешенных проблем в индустриальном мясном животноводстве остается создание приемлемых условий содержания животных в помещениях. При большом поголовье животных на одну единицу площади животноводческих помещений состояние и химический состав воздушной среды резко ухудшаются. В результате действия на животных вредоносных газов увеличивается падёж, снижается прирост массы и сохранность молодняка КРС, возрастает риск распространения легочных инфекций [3].

В процессе содержания большого количества животных в замкнутом помещении воздух загрязняется аммиаком, сероводородом, углекислым газом, различными органическими соединениями и пылью. Проточный воздух, подаваемый в животноводческие помещения в холодные периоды года, необходимо разогревать до нужной температуры, чтобы не нарушить микроклимат. Тогда же из помещения вместе с вентиляционным воздухом и вредными веществами в окружающую средувыде-ляется значительное количество тепловой энергии [5; 6; 7; 8; 9; 10; 11].

Огромные тепловые потери в производственных помещениях — это теплопотери на воздушный обмен помещения. Данные потерисоставляют около 90 % от общих теплопотерь животноводческих зданий.

Важнейшей инженерной задачей в условиях быстрого развития промышленного животноводства является создание таких вентиляционно-отопительных систем, которые будут обеспечивать необходимые зоогигиенические условия содержания животных в сочетании с комплексом научных и практических мероприятий, снижающих энергозатраты на создание микроклимата.

Одним из перспективных способов повышения эффективности и экономичности вентиляцион-но-отопительных систем является уменьшение выделяемого теплого воздуха из помещения вместе с вредными газами. Тогда возникает следующая проблема: происходит накопление пыли, микроорганизмов и вредоносных газов в воздушной среде помещения, увеличивается влажность воздуха, которая так же не благоприятна. Таким образом, нужно проводить более высокоэффективную очистку и обеззараживание воздуха от вышеперечисленных загрязнителей и тем самым сберечь животных от влияния вредных газов [4].

При анализе данного вопроса дезинфекции и очистки воздуха в животноводческих помещений рекомендуется непременная фильтрация данной воздушной среды с эффективностью не менее 90 %. В отличие от приточного фильтра рециркуляционный фильтр должен обладать значительнойпылеём-костью, т. к. концентрация пыли и вредных аэрозолей в рециркуляционном воздухе в большинстве случаев в несколько раз выше, чем в приточном воздухе с окружающей среды [9].

Учесть то, что объемы очищаемого внутри помещения воздуха достигают 12 м3/с, а концентрация пыли 35 мг/м3 и более, то намного целесообразнее использовать фильтры с непрерывной регенерацией. Такие как озонаторы либо электрофильтры.

Очищенный воздух, кроме очистки от пыли и микробов, желательно ионизировать легкими отрицательными аэроионами N = (3…5)-10 ион/м3 и очищать от вредоносных газовых составляющих,таких как аммиак, сероводород и углекислый газ.

Вследствие всего вышесказанного было принято решение о разработке устройства озонирования микроклимата помещений и, как следствие, проведения исследования на экспериментальной установке.

Материалы и методы

Озон ^3), — аллотропная форма кислорода, которая является мощным окислителем для химических и других загрязняющих веществ, которые разрушаются при контактесмногими химическими соединениями, и при этом выделяется небольшое количество тепла. В отличие от молекулы кислорода, молекула озона состоит из трех атомов и имеет более длинные связи между атомами кислорода. По своей реакционной способности озон занимает второе место, уступая только фтору.

Озон существует во всех трех агрегатных состояниях. При нормальных условиях озон — газ голубоватого цвета. Температура кипения озона — -112 °С, а температура плавления составляет -192 °С.

По своей химической активности озон имеет незначительно малую предельно-допустимую концентрацию в воздухе (сопоставимую с ПДК боевых отравляющих веществ) 0,1 мг/м3, что в 10 раз больше обонятельного порога для человека.

Индустриальное хозяйственное производство и иные виды хозяйственной деятельности людей сопровождается выделением в воздушный состав помещений и в атмосферный воздух различных химических и биологических веществ, загрязняющих воздушную среду. Воздух наполняется аэрозольными частицами, такими как пыль, дым, туман, газы, пары, а также микроорганизмами и радиоактивными веществами. В данный момент для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является важным аспектом по защите окружающей среды. Очистка воздуха имеет существенное санитарно-гигиеническое, экологическое и экономическое значение [19; 20].

Этап пылеочистки занимает промежуточное место в комплексе «охрана труда — охрана окружающей среды». В принципе при правильной организации пылеулавливание решает проблему обеспечения нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Однако все вредные химические элементы проходя через систему пылеулавливания, при отсутствии системы газоочистки выбрасываются в атмосферу, про этом

загрязняя ее. Поэтому этап очистки от вредоносных газов следует считать неотъемлемой частью системы борьбы с пылью промышленного предприятия.

Озонатор — аппарат для получения озона (03). Озон представляет собой аллотропную модификацию кислорода, содержащую в молекуле три атома кислорода. В большинстве случаев исходным веществом для синтеза озона выступает молекулярный кислород (02), а сам процесс описывается уравнением 302 ^ 203. Эта реакция является эндотермич-ной и легко обратимой. Поэтому на практике применяются меры, способствующие максимальному смещению её равновесия в сторону целевого продукта [11; 12; 13; 14; 15; 16].

Для исследования состояния микроклимата в животноводческих помещениях нами была выполнена экспериментальная установка, которая функционально выполняет все те же функции что и дей-

ствующее в помещении на производстве, кроме того были полностью соблюдены условия эксперимента, в результате которых действующая установка полностью моделирует все процессы согласно заявленным характеристикам наглядно представлен на рисунке 1.

В общем виде данная установка состоит из следующих компонентов:

— воздушный компрессор;

— озонатор;

— газоанализатор с зондом забора проб воздуха.

Структурная схема экспериментальной установки представлена на рисунке 2.

Сам эксперимент состоял из помещения раствора в куб на определенные участки времени и определение газоанализатором концентрации аммиака, сероводорода, оксида азота и хлора.

Рис. 1. Внешний вид экспериментальной установки Fig. 1. Interface of experimental installation

Рис. 2. Структурная схема экспериментальной установки Fig. 2. Structural scheme of experimental installation

1 час /1 hour = 2 часа / 2 hours 24 часа / 24 hours

80 70 60 50 40 30 20 10

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / ср. значение 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. / average

Рис. 3. Показатели концентрации аммиака без озонирования Fig. 3. Indexes of ammonia concentration without ozonation.

0

При проведении испытаний первым делом производились замеры для определения соответствующей концентрации вредных веществ в воздушной среде исследуемого коровника. При замерах, проводимых в несколько этапов, было выявлено, что крупный рогатый скот выделяет в процессе

Для определения влияния озона на воздушную среду коровника было принято решение об однократном озонировании загрязненного воздуха, который показал, что при озонировании в первые пять минут среднее значение аммиака в воздухе будет достигать 37,15 мг/м3, в первые тридцать минут

своей жизнедеятельности такое количество аммиака, которое соответствует 12,9 мг/м3 за один час процесса жизнедеятельности, 25,3 мг/м3 за два часа процесса жизнедеятельности и 59,4 мг/м3 выделяется за сутки жизнедеятельности крупного рогатого скота.

среднее значение аммиака в воздухе будет достигать 28,05 мг/м3, в первый час среднее значение аммиака в воздухе будет достигать 31,52 мг/м3. Эти показатели указывают на то, что озон при единовременном использовании способен сократить пары аммиака в два и более раза.

5 минут / 5 min. = 30 минут / 30 min. = 60 минут / 60 min.

50 45 40 35 30 25 20 15 10

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 4. Показатели концентрации аммиака после однократного озонирования Fig. 4. Indexes of ammonia concentration after ozonation.

5

0

однократное озонирование / single ozonation постоянное озонирование / continuous ozonation

40 35 30 25 20 15 10

5

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 5. Разница между показателями концентрации аммиака при разных режимах работы Fig. 5. The difference between the indices of concentration of ammonia under different operating modes

Для определения наилучшего режима работы озонатора было принято решение о проведении дополнительных испытаний по эффективности очистки воздуха от выделений крупного рогатого скота. Было предложено два варианта режимов работы озонатора первый из которых предполагал единовременную очистку воздуха озонатором в час наибольшей загазованности помещения, а второй

предполагал очистку атмосферы на постоянной основе. Из анализа полученных результатов хорошо видно, что второй вариант режима работы озонатора дает наибольший эффект по очистке воздуха в животноводческом помещении. Таким образом было решено строить дальнейшее исследование исходя из того факта, что озонатор будет работать на постоянной основе [17; 18].

однократное озонирование / single ozonation постоянное озонирование / continuous ozonation

40 35 30 25 20 15 10

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 6. Разница между показателями концентрации аммиака при разных режимах работы Fig. 6. The difference between the indices of concentration of ammonia under different operating modes

0

0

010102022202020220020002

0200010101010102020202

0202022100010102020202

После этого необходимо было выяснить эффективность озонирования на постоянной основе для различных газов. Для этого при помощи газоанализатора разбирался каждый из основных присутствующих вредных для здоровья крупного рогатого скота веществ, и анализировалась эффективность очистки атмосферы от этого вещества. Первым исследуемым веществом оказался аммиак, концентрация которого

0,0004 0,00035 0,0003 0,00025

0,0002

0,00015

0,0001

0,00005

0

Вторым исследуемым веществом оказался сероводород, концентрация которого составляла всего десятитысячные доли мг/м3, анализ эффективности его очистки показал, что количество этого вещества в воздухе в некоторых случаях сокращается до 0,000129 мг/м3 или более чем в три раза. Это также положительный показатель, хоть и не такой весомый, как концентрация аммиака, но и от него также зависит легочная заболеваемость скота.

Третьим исследуемым веществом оказался оксид азота, концентрация которого составляла тысячные доли мг/м3, анализ эффективности его очистки показал, что количество этого вещества в воздухе в некоторых случаях сокращается до

была наиболее высокой, анализ эффективности его очистки показал, что количество этого вещества в воздухе сокращается до 8,24 мг/м3 или более чем в семь раз. Такой эффект является очень значительным и позволит предположить, что это уменьшит количество бронхиальных заболеваний крупного рогатого скота и, как следствие, позволит сократить процентное соотношение падежа животных.

0,0042 мг/м3 или в два раза. Этот показатель позволяет сделать вывод об очистке озонатором атмосферы и от этого вещества, пусть и не с высокой долей эффективности.

Последним исследуемым веществом был выбран хлор, частицы которого также присутствовали в воздухе, его концентрация составляла десятые доли мг/м3, анализ эффективности его очистки показал, что количество этого вещества в воздухе в некоторых случаях сокращается до 0,006 мг/м3 или в три раза. Этот показатель позволяет сделать вывод о способности озонатора улавливать частицы хлора, так же как и других вредных веществ.

однократное озонирование / single ozonation постоянное озонирование / continuous ozonation

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-th meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 7. Показатели очистки атмосферного воздуха от сероводорода Fig. 7. Indicators of purification of atmospheric air from hydrogen sulfide

020202220202020200020001

0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0

однократное озонирование / single ozonation постоянное озонирование / continuous ozonation

0,01 0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 8. Показатели очистки атмосферного воздуха от оксида азота Fig. 8. Indicators of purification of atmospheric air from nitric oxide

= однократное озонирование / single ozonation = постоянное озонирование / continuous ozonation

1-й замер / 2-й замер / 3-й замер / 4-й замер / 5-й замер / 6-й замер / 7-й замер / 8-й замер / 1-st meas. 2-nd meas. 3-rd meas. 4-th meas. 5-th meas. 6-th meas. 7-th meas. 8-th meas.

Рис. 9. Показатели очистки атмосферного воздуха от хлора Fig. 9. Indicators of purification of atmospheric air from chlorine

= АП «Соловьевское» / AE «Solov’evskoe» = АП «Алоян» / AE «Aloyan» = СПК «Княгининский» / SPK «Knyagininskiy» = ООО «Родник» / LLC «Rodnik»

0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0

Азот 0,01 % / Nitrogen

Сероводород / Hydrogen sulphide

Оксид азота / Nitrogen oxide

Хлор / Chlorine

Рис. 10. Показатели очистки атмосферного воздуха при испытании установки в реальных условиях Fig. 10. Indicators of atmospheric air purification when testing the installation in real conditions

Испытания в реальных условиях показали эффективность очистки воздушной среды от различных загрязнений, так как количество голов крупного рогатого скота, а также естественная вентилируемость помещения, как и его объем, в различных животноводческих помещениях разнятся, то и эффективность очистки воздуха экспериментальной установкой напрямую зависит от этих параметров. Именно это мы и можем наблюдать на приведенном выше графике.

Результаты Озон — очень сильный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы.

Озон не реагирует с аммониевыми солями, но реагирует с аммиаком с образованием нитрата аммония:

2 NН з 4Оз — N Н4ЫОз 4О2 Н2О .

8 0,5

10 1

20 2

30 4

40 5

50 6

Изменения концентрации химического соединения аммиака в воздухе различны с течением

Озон реагирует с сульфидами с образованием сульфатов:

Р Ъ Б 4 О з — Р Ъ Б 04 4 О 2.

Так как максимальное вредное воздействие на животных оказывают аммиачные соединения, озон очень хорошо окисляет их. Вследствие чего воздух в помещении обеззараживается и предельно допустимая концентрация вредныхвеществ приходит в норму.

Главных результатом нашего эксперимента является то, что концентрация аммиака снизилась почти в 2 раза. И это при разовом озонировании помещения в течение 5 минут и при производительности озонатора 0,6 мг/л. Такую концентрацию озона нашего озогенератора мы достигли при следующих показателях: тока 20 мА и давлении проточного воздуха 2 мг/л. В ходе проведения эксперимента мы выявили следующую производительность нашего озонатора, основанного на барьерном разряде. Данные по производительности озоногенератора представлены в таблице 1.

Концентрация озона, мг/л / Ozone concentration 02 0,3 0,6 1

1,5

2,0

времени. Данные показатели, представленные в таблице 2.

Таблица 1. Производительность озонатора ОЗОН М-50 Table 1. Performance ozonator OZONE M-50

Ток I, мА / Amperage

Давление воздуха, мг/л / Airpressure

Таблица 2. Изменение концентрации аммиака (NH3) при производительности озоногенератора ОЗОН М-50 0,6 мг/м3

Table 2. Change of Ammonia (NH3) concentration at ozone generator capacity OZONE M-50 0,6 mg / m3

Т,мин 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

(G) NH3, мг/м3 43,2 40,4 38,5 31,6 29,3 24,6 24,9 26,2 28,7 29,1 32,4 31,2

Озон подавался в течение 5 минут при концентрации 0.6 мг/л. Температура воздуха при проведении эксперимента была 16 градусов, что соответствовало средней температуре в помещениях, предназначенных для содержания животных в зимней период.

Так же озон подействовал и на другие химические элементы, такие как сероводород, оксид азота, диоксид серы и хлор. Все вышеперечисленные элементы тоже подверглись распаду, но не так значи-

тельно, как аммиак. Пробы забора воздуха в реальных действующих помещениях в зимней период показали, что нормы предельно допустимой концентрации этих веществ не превышены, следовательно, и действие озона на эти вещества нас мало интересовали.

Исходя из выше описанного, можно однозначно определить влияние озона на азотосодержа-щие элементы, что может подтвердить теорию и практические показатели использования озонатора в животноводстве.

Обсуждение

В процессе жизнедеятельности крупного рогатого скота при пищеварении помимо выделяемых газов, также образуется и жидкая масса. Влияние образуемых веществ из жидкой массы на атмосферу животноводческих помещений также вносит свой вклад в загрязнение воздушной среды и, как следствие, на увеличение заболеваемости молодняка крупного рогатого скота легочными заболеваниями. Что бы уменьшить загрязнения воздушного пространства животноводческих помещений, стоит предпринимать меры по очистке токсичных выделений из этих сред.

Дальнейшее развитие проекта видится нам в использовании данной озонирующей установки для обеззараживания жидких сред животноводческих помещений. При использовании озона на жидких субстанциях так же замечены положительные тенденции при очистке их от вредных химических веществ. Для проведения такого эксперимента мы доработали экспериментальную установку, добавив в ее конструкцию источник питания с изменяемыми параметрами прикладываемого напряжения.

При помощи газоанализатора возможно определение количества вредных веществ и в калостой-ких массах. При определении уровня вредных веществ и отклонении его от среднестатистического для данного животноводческого помещения уровня. Следует изменить значение напряжения на источник питания для увеличения выработки озона. И, как следствие, нормализации обнаруживаемых в воздухе токсичных веществ.

Производительность экспериментальной установки на данный момент позволяет увеличить мощность озоногенератора таким образом, что он будет в отсутствии людей в режимах повышенной

производительности дезинфицировать, очищать и дезодорировать воздух помещений. Объем обрабатываемого помещения с целью дезинфекции — до 150 м3, для очистки и дезодорации воздуха — до 1500 м3; время работы оборудования и выдержки до понижения концентрации озона до уровня предельно допустимой концентрации от 0,5 до 4,5 часов, -зависит от установленного режима производительности аппарата, объема помещения, температуры, влажности, материала поверхностей, технической и микробиологической загрязненности помещения и в общем случае устанавливается на основании бактериального анализа.

Заключение

Исходя из анализа и проведенных измерений, мы можем сделать вывод о том, что воздействие озона на атмосферу животноводческих помещений дает положительный результат. Измерения показали, что концентрация химических примесей уменьшилось как минимум в 1,8 раз. Проведение измерений в двух режимах работы позволило выявить эффективность периодического озонирования воздушной среды, по сравнению с озонированием разовыми порциями. Показатели аммиака в воздушной среде животноводческих помещений ясно указывают на то, что озонирование наличествующих в воздухе вредных веществ позволяет снизить их концентрацию в несколько раз, что благотворно отразится на показателях падежа молодняка крупного рогатого скота и позволит уменьшить его в несколько раз.

Естественно, несложно проанализировать, что присутствие одной озонирующей установки будет рентабельно, ведь от сохранности скота в фермерских хозяйствах напрямую зависит и прибыль, получаемая от реализуемой продукции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фисинин В. И., Черепанов С. В. Мировое животноводство будущего: роль, проблемы и пути развития // Птица и птицепродукты. № 5. 2022. С. 12-15.

2. Дель М. В. Электрофильтр с трибоэлектрическим генератором для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях : Дис. канд. техн. наук. 05.20.02. Челябинск, ЧГАУ. 2022. 186 с.

3. Кудреватова О. В., Панибратец К. А., Покровский С. В., Симакин В. В., Щербаков А. В. Экобезопас-ность и возможности экоэлектротехнологий (системный поход) // Доклад на VIII симпозиуме Травэк Электротехника 2022. Сборник тезисов. Московская область. 24-26 мая. 2005. С. 271.

4. Переводчиков В. И., Щербаков А. В. Новые эффективные методы повышения степени газоочистки электрофильтров с помощью энергосберегающих источников знакопеременного и импульсного питания // Доклад на международной конференции «Russiapower 2022» (Электроэнергетика России 2022), ЭКСПОЦЕНТР, Москва, 24-26 марта 2022 г. С. 10.

5. ШичковЛ. П. Электрооборудование и средства автоматизации -с. -х. техники. М. : Колос, 1995. 368 с.

6. Курочкин А. А. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств. М. : Колосс, 2007.

591 с.

7. Новикова Г. В. Электро, светотехника в животноводстве. Чебоксары : ЧГСХА, 1999. 440 с.

8. Михайлова О. В.,Осокин В. Л., Новикова Г. В., Кириллов Н. К. Светотехника : Учебное пособие. Кня-гинино : НГИЭИ, 2022. 380 с.

9. Холдинговая группа «Кондор Эко — СФ НИИОГАЗ». Семибратово, «Кондор-Эко», 2003 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kondor-eco.ru/

10. СФ НИИОГАЗ : страницы истории. Ярославль, «Нюанс», 2007.

11. Гузаев В. А. Состояние и перспективы повышения надежности электрофильтров. М., «ЦИНТИ-ХИМНЕФТЕМАШ», 1991.

12. Завьялов А. И. Система обеспечения надежности функционирования аппаратов и установок газоочистного и пылеулавливающего оборудования на основе требований экологических норм. Ярославль, «Нюанс», 2007.

13. Каталог пылеулавливающего оборудования. Ярославль, «Нюанс», 2006.

14. Чекалов Л. В. Научные основы создания электрогазоочистного оборудования нового поколения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2007.

15. Звездакова О. В. Совершенствование двухзонного электрофильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды : Дис. канд. техн. наук. 05.20.02. ЧГАУ. Челябинск, 2009. 164 с.

16. Современное оборудование для промышленной очистки газов от твердых веществ. Семибратово, «Кондор-Эко», 2007.

17. Гузаев В. А. Субконтрактинг в газоочистке / От типоразмерного ряда — к эксклюзивным конструкциям. Семибратово, «Кондор-Эко», 2005.

18. Шапошник С. А. Никогда не говори «нет» // Ростовский вестник, 5 сентября 2006 г.

19. Формула газоочистки. История, проблемы и разработки отечественной экотехники [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gazoochistca.ru/main/4_8.htm (дата обращения: 10.11.2022).

20. Алиев Г. М., Тоник А. Е. Электрооборудование и режимы питания электрофильтров. Москва, «Энергия», 1971.

Дата поступления статьи в редакцию 15.07.2022, принята к публикации 08.08.2022.

Информация об авторах: Романов Павел Николаевич старший преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: pavel.romanov011@gmail.com Spin-код: 6076-3030

Сорокин Иван Александрович, кандидат технических наук,

доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет,

606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а

E-mail: ivansorokin@bk.ru

Spin-код: 3941-6944

Чесноков Александр Дмитриевич, старший преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет,

606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а

E-mail: Alexandertchesnockoff@yandex.ru

Spin-код: 4004-1316

Шибаева Мария Юрьевна

преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: shibaevamarya@yandex.ru Spin-код: 3604-0920

Вестник НГИЭИ. 2022. № 10 (101)

Заявленный вклад авторов:

Романов Павел Николаевич: общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи, проведение экспериментов.

Сорокин Иван Александрович: сбор и обработка материалов, написание окончательного варианта текста. Чесноков Александр Дмитриевич: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста. Шибаева Мария Юрьевна: оформление результатов исследования в графиках.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Fisinin V. I., Cherepanov S. V. Mirovoye zhivotnovodstvo budushchego: rol’, problem i puti razvitiya [World cattle breeding of the future: the role, problems and ways of development], Ptitsa i ptitseprodukty [Poultry and poultry products], No. 5. 2022, pp. 12-15.

2. Del’ M. V. Elektrofil’tr s triboelektricheskim generatorom dlya ochistki vozdukha otpyli v sel’skokho-zyaystvennykh pomeshcheniyakh [The electrofilter with a triboelectric generator for cleaning air from dust in agricultural premises. Ph. D. (Engineering) diss.], Chelyabinsk, 2022.186 p.

3. Kudrevatova O. V., Panibratets K. A., Pokrovskiy S. V., SimakinV. V., Shcherbakov A. V. Ekobezopasnost’ i vozmozhnosti ekoelektro tekhnologiy (sistemnyypokhod) [Eco-danger and the possibilities of eco-electro-technologies systemic expedition], Dokladna VIII simpoziume Travek Elektrotekhnika 2022. Sborniktezisov [Report at the VIII Symposium Travak Electrical Engineering 2022 Collection of abstracts], Moskovskaya oblast’ 24-26 maya 2005, 271 p.

4. Perevodchikov V. I., Shcherbakov A.V. Novyye effektivnyye metody povysheniya stepeni gazoochistki elektro fil’trov s pomoshch’yu energosberegayushchikh istochnikov znakoperemennogo i impul’snogo pitaniya [New effective methods for increasing the degree of gas cleaning of electrostatic precipitators by means of energy-saving sources of alternating and pulsed power supply], Dokladna mezhdunarodnoy konferentsii Russia power 2022 [Report at the international conference Elektro energetika Rossii 2022], EKSPO-TSENTR, Moskva, 24-26 marta 2022 g. 10 p.

5. Shichkov L. P. Elektro oborudovaniye i sredstva avtomatizatsii s.kh. tekhniki[Electrical equipment and automation of agricultural machinery techniques], Moscow: Kolos, 1995. 368 p.

6. Kurochkin A. A. Oborudovaniye i avtomatizatsiya pererabatyvayushchikh proizvodstv [Equipment and automation of processing industries], Moscow: Koloss, 2007. 591 p.

7. Novikova G. V. Elektro-, svetotekhnika v zhivotnovodstve [Light engineering in cattle breeding], Cheboksary: CHGSKHA, 1999. 440 p.

8. Mikhaylova O. V., Osokin V. L., Novikova G. V., Kirillov N. K. Svetotekhnika [Lighting engineering: Textbook], Knyaginino, NGIEI, 2022. 380 p.

9. Kholdingovaya grappa Kondor Eko [Holding group, Condor Eco-SF NIIOGAZ], SF NIIOGAZ. Semibrato-vo, Kondor-Eko, 2003.

10. SF NIIOGAZ : stranitsy istorii [SF NIIOGAZ: pages of history], Yaroslavl’, Nyuans, 2007.

11. Guzayev V. A. Sostoyaniye i perspektivy povysheniya nadezhnosti elektro fil’trov [State and prospects of increasing the reliability of electrostatic precipitators], Moscow, TSINTI-KHIMNEFTEMASH, 1991.

12. Zav’yalov A. I. Sistema obespecheniya nadezhnosti funktsionirovaniya apparatov i ustanovok ga-zoochistnogo i pyleulavlivayushchego oborudovaniya na osnove trebovaniy ekologicheskikh norm [System for ensuring the reliability of the operation of apparatuses and installations of gas cleaning and dust-collecting equipment based on environmental standards], Yaroslavl’, Nyuans, 2007.

13. Katalog pyleulavlivayushchego oborudovaniya [Catalog of dust collecting equipment], Yaroslavl’, Nyuans,

2006.

14. Chekalov L. V. Nauchnyye osnovy sozdaniya elektrogazoochistnogo oborudovaniya novogo pokoleniya [Scientific bases of creation of the electro-gas-cleaning equipment of new generation. Dr. Sci. (Engineering) thesis], Moscow, 2007.

15. Zvezdakova O. V. Sovershenstvovanie dvuhzonnogo elektrofil’tra dlya ochistki vozduha otpyli v sel’sko-hozyajstvennyh pomeshcheniyah s povyshennymi trebovaniyami k chistotev ozdushnoj sredy [Improvement of the two-zone electric filter for air purification from dust in agricultural premises with increased requirements for air purity. Ph. D. (Engineering) diss.], CHGAU.Chelyabinsk, 2009. 164 p.

16. Sovremennoye oborudovaniye dlya promyshlennoy ochistki gazovottverdykh veshchestv [Modern equipment for industrial cleaning of gases from solids], Semibratovo, Kondor-Eko, 2007.

17. Guzayev V. A. Subkontrakting v gazoochistke, Ot tiporazmernogo ryada — k eksklyuzivnym kon-struktsiyam [Subcontracting in gas cleaning, from a standard size series to exclusive designs], Semibratovo,Kondor-Eko, 2005.

18. Shaposhnik S. A. Nikogda ne govori «net»[Never say «no»], Rostovskiy vestnik [Rostov Bulletin], 5 sentyabrya 2006 g.

19. Formula gazoochistki. Istoriya, problem i razrabotki otechestvennoy ekotekhniki [The formula for gas cleaning.History, problems and developments of domestic ecotechnics] [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.gazoochistca.ru/main/4_8.htm (Accessed: 10.11.2022).

20. Aliyev G. M., Tonik A. Ye. Elektrooborudovaniye i rezhimy pitaniya elektrofil’trov [Electrical equipment and power supply modes of electrostatic precipitators], Moscow, Energiya, 1971.

Submitted 15.07.2022; revised 08.08.2022.

About the authors: Pavel N. Romanov, Senior Lecturer of the chair «Infocommunication Technologies and Communication Systems»

Address: Nizhny Novgorod state engineering-economics university, 606340, Russia, Knyaginino,

Oktyabrskaya str., 22a

Email: pavel.romanov011@gmail.com

Spin-Kog: 6076-3030

Ivan A. Sorokin, Ph. D. (Engineering), Associate Professorof Department oflnfocommunication Technologies and Communication Systems

Address: Nizhny Novgorod state engineering-economics university, 606340, Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya str., 22a E-mail: ivansorokin@bk.ru Spin-Kog: 3941-6944

Alexander D. Chesnokov, Lecturer of the chair of Infocommunication Technologies and Communication Systems

Address: Nizhny Novgorod state engineering-economics university, 606340, Russia, Knyaginino,

Oktyabrskaya str., 22a

E-mail: Alexandertchesnockoff@yandex.ru

Spin-Kog: 4004-1316

Maria Y. Shibaeva, Lecturer of the chair «Infocommunication technologies and communication systems»

Address: Nizhny Novgorod state engineering-economics university,606340, Russia, Knyaginino,

Oktyabrskaya str., 22a

E-mail: shibaevamarya@yandex.ru

Spin-Kog: 3604-0920

Contribution of the authors:

Pavel N. Romanov: general project management, analysis and addition of the text of the article, conducting experiments.

Ivan A. Sorokin: collecting and processing materials, writing the final version of the text.

Alexander D. Chesnokov: collection and processing of materials, preparation of the original version of the text.

Maria Y. Shibaeva: presentation of the results of the study in graphs.

All authors have read and approved the final manuscript.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий