ВЕСТНИК РЯЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. П. А. КОСТЫЧЕВА

Проблема и цель. Особое внимание проблемам охраны окружающей среды уделяется на объектах сельскохозяйственного назначения, в том числе, расположенным в удалении и труднодоступных территориях. В них в качестве дезинфицирующих средств для обеззараживания воды, профилактики и лечения заболеваний животных, борьбы против спор, бактерий и других вредителей зерновых и овощных культур используются хлорсодержащие препараты, среди которых преимущество отводится низкоконцентрированным растворам гипохлорита натрия (ГХН), получаемым путем электролиза хлоридсодержащих водных растворов. В качестве таких растворов можно использовать природные поверхностные и подземные воды, в том числе на территории Калмыкии. Негативной особенностью электролиза хлоридных растворов является сопутствующее ему образование на поверхности катода и внутри электролизера нерастворимых солей сульфата и карбоната кальция совместно с гидроксидом магния, что ведет к перегреву электролизера и деформации электродных пластин.

Методология. Исследовано влияние концентрации активного хлора в результате электрохимического процесса в природных растворах различного химического состава: в двух поверхностных источниках реке Элиста и озере Улан-Хол и подземном в поселке Юста, как наиболее полно отражающих характерную картину качества природных вод, присутствующих на территории Калмыкии.

Результаты. В результатах была показана необходимость проведения исследований с постоянным и переменным током для оценки влияния внешних и внутренних факторов на выход товарного продукта ГХН. При этом, ведя электролиз переменным током, наблюдаем снижение осадков в трех природных хлоридсодержащих растворах на примере Республики Калмыкия.

Заключение. Установлено, что полученные при исследованиях результаты электролиза природных водных хлоридсодержащих растворов Республики Калмыкия указывают на принципиальную возможность использования их в качестве сырья для получения гипохлорита натрия электролизом постоянным током. Но при этом присутствует крайне негативное явление образование нерастворимых соединений кальция и магния на катоде и в объеме электролизного аппарата, что может стать причиной аварийной ситуации.

Проблема и цель. Хлорсодержащие растворы широко применяются для различных нужд сельского хозяйства, в том числе для обеззараживания воды. Наибольшее среди них распространение получил гипохлорит натрия (ГХН). Отечественная химическая промышленность выпускает ГХН с высокой концентрацией активного хлора до 190 г/дмз. Доставка, хранение и распределение этого реагента требует соблюдения правил безопасности, выполнение которых на территории Республики Калмыкия является достаточно сложной и дорогостоящей задачей из-за необходимости применения специального емкостного оборудования, систем контроля и автоматизации технологического процесса. К этому следует также отнести отсутствие квалифицированного персонала, удаленность друг от друга городов, поселков, фермерских хозяйств и неразвитую дорожную инфраструктуру. Предлагается производить низкоконцентрированный (не более 10 г/дмз) ГХН на месте потребления, используя в качестве сырья местные минеральные ресурсы (природные подземные или поверхностные высокоминерализованные хлоридсодержащие растворы). Такой раствор ГХН является практически безопасным и не требует особых условий при использовании. Его можно получить электролизом указанных растворов, превращая хлорид-ионы в активный хлор. При этом необходимо решить проблему образования осадка на катоде путем выбора и обоснования методов его устранения и максимально повысить выход товарного продукта. Также важной задачей является уровень управления (ручной или автоматический). Область применения ГХН возможно расширить, а эффективность усилить, если в готовый продукт добавить корректирующие и активирующие вещества в виде соли меди и борной кислоты. В связи с этим на базе опубликованных ранее научных результатов авторами настоящей статьи предложены основы реализации этой задачи путем выбора и обоснования технологий, которые будут соответствовать экологическим требованиям и быть экономически целесообразными. Эта задача остается актуальной и не решенной до сих пор.

Цель исследования - провести анализ существующих способов производства ГХН и сформулировать показатели эффективности их использования в сельском хозяйстве на примере Республики Калмыкия.

Методология. Применение в сельском хозяйстве привозного высококонцентрированного ГХН (производится на предприятиях химической промышленности) весьма затруднено не только из-за высокой токсичности, но и необходимости разбавлять исходный продукт большим количеством пресной воды, дефицит которой ощущается практически по всей территории Калмыкии. Поэтому альтернативой такому реагенту является низкоконцентрированный ГХН, который можно получать из местного природного раствора, содержащего хлорид-ионы, а не из искусственного рассола, приготовленного путем растворения поваренной соли в воде. Целесообразность коммерческого производства ГХН из природных растворов зависит не только от концентрации хлорид-ионов, но и общего минерального состава, которые существенно влияют на режим электролиза, что проявляется в виде нерастворимых солей, непрерывно накапливающихся на катоде электролизера. Для решения данной проблемы необходимо использовать специальный режим электролиза, применяемый в других областях прикладной электрохимии, и использовать его в реальном процессе. Кроме того, микродобавки ионов меди и бора усилят обеззараживающий эффект ГХН.

Результаты. На основании данных об использовании в сельском хозяйстве дезинфектанта - хлорсодержащего продукта установлено, что этот реагент поставляется потребителю в виде высококонцентрированного токсичного раствора гипохлорита натрия. Перед употреблением его необходимо разбавить водой до безопасной для окружающей среды концентрации. Кроме того, для ряда пользователей этот дезинфектант неприемлем из-за высокого значения рН. В данной работе предлагается производить этот раствор с низкой концентрацией ГХН и нейтральным рН, который безопасен и может использоваться без ограничений для нужд аграриев. Это может быть достигнуто путем электролиза природных высокоминерализованных поверхностных или подземных вод по специальному способу на месте потребления.

Заключение. В работе показана потребность хлорсодержащего вещества на основе раствора гипохлорита натрия для нужд сельского хозяйства Калмыкии при обеспечении санитарной безопасности продукции животноводства и зерноводства. Предложены способы производства указанного продукта из природных минерализованных вод Калмыкии, что позволяет отказаться от привозного высокотоксичного ГХН заводского производства.