ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ И ВОЗДУХА

Доронин В.Т.

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Очистка воды и воздуха с помощью предлагаемых здесь устройств может производиться по схеме многоцелевого очистного сооружения с дополнительной обработкой воды попутно образующимся озоном, как это проиллюстрировано рис. 1.

Короткими стрелками на схеме многоцелевого сооружения для обеззараживания и экологической очистки воды и воздуха показан путь транспортировки очищаемой воды, длинными стрелками обозначено направление движения озона. В многоцелевом устройстве 1 для очистки воды и воздуха электроны разделяются по энергиям и направляются на очищаемые среды, направляются на воздух и воду. Очищаемая вода в реакционной камере 2 одновременно обрабатывается электронным пучком и озоном, образующимся попутно за счёт прохождения электронов через воздушный промежуток между электронно-пучковым устройством и водой в реакционной камере 2. Смесь озона и воздуха откачивается из реакционной камеры 2 компрессором 3 по трубопроводу 4 и затем пропускается через очищаемую воду в камере предварительной очистки 5 и в реакционной камере 2. Воздух очищается при транспортировке по трубопроводу 6, изготовленному из тонкостенной алюминиевой фольги. Результаты

неоднократно проведённых пробных экспериментов по электронно-пучковой доочистке воды импульсными и непрерывными электронными потоками свидетельствуют о высокой эффективности данной технологии. Вода после доочистки электронно-пучковыми устройствами пригодна для питья и для производства пищевых продуктов. Ни один другой метод качественной очистки и доочистки воды и воздуха не способен на таком высоком уровне обеспечить крупномасштабные проекты для современных крупных городов и гигантских предприятий.

Эксперименты по очистке воды электронно-пучковой технологией и последующий анализ качества очищенной воды показывают, что энергетический спектр бактерицидного действия электронного излучения совпадает со спектром результативного действия на ДНК и проявляется отчётливо уже при энергии 1,63 эВ, то есть при энергии 2,61× 10-19 Дж. При более высоких энергиях электронного излучения бактерицидное действие проявляется во всём генерируемом диапазоне энергии. Электронное излучение эффективно разрушает молекулы ДНК всех бактерий, вирусов, водорослей и всех других видов микроорганизмов, присутствующих в природных и сточных водах.

Рис. 1

Короткими стрелками на схеме многоцелевого сооружения для обеззараживания и экологической очистки воды и воздуха показан путь транспортировки очищаемой воды, длинными стрелками обозначено направление движения озона. В многоцелевом устройстве 1 для очистки воды и воздуха электроны разделяются по энергиям и направляются на очищаемые среды, направляются на воздух и воду. Очищаемая вода в реакционной камере 2 одновременно обрабатывается электронным пучком и озоном, образующимся попутно за счёт прохождения электронов через воздушный промежуток между электронно-пучковым устройством и водой в реакционной камере 2. Смесь озона и воздуха откачивается из реакционной камеры 2 компрессором 3 по трубопроводу 4 и затем пропускается через очищаемую воду в камере предварительной очистки 5 и в реакционной камере 2. Воздух очищается при транспортировке по трубопроводу 6, изготовленному из тонкостенной алюминиевой фольги. Результаты неоднократно проведённых пробных экспериментов по электронно-пучковой доочистке воды импульсными и непрерывными электронными потоками свидетельствуют о высокой эффективности данной технологии. Вода после доочистки электронно-пучковыми устройствами пригодна для питья и для производства пищевых продуктов. Ни один другой метод качественной очистки и доочистки воды и воздуха не способен на таком высоком уровне обеспечить крупномасштабные проекты для современных крупных городов и гигантских предприятий.

Эксперименты по очистке воды электронно-пучковой технологией и последующий анализ качества очищенной воды показывают, что энергетический спектр бактерицидного действия электронного излучения совпадает со спектром результативного действия на ДНК и проявляется отчётливо уже при энергии 1,63 эВ, то есть при энергии 2,61× 10-19 Дж. При более высоких энергиях электронного излучения бактерицидное действие проявляется во всём генерируемом диапазоне энергии. Электронное излучение эффективно разрушает молекулы ДНК всех бактерий, вирусов, водорослей и всех других видов микроорганизмов, присутствующих в природных и сточных водах. Например, практически полный эффект стерилизации заражённой кишечной палочкой воды получается при дозе 300 Гр. Для достижения необходимого обеззараживания воды и воздуха электронным излучением требуется около одной секунды, тогда как при обработке хлором и озоном тратится от 15 до 30 минут. Эффект обеззараживания воды достигается при малых энергиях и экспозиционных дозах электронного излучения, но кроме обеззараживания важно добиться электронно-химической трансформации многих загрязняющих веществ. Такая электронно-химическая трансформация осуществляется при более высокой энергии электронов, равной 1,1 МэВ, и характерной для нижнего порога электронно-химического преобразования загрязняющих воду веществ. Верхний порог энергии электронно-химического преобразования загрязняющих воду веществ равен двум 2 МэВ [25] (1эВ = 1,60219× 10-19 Дж). Принцип электронно-пучковой очистки воды от загрязняющих её примесей состоит в том, что под действием электронов, обладающих достаточной энергией, происходит радиолиз воды по схеме:

H2O ® + быстрые электроны ® H2O+ + e - ,

H2O+ + H2O ® H3O+ + “.OH” ,

где “.OH” - гидроксильный радикал, который является сильнейшим окислителем. Далее:

e - +( H2O)n ® e- ,

где e- - электрон в сольватной оболочке, который с высокой эффективностью восстанавливает окислы. При прохождении пучка электронов через очищаемую воду основным очищающим эффектом является результат воздействия активных агентов, т.е. гидроксильного радикала и электрона в сольватной оболочке, на примеси. В воде, например, могут протекать реакции восстановления и окисления:

Fe3 + e- ® Fe2+ ,

Cu2+ + e- ® Cu+ ,

“.OH” + 2Cl ® 2OH- + Cl2 ­ .

В результате восстановленные металлы выпадают в осадок, а газообразные соединения улетучиваются из воды. Те активные химические реагенты, которые образуются в воде при радиолизе, воздействуют на микроорганизмы и бактерии, уничтожают их, т.е. происходит стерилизация очищаемой воды. Установлено, что при этом не образуются новые токсичные вещества. При электронно-пучковой очистке воздуха и воды идёт попутное образование озона O3 во время взаимодействия пучка электронов с воздухом. Озон является очень активным окислителем, поэтому широко применяется для очистки и стерилизации воды. Озон образуется в воздухе, находящемся над очищаемой водой, откачивается из реакционной камеры и прокачивается через очищаемую воду. Прокачка озона через воду приводит к дополнительному эффекту стерилизации воды.

Электронно-химическая трансформация осуществляется при строго определённой энергии электронов, характерной только для определённого растворённого в воде или взвешенного в воде вещества. В конкретных условиях водоочистки некоторые вещества становятся объектами нежелательной электронно-химической трансформации, её нужно исключить и, следовательно, требуется исключить или уменьшить поток электронов, обладающих соответствующей энергией. Вот почему при электронно-пучковой очистке воды и воздуха или любой другой среды требуется разделение электронов по энергиям. В зависимости от состава очищаемой среды требуется и необходимый спектр электронов по энергиям. Электронно-химическая трансформация загрязняющих воздух веществ протекает при более низкой энергии электронов, равной 0,7 МэВ, во время прохождения воздуха по тонкостенной алюминиевой тру-бе 6. Энергия 0,7 МэВ характерна для нижнего порога электронно-химического преобразования загрязняющих воздух веществ. Верхний порог энергии электронно-химичес-кого преобразования загрязняющих воздух веществ находится на уровне одного МэВ. Таким образом, спектр энергии электронов, применяемых для очистки воды, и спектр энергии электронов, используемых для очистки воздуха, являются дополняющими друг друга.

В схему здесь описанного очистного сооружения органично впишутся пористые фильтры 7, полученные по технологии лаборатории самовоспламеняющихся смесей АлтГТУ.