Выделение воды из кислорода: Наука: Наука и техника: Lenta.ru — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Новосибирские ученые разработали эффективные фотокатализаторы для выделения кислорода из воды | | Infopro54

10/08/2022, 11:57

Автор:Марина Санькова

В перспективе технология должна помочь значительно удешевить производство водорода без необходимости в различных химических добавках.

Ученые из Института катализа и Института неорганической химии СО РАН разработали активный и стабильный фотокатализатор для расщепления воды на основе оксидов иридия, сообщает пресс-служба ИК СО РАН.

— Основная проблема в процессе расщепления воды — медленная кинетика процесса окисления воды и выделения кислорода, — говорится в сообщении.

Однако разработанные стабильные фотокатализаторы на основе оксидов иридия помогают ускорить этот процесс.

— Уникальность данного соединения заключается в отсутствии в его составе ионов хлора, которые могут снижать активность катализаторов. Кроме того, из данного соединения легко образуется активная форма иридия – достаточно нагревания при невысокой температуре, — рассказал старший научный сотрудник ИНХ СО РАН, кандидат химических наук Данила Васильченко.

По словам руководителя проекта, заместителя руководителя Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» ИК СО РАН, доктора химических наук, профессора РАН Екатерины Козловой, проведенная работа продолжает сделанные ранее исследования, общая цель которых – разработка катализаторов полного разложения воды.

— Еще одно важное преимущество наших фотокатализаторов состоит в способности работать под действием видимого излучения, что открывает перспективы использования энергии солнца для разложения воды, — пояснила эксперт.

Ученые планируют получать водород с использованием солнечной энергии путем фотокаталитического разложения чистой воды и затем использовать его, например, в качестве топлива для топливных элементов. В этом случае получится замкнутый экологически чистый цикл: водород, полученный из воды, будет питать топливные элементы, которые вырабатывают электричество посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом с образованием воды.

— Сначала мы работали над фотокатализатором получения водорода из воды, затем – над эффективным катализатором выделения кислорода, а следующий этап – создание «общего» катализатора для одновременного разложения чистой воды на водород и кислород. — рассказал один из авторов статьи, студент НГУ, сотрудник ИК СО РАН Николай Сидоренко.

Фото пресс-службы ИК СО РАН

4 176

Производство развернуто на красноярском предприятии госкорпорации.

Читать статью >>

На площадке можно будет заказать и купить необходимое оборудование, расходные материалы и реагенты, а также привлечь инвестиции в разработки.

Читать статью >>

Всего в списке 351 объект. Названы самые крупные.

Читать статью >>

В мэрии прокомментировали ситуацию с товарами для формирования аптечек первой помощи.

Читать статью >>

Актуальный разговор

Все материалы

Лента новостей

01/10/2022, 15:33

01/10/2022, 11:33

30/09/2022, 18:32

30/09/2022, 17:21

Октябрь 2022
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
« Сен
	1	2
3	4	5	6	7	8	9
10	11	12	13	14	15	16
17	18	19	20	21	22	23
24	25	26	27	28	29	30
31

Киснева вода | Блог Ecosoft

Існує безліч різних технологій зі створення «живої» води. На цьому тижні читачка нашого блогу запитала, що таке «киснева вода», і чим вона відрізняється від звичайної. Тож ми спробуємо дати відповіді на найпоширеніші питання по цій темі.

Втім, додамо невеликий спойлер, наука стверджує, що кисень у воді, яку ми п’ємо, не пов’язаний з його кількістю у нашій крові.

Розчинений кисень в природних водах

Показник розчиненого кисню для питної води не нормується ніде у світі, оскільки, по-перше, він не впливає на її якість, а, по-друге, не несе важливої непрямої інформації. Далі ми розкажемо чому цей показник важливий для природних вод і не є інформативним для питної води.

Що стосується природних водойм, в такому разі вміст розчиненого кисню у воді відіграє важливу роль, фактично являє собою оцінку життєздатності флори й фауни водойми.

Вода насичується киснем, контактуючи з атмосферою і наповнюючись природними опадами, які завжди містять більше газів, а також в процесі фотосинтезу водоростей всередині водойми. Знижується ж рівень кисню в процесах гниття, розкладання органічних продуктів, розмноження водоростей (заростання водойм).

У свердловинних водах, незалежно від горизонту, кисню практично немає, відповідно немає й аеробних мікроорганізмів. Зате є розчинне двовалентне залізо, яке при потраплянні на повітря схильне досить швидко окиснюватися до нерозчинного тривалентного.

У питній воді живих бактерій бути не повинно, інших живих організмів теж. Тому визначення кисню у воді для пиття не несе будь-якої змістове навантаження.

Що таке киснева вода?

Завдяки своїм фізичним і хімічним властивостям вода здатна бути сильним розчинником. У ній можуть розчинятися органічні й неорганічні солі, а також більшість газів.

Якщо говорити про кисневу воду, то вона є прикладом системи, яка складається з рідини (води — H₂O) і розчиненого газу — кисню (O₂). В одному літрі води при 20°C може розчинитися 31 мл кисню. Для порівняння наведемо також розчинність інших газів: 879 мл для вуглекислого газу, і 2,3 літра для хлору.

Фактично, киснева вода — це та ж газована вода, тільки замість вуглекислого газу (CO₂) вона штучно насичена киснем під надлишковим тиском і закрита кришкою.

Від чого залежить розчинність кисню?

Основними факторами є температура й тиск. Чим вища температура, тим нижча розчинність кисню в воді, і навпаки. З цієї причини вода після кип’ятіння практично позбавлена будь-яких розчинених газоподібних речовин. Доречно відзначити, що мембрани зворотного осмосу здатні пропускати молекули розчиненого кисню.

Також важливу роль відіграє тиск, чим він вищий, тим більше газу поміститися в об’ємі води. З цієї причини в пластикові пляшки вуглекислий газ задувається під великим тиском, а потім герметично закривається кришкою. Звідси при відкритті пляшки характерний «пшик», який супроводжує виділення скупченого нерозчиненого газу.

Можливо ви звертали увагу, що якщо пляшка з газованою водою нагріється на сонці, то вона роздувається, а після охолодження знову зменшується. Цей ефект обумовлений тим, що розчинність вуглекислого газу (як і будь-якого іншого) падає, і він виділяється з води утворюючи в вільному просторі пляшки зайвий тиск, а при охолодженні знову розчиняється.

Вміст кисню у воді

У літрі звичайної водопровідної води міститься 2,5 — 3,5 мілілітри кисню, в чистих річках його вміст може досягати 20 мл, а в забруднених стоками водоймах кисень може бути й відсутнім.

Як ми писали вище, у воді може розчинитися й більше кисню, наприклад, виробники подібної «кисневої води» стверджують, що в їх продукті може міститися до 90 млО₂/л. Група вчених провела дослідження складу кисневої води п’яти різних брендів, і дійсно в 4 з 5 кількість значно перевищувала концентрацію кисню у звичайній водопровідній воді, а в одній з проб була ідентичною. Правда, в момент відкриття ємності граничний вміст дорівнював вже не більше, ніж 80 млО₂/л, оскільки при нормальних умовах кисень прагне виділитися в атмосферу. Щоб дізнатися скільки кисню в воді, потрібно провести певні дослідження. У лабораторних умовах експеримент проводиться найчастіше методом титрування. Для домашніх експериментів підійдуть тест-смужки й краплинні тести, які варто шукати в магазинах акваріумістів.

Чи може людина дихати шлунком?

Якщо почитати різноманітні маркетингові матеріали, можна подумати, що киснева вода дійсно має певні терапевтичні властивості. Але всі доводи розсіюються в момент повернення в шкільний курс біології.

«Кожна клітина організму має здатність засвоювати кисень», — кажуть вони, і це правда, просто вона трохи скорочена. Анатомія, тобто наука про людину, говорить нам про те, що разом з повітрям кисень потрапляє в легені, а там контактує з альвеолами, які пронизані сіткою тонких кровоносних судин. Вони ж здатні вбирати кисень з повітря і виводити вуглекислий газ. Далі кисень потрапляє в еритроцити, де зв’язується з залізом в складі гемоглобіну, а вже потім транспортується по тканинах організму. Інших методів дихання у людини немає, хоча вони можливі для рослин і кишковопорожнинних організмів (наприклад, медузи).

Тепер трохи про цифри. Один єдиний вдих в спокійному стані становить близько 500 мл, кисень в загальному обсязі становить 21%, тобто приблизно 105 мл. А ось максимальна концентрація кисню в штучно насиченій воді сягає не більше 90 мл/л. Тобто для того, щоб у ваш стравохід потрапила аналогічна одному вдиху кількість кисню з води необхідно випити трохи більше ніж літр рідини. Зауважте, робити це треба одним духом, оскільки в нормальних умовах гази моментально випаровуються на волю, адже так працюють закони фізики.

Що стосується травного тракту, то кисень там є і без збагаченої води — в складі кишкових газів. Він потрапляє туди шляхом проковтування повітря під час їжі. Загальний обсяг цих газів становить від 150 до 500 мл. У різних відділах травної системи вміст кисню відрізняється. У шлунку їх 15-16%, найімовірніше навіть більше, ніж у банці кисневої води, далі кількість кисню зменшується.

Що стосується прямого запитання про дихання шлункових тканин, наука не заперечує, що капілярна сітка навколо шлунка здатна вбирати кисень.

Навіть існує дослідження на лабораторних кроликах, яке підтвердило, що якщо в шлунок тварини ввести певну кількість (близько 2% їх ваги) води, пересиченої киснем, то його вміст в кровоносних судинах черевної порожнини зросте. Що стосується людей, то споживання води, яка перенасичена киснем, ні до яких змін параметрів крові не привело, про що говорять, наприклад, ця, ця і ще кілька десятків статей, що описують реальні медичні випробування в спеціалізованих наукових журналах.

Ми не знайшли обґрунтованих і підтверджених фактами досліджень, тому, як ви здогадалися, частини з описом позитивного ефекту такої води в цій статті не буде.

для чего это нужно делать и как

Насыщение воды кислородом – этот процесс применяется для принудительного повышения концентрации кислорода в воде. При этом двухвалентное железо, содержащееся в воде, окисляется до трехвалентного. Повышение валентности этого металла способствует увеличению размера его молекул, которые удерживаются фильтрами для обезжелезивания воды. Помимо увеличения молекул железа, повышение концентрации кислорода в воде вызывает связывание растворенных молекул газа сероводорода до состояния слабо концентрированной серной кислоты. Она обеззараживает воду, убивая живые микроорганизмы, бактерии и даже вирусы, не принося вреда здоровью человека.

Каким образом происходит насыщение воды кислородом

Аэрация – это процесс естественного или искусственного насыщения кислородом. Насыщение воды может производиться с помощью технических средств (подведение воздуха) или путем ликвидации преграды (льда, маслянистой пленки и т. д.).

Кислород – основной показатель качества воды. Он содержится в природной воде в виде молекул О₂. На его концентрацию в воде оказывают влияние две группы противоположно направленных процессов: одни поднимают концентрацию кислорода, другие ее уменьшают.

Первая группа включает в себя следующие процессы:

абсорбция кислорода из атмосферы;
выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;
подпитка водоемов дождевыми и снеговыми потоками, в которых обычно содержится много кислорода.

Процесс окисления органических веществ (биологический, биохимический и химический), замедляет процесс насыщения воды кислородом.

В поверхностных водах концентрация растворенного кислорода находится в диапазоне от 0 до 14 мг/л и подвергается сезонным и суточным колебаниям. Последние зависят от того, насколько интенсивны процессы его продуцирования и потребления и могут составлять до 2,5 мг/л растворенного кислорода.

Зимой и летом распределение кислорода происходит в процессе стратификации. Нехватка кислорода чаще встречается в водных объектах с большой концентрацией загрязняющих органических веществ и в вырождающихся (перерождающихся) водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ.

Окислительно-восстановительный потенциал, направление, а также скорость химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений – все это определяется концентрацией кислорода. Содержание в воде О₂ обуславливает способность микроорганизмов противостоять изменениям различных компонентов окружающей среды, особенно ее неблагоприятным факторам (маленькая разница парциального давления кислорода в воде и крови снижает уровень окислительных процессов в организмах).

Функциональная деятельность всего организма, стойкость его к неблагоприятным воздействиям, величина потребления и ассимиляции пищи – обусловлено влиянием уровня окислительных процессов.

Зачем необходимо насыщение воды кислородом

Вода, содержащая слишком много железа (при отсутствии кислорода) не пригодна для питья. Нормальное содержание железа в воде составляет менее 0,5 мг/л. При больших значениях необходимо пользоваться системами очистки.

Железо не только приносит вред организму, но и способно испортить водяное оборудование. Твердые частицы быстро приводят к его поломке. Также через некоторое время засоряется система водопровода.

Железо является основой чугуна и стальных сплавов и часто встречается в земной коре и практической жизни. От железа зависит само существование Вселенной, так как оно присутствует в цепочке ядерных реакций. Даже в биологии железо (гемоглобин) незаменимо и без него не может жить ни человек, ни теплокровные животные. Железо и его соединения получило широкое применение и в других областях деятельности человека.

Кроме полезных свойств, железо обладает и вредными. Помимо опасности холодного оружия, железо может навредить и в химическом плане. При большом содержании железа рост растений угнетается, водопроводное и сантехническое оборудование быстро выходит из строя, а при использовании такой воды для питья здоровью людей и животных угрожает опасность.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Виды фильтров для воды и их характеристики
Как установить фильтр для воды — полезные советы
Как пить воду правильно: практические рекомендации

Для решения этой проблемы стоит сменить источник питьевого водоснабжения или снизить концентрацию железа с помощью специальных устройств. В скважинах, обустраиваемых около частных домов и поселков, часто содержится много железа. В таких случаях применяют очистку воды от железа для дома.

Как понять, что необходимо провести насыщение воды кислородом

Признаком избыточного содержания железа можно считать быстрое образование рыжих полос в местах, где протекают тонкие струйки воды. Окисление железа ускоряется при контакте с кислородом воздуха (железо переходит из двухвалентного в Fe₂O₃), при этом образуется малорастворимый оксид, оседающий на фаянсе, фарфоре или эмали и на других материалах.

Эти образования представляют собой обыкновенную ржавчину. Вкус такой воды довольно специфичен и создает вяжущие ощущения во рту (при концентрации, превышающей норму на 1–2 мг/л). Как упоминалось ранее, преобладание железа может навредить при определенных заболеваниях и даже вызвать их, то есть железо может быть токсичным.

Основные методы насыщения воды кислородом

Способы аэрации воды:

Напорный. Применяют при условии достаточного давления в водопроводе. Этот метод эффективен при небольшом содержании железа в воде – это единственный недостаток такого метода.
Безнапорный. Суть этого метода заключается в распылении воды через форсунки с минимальным диаметром сопла после поступления в аэрационную колонну. Применяется при большой концентрации железа в воде.
Упрощенный. Согласно этому способу вода с небольшой высоты сливается в канал системы фильтрации. Прохождение жидкости через зернистый фильтрационный слой сопровождается выделением ионов Fe²⁺ и Fe³⁺ на поверхность. Для применения такого способа требуется соблюдение двух условий: близкий к нейтральному щелочной баланс и минимальная концентрация железа.
Электрохимический. Эффективный способ насыщения воды кислородом с точки зрения энергетических и экономических параметров, метод аэрации, основанный на преобразовании электрической и химической энергии. Используется для очищения воды в промышленных объемах.

Отстаивание воды позволяет производить очистку от железа естественным способом (безнапорная аэрация). Кислород окисляет соединения железа, в том числе и комплексы, неорганические и органические. Это хороший способ, но требуется емкость большого объема, а также возникает проблема с размножением водорослей и других микроорганизмов.

Такой способ очистки воды от железа рекомендуется применять для водонапорных башен при условии небольшого расхода воды, это будет оптимальным вариантом. Для воды, сильно загрязненной железом, потребуется принудительная продувка воздухом (аэрация). Для этого потребуется специальная колонка и воздушный насос. Большие емкости не потребуются.

Природа предлагает еще более простой способ искусственной аэрации. Ниспадающий поток позволяет воде насытиться воздухом (а значит, кислородом). В подтверждение этому можно провести дома небольшой эксперимент – наливайте в кастрюлю воду с некоторой высоты и увидите, как образовываются пузырьки воздуха. Тот же принцип лежит в основе любой системы искусственной аэрации. Насыщение воды кислородом из воздуха происходит в водопадах, каскадах, перепадах (в особенности, в фонтанах).

Чтобы провести обезжелезивание воды в домашних условиях, потребуются специальные вещества. Широко применяется средство Birm. Его основу составляет пористая структура, которая легче воды. Эти свойства данного вещества позволяют производить аэрацию быстро, при этом происходит удаление всех загрязнений, в том числе и железа.

Стоит иметь в виду, что это вещество плохо взаимодействует с хлором, по этой причине не стоит применять хлорку для дезинфекции. Применение воздушного компрессора может не понадобиться.

Для каталитического очищения могут применяться порошковые природные средства доломит и цеолит. Использование специальной системы при этом не требуется. Магнофилт применяется в тех случаях, когда в жидкости нет сероводорода. Greensand чувствителен к микроорганизмам, по этой причине дальнейшая фильтрация и другие способы очистки не используются.

Насыщение воды кислородом своими руками

Для строительства своими силами аппарата для насыщения воды кислородом вам понадобится следующее оборудование:

И последнее условие – это производительность фильтра. Его недельная пропускная способность должна быть не менее 250 литров; возможность отстаивания воды, для выполнения обезжелезивания.

В домашних условиях вы можете своими силами обустроить воздушный накопительный резервуар. Это удобно при наличии готовой системы водоснабжения или колодца на территории.

Помните! Использование накопительного очистителя для насыщения воды кислородом своими руками недопустимо, если на участке трубопровод состоит из металлических конструкций: сгонов, фитингов и муфт.

Основой для системы будет служить дюралюминиевый резервуар вместимостью не менее 100 л. При включении компрессора (он должен быть смонтирован) жидкость подается через распылитель А4, откуда она распыляется внутрь емкости.

Система включает в себя специальный элемент, который контролирует содержание озона в баке. После этого вода поступает на фильтрацию. Для подачи кислорода и воздуха в резервуар потребуется установить специальный патрубок. С помощью двух выходных патрубков контролируется уровень воды в системе. Снаружи на трубки натягивается силиконовый материал. Для выкачивания жидкости на выходную трубку устанавливается обратный клапан и компрессор.

Устройство насыщения воды кислородом

Принцип действия аэратора:

Поршень двигается вниз. Камера нагнетания закрывается за счет образовавшегося разряжения.
В то же время открывается камера всасывания. В этот момент в полость под поршнем попадает воздух.
Поршень двигается вверх, сжатый воздух переходит в камеру нагнетания.

Устройство электрохимического аэратора:

Аэрационная колонна. Представляет собой сосуд, в котором протекает процесс насыщения воды кислородом. Внутри резервуара идет непрерывная реакция окисления: кислород выделяется в процессе электролиза (после подачи тока на анод и катод вода начинает «разлагаться» на О₂ и Н₂).
Воздушный компрессор. Служит для нагнетания газов в резервуары и магистрали, поддерживая давление 6 атмосфер в системе.
Электродвигатель. Смонтирован в корпусе и запускается с помощью конденсатора. Питается от сети 220 вольт. Для охлаждения электродвигателя используются два расположенных по бокам вентилятора.
Электронное реле. Служит для включения и выключения системы. Кабель от реле ведет к компрессору.
Расходомер (счетчик воды). Применяется для диагностики функционирования системы аэрации в режиме реального времени и обеспечения оператора данными о проведенной работе.

Эжектор для насыщения воды кислородом

Эжектор предназначен для смешивания воды с воздухом, а значит, и насыщения воды кислородом.

Принцип действия эжектора основан на использовании кинетической энергии потока воды, направленного в трубку меньшего диаметра. При смене сечения трубки скорость воды увеличивается, что позволяет снизить давление. В результате внутри эжектора образуется вакуум, который служит движущей силой, обеспечивающей всасывание воздуха через боковой всасывающий патрубок эжектора и их перемешивание с основным потоком воды.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра для воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;
разобраться с процессом выбора фильтров для воды;
подобрать сменные материалы;
устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;
найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Следующая статья:

Стерилизация воды: способы, вред и польза

Как происходит стерилизация воды? Как стерилизуют воду озоном и хлором? Как стерилизуют воду ультрафиолетом? Какая необходима установка для стерилизации воды?

Вода | Tervisliku toitumise informatsioon

Вода – основной элемент организма человека, жизненно важный для работы органов и терморегуляции. В воде растворяется больше веществ, чем в любом другом растворителе.

Вода – основной элемент организма человека, жизненно важный для работы органов и терморегуляции. В воде растворяется больше веществ, чем в любом другом растворителе. Для большинства происходящих в наших клетках химических реакций требуется вода. Вода нужна для транспортировки питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела. Она помогает преобразовывать пищу в энергию и усваивать питательные вещества. Вода поддерживает стабильность температуры тела и защищает жизненно важные органы, участвует в поддержании формы клеток и органов и важна для здоровья кожи. Вода помогает организму избавляться от отходов: с потом и уриной выходят многие шлаки, вода (слезы, слюна) вымывает и разбавляет едкие вещества. Вода также способствует дыханию.

Вода составляет примерно 2/3 массы нашего тела. Количество воды в организме зависит от возраста, у младенцев она составляет 75%, у подростков 65%, у взрослых 60% и у пожилых людей 55% массы тела.

Количество воды в организме обратно пропорционально количеству жировой ткани, при сильном ожирении ее количество падает даже до 40 % массы тела. Примерно 2/3 всей воды в организме содержится внутри клеток и 1/3 – вне их. Регуляция водного баланса тесно связана с электролитическим равновесием. Если в организме слишком много воды, выделяется более жидкая урина, а если концентрация электролитов в жидкостях организма становится слишком высокой, центр жажды в мозгу получает стимуляцию, которая приводит к ощущению жажды, и выделение воды почками уменьшается. Потеря жидкости происходит с уриной и калом, она также испаряется через кожу и дыхательные пути. У здорового взрослого суточное количество урины превышает 600 мл и в норме составляет 1–2,5 литра. С калом обычно выделяется 100–200 мл в сутки, но это количество заметно увеличивается при диарее. За счет испарения в умеренном климате человек теряет в среднем 300–500 мл воды в сутки на 1 м² поверхности тела. Потери с потом обычно невелики, но они увеличиваются до нескольких литров в сутки в жаркой и влажной среде или даже в умеренных условиях при тяжелой физической работе.

Потребность в воде

Большинство здоровых людей удовлетворяет суточную потребность в воде, ориентируясь на ощущение жажды. Для здоровых людей нет точных рекомендаций в отношении потребления воды, поскольку потребность в воде имеет заметные индивидуальные различия и обуславливается физической активностью и климатическими условиями.

Потребность в воде зависит от множества физиологических и связанных с деятельностью обстоятельств:

возраста,
характера работы и деятельности,
состояния здоровья,
местного климата,
повышенной потливости (жаркая погода, тяжелая физическая работа),
повышенного потребления соли.

Жажда, как правило, возникает у человека тогда, когда организм не получает достаточно воды, теряет много жидкости или получает с пищей слишком много минеральных солей, особенно поваренной соли. Потребность в воде взрослого человека составляет 28–35 мл на килограмм массы тела (примерно 1 мл на 1 ккал пищевой энергии). Практически все продукты содержат большее или меньшее количество воды.

При нормальном питании основное количество воды поступает с пищей (ок. 1–1,2 литра):

из фруктов и овощей,
супов,
чая,
кофе,
соков и других напитков.

В ходе обмена веществ дополнительно образуется 300–350 мл воды. Таким образом, соблюдающий рекомендации по питанию взрослый может дополнительно выпивать 2–3 стакана воды в день (согласно международному стандарту, объем стакана 220 мл).

Для утоления жажды следует всегда предпочитать питьевую воду без добавок. Потребность в воде у младенцев и детей относительно выше, поскольку выше и содержание воды в их организмах. Если дети и подростки, независимо от возраста, хотят пить, им нужно всегда давать пить, поскольку желанием попить организм уже сигнализирует о жажде.

Кофеин выводит воду прежде всего у тех, кто не употребляет его (кофе, напитки кола, энергетические напитки) регулярно. Алкоголь (за исключением умеренных количеств пива и вина) также выводит воду из организма.

Умеренное обезвоживание, которым считается потеря 1–2 % массы тела за счет потери жидкости, сопровождается головной болью, чувством слабости, потерей аппетита и головокружением. Обезвоживание на 3–5 % массы тела понижает сопротивляемость и силу и приводит к сильному истощению. Обезвоживание на 15–25 % массы тела фатально. Описано острое отравление при приеме за короткое время большого количества жидкости, превышающего максимальную скорость ее выделения почками: 0,7–1 литр/час.

Содержание воды в продуктах:

• в овощах в среднем 93% (например, в огурцах 97 %),
• в соках и молоке 89%,
• во фруктах 86%,
• в картофеле 79%
• в мясе 68%,
• в хлебе, сыре, сливочном масле, муке, орехах менее 50 %.

Что еще полезно знать о воде:

• Чистая вода и минеральная вода не дают энергии, но при наличии вкусовых или витаминных добавок могут содержать небольшое количество сахара и благодаря этому давать энергию. Читайте на упаковке!
• Длительное чрезмерное потребление воды нагружает сердце и почки.
• При употреблении минеральной воды важно следить за содержанием в ней минеральных веществ.
• В случае потения слегка соленая вода – идеальный напиток, который восстанавливает и запас солей в организме.
• Содержащие кофеин кофе, чай и напитки кола, а также алкогольные напитки усиливают выведение воды из организма, ускоряя работу почек и усиливая потоотделение.

Кислород в составе питьевой воды

«Нельзя сказать, что вода необходима для жизни: она и есть жизнь» Антуан де Сент-Экзюпери

Вода – основной элемент биосферы
Вода является основным элементом биосферы, без которого невозможно существование органической природы. Там, где присутствует любая форма жизни, всегда есть вода…
Именно из воды на 70 процентов состоит наш организм. И ни одна его клетка не может обойтись без водной среды.

Кислород – источник жизни
Кислород – это самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится около 47% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат более 88% кислорода. В атмосфере содержание 21 %.Но главная ценность кислорода скрывается даже не в его вездесущности.
Главное – то, что все живые существа потребляют кислород в процессе дыхания: кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях живых организмов, в результате которых выделяется энергия необходимая для жизнедеятельности.

Кислород – это вечный источник жизни и энергии.
Наличие достаточного количества кислорода – это обязательное условие нашей жизни.
Во все клетки человеческого организма, а их около 70 миллиардов, кровь непрерывно поставляет кислород. Если поставки прекратятся или сократятся хотя бы на несколько минут, многие клетки отомрут или мутируют.
Человек может прожить без пищи до 40 дней, без воды – не более 5 дней, а без кислорода –всего несколько минут… Значит, роль двух простых элементов –кислорода и воды в поддержании жизни намного важнее, чем сотен гораздо более сложных молекул, содержащихся в пище –белков, жиров, углеводов, витаминов, и прочих.
Кислород и вода важны не просто для поддержания жизни, они являются залогом умственного и физического здоровья, а также хорошей спортивной формы человека.
Научно доказано, что у людей, организм которых в достаточном количестве снабжен водой и кислородом, повышается результативность при меньших физических усилиях, а после нагрузок их организм значительно быстрее восстанавливается.

Кислородный голод
Организм человека чрезвычайно чувствителен к содержанию в нем кислорода, при его недостатке возникает кислородное голодание -гипоксия. Снижение содержания кислорода в крови всего на несколько процентов довольно быстро приводит к гибели вначале нервных, а затем и других клеток организма. Возникает так называемая недостаточность клеточного дыхания -проще говоря, клетки начинают задыхаться.
Помимо случаев, когда гипоксия возникает из-за проблем со здоровьем -например, во время приступов бронхиальной астмы -многие из нас, особенно проживающие в городе, испытывают постоянную нехватку чистого воздуха и являются жертвами гипоксии постепенного, медленного характера. Такое кислородное голодание не столь заметно, но от этого не менее губительно для организма.

У тех кто курит или нередко выпивает, недостаток кислорода в крови бывает катастрофичным -более 15%. Дело в том, что курение приводит к сужению артерий и ухудшению работы легких; а алкогольные напитки просто разбавляют нашу кровь — в них почти нет кислорода, так как в процессе приготовления пива специально исключается его контакт с кислородом для сохранения его вкусовых качеств и возможности длительного хранения, а водка и другие крепкие напитки готовятся на дистиллированной воде, тоже крайне бедной кислородом.
В итоге растет риск сердечных приступов, ведь наше сердце вынуждено биться намного быстрее, компенсируя количеством доставляемой к органам крови низкое ее качество. Непосредственным следствием недостатка кислорода является также почечнокаменная болезнь, головные боли, депрессия, ставшая едва ли не привычным состоянием для многих горожан. Более того, кислородное голодание ослабляет иммунную систему организма, что делает его уязвимым для других, напрямую не связанных с гипоксией болезней.
Серьезной проблемой в наши дни становится поиск способов утоления кислородного голода. Конечно, отпуск, проведенный на чистом воздухе, вносит свою лепту в оздоровление организма, но этого недостаточно.

Вода и кислород – в жизни человека
Как добиться того, чтобы организм в достаточной степени снабжался такими необходимыми для здоровья элементами как вода и кислород?
Идеальная вода. Уникальные свойства
Решение есть. Недостаток кислорода в нашем организме можно пополнять… вместе с водой.
Природная вода абсолютно естественна для организма, она имеет максимальную скорость всасывания и, в отличие от других веществ, легко проникает во все клетки тела.
В этой ситуации истинной находкой становится способность воды восполнять кислородные запасы нашего организма. Но для этого, вода сама должна быть богата кислородом.
Идеальная вода – это вода, в которой содержится много кислорода. Она способна укрепить наш организм и повысить жизненный тонус.

Систематическое употребление такой воды, улучшает работу головного мозга; способствует выведению из организма токсических веществ; нормализует аппетит и процессы пищеварения; нейтрализует свободные радикалы, что способствует омоложению организма; ускоряет процессы заживления; способствует очищению кожи и… даже повышает потенцию.

Вода обогащенная кислородом рекомендуется, в первую очередь, людям занятым напряженным физическим и умственным трудом, живущим и работающим в состоянии стресса, а также в условиях неблагоприятной экологической обстановки.
Как показали исследования физической нагрузки, вода обогащенная кислородом полезна и для спортсменов. У людей, регулярно употребляющих такую воду, увеличивается выносливость, быстрота реакции, во время нагрузок снижается частота пульса и дыхания, гораздо быстрее снимается усталость и не наступает переутомление.

Как же производится вода с повышенным содержанием кислорода? Ведь при использовании обычных технологий, не удается добиться значительного эффекта – в одном литре воды невозможно растворить более 9 мг кислорода. А после открытия бутылки, его излишек, содержащийся в воде, улетучивается в течении нескольких минут.
Весь секрет кроется в уникальных технологиях, которые используются при создании кислородной воды.
Так в ходе создания воды Окси Лайф, вода при помощи уникального оборудования подвергается электролитическому разложению. За счет образовавшегося при этом объемного заряда (появляется большое число ионов кислорода и водорода) происходит перестройка электронных оболочек молекул воды, что приводит к возникновению устойчивых молекулярных образований кислорода с водой.
В результате образовывается не молекулярный кислород, а атомарный, который легко усваивается организмом человека.
Поскольку при использовании данной технологии солевой состав не изменяется, у воды появляется возможность удерживать дополнительный растворенный кислород, полученный при электролизе.
Как результат, мы получаем питьевую воду с содержанием растворенного кислорода от 18 мг/л и более.
Время жизни этих устойчивых образований позволяет сохранять кислород на протяжении нескольких месяцев в закрытой таре и несколько часов в воде, перелитой в емкость для питья.
Также сохраняется неизменным содержание кислорода даже при повышении температуры в комнатных условиях.
Преимуществом обогащенной кислородном воды перед обычными антиоксидантами является то, что она быстро передает клеткам кислород, не вызывая при этом резкой активации свободнорадикального окисления.

ОКСИ ЛАЙФ–Ваше здоровье
Эта вода выпускается под торговой маркой «ОКСИЛАЙФ» и производится по канадской технологии на самом современном оборудовании компании Otec Researh–разработчика уникального метода производства.
Обогащенная кислородом вода «ОКСИЛАЙФ» — это действительно уникальное открытие, полученное в результате многолетних разработок ученых.

«ОКСИЛАЙФ» — это идеально чистая вода с удивительно мягким вкусом и столь необходимым для нашего организма набором микроэлементов.
Она не содержит углекислого газа, химических добавок, консервантов, усилителей вкусовых качеств или красителей. Это негазированная вода, которая прекрасно дополняет блюда любой кухни.
Вода «ОКСИЛАЙФ» мягко и естественно снабжает организм человека кислородом. При регулярном употреблении, она способствует повышению физической работоспособности; лучшему усвоению протеинов, минеральных веществ и аминокислот; улучшению кровоснабжения мозга, повышению внимания и реакции; укреплению иммунной системы.
Все это дает дополнительные силы и поднимает настроение, чего так часто не хватает нам и нашим близким.
Кислородная вода «ОКСИЛАЙФ» — действительно событие на российском рынке товаров премиум — класса.

еще статьи на эту тему:

Зачем нам нужен кислород?

Ученые Институтов катализа и неорганической химии СО РАН разработали эффективные фотокатализаторы для выделения кислорода из воды

Новости

9 августа 2022

—

Николай Сидоренко

Группа ученых из Института катализа СО РАН (ИК СО РАН) и Института неорганической химии СО РАН (ИНХ СО РАН) при поддержке Российского научного фонда разработали активный и стабильный фотокатализатор окисления воды на основе оксидов иридия, который позволяет ускорить выделение кислорода из воды. Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале ACS Applied Materials & Interfaces (IF = 10,383).

Фотокаталитическое разложение воды с образованием водорода и кислорода – актуальная задача получения «зелёного» водорода, экологически чистого топлива. Основная проблема в процессе расщепления воды — медленная кинетика процесса окисления воды и выделения кислорода. Разработанные стабильные фотокатализаторы на основе оксидов иридия помогают ускорить этот процесс.

«Нам удалось синтезировать стабильный комплекс иридия с нитро- и аква-лигандами, который далее мы использовали для получения композитных фотокатализаторов. Уникальность данного соединения заключается в отсутствии в его составе ионов хлора, которые могут снижать активность катализаторов. Кроме того, из данного соединения легко образуется активная форма иридия – достаточно нагревания при невысокой температуре», — рассказал старший научный сотрудник ИНХ СО РАН, кандидат химических наук Данила Васильченко.

«Ранее мы уже получили высокоактивные фотокатализаторы на основе графитоподобного нитрида углерода с нанесенной платиной для выделения водорода. Исследование процесса образования кислорода является продолжением работы, конечная цель которой заключается в разработке катализаторов полного фотокаталитического разложения воды на водород и кислород. В данной работе были получены не только активные, но и стабильные фотокатализаторы получения кислорода с малым содержанием иридия – всего 0,25 %. Еще одно важное преимущество наших фотокатализаторов состоит в способности работать под действием видимого излучения, что открывает перспективы использования энергии солнца для разложения воды», — пояснила Екатерина Козлова.

Уникальность полученного фотокатализатора для выделения кислорода также в его гетерогенности. Обычно катализаторы для выделения кислорода гомогенные, что затрудняет процесс отделения катализатора от реакционной смеси. Новый катализатор находится в смеси в суспендированном состоянии, что значительно облегчает его отделение и повторное использование.

Один из авторов статьи, студент НГУ, сотрудник ИК СО РАН Николай Сидоренко рассказал о практическом применении результатов исследования.

«Водород из воды получить достаточно легко, но при помощи доноров, то есть добавления, например, органики, в частности, спиртов, – рассказывает Николай. – Разложение же чистой воды на водород и кислород будет сильно удешевлять процесс получения водорода, потому что ничего дополнительно добавлять не нужно. Сначала мы работали над фотокатализатором получения водорода из воды, затем – над эффективным катализатором выделения кислорода, а следующий этап – создание «общего» катализатора для одновременного разложения чистой воды на водород и кислород».

Отправить

Твитнуть

Отправить

Научный портал «Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления ядерными знаниями, семантического анализа и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение ключевых социально-ориентированных задач фундаментальной системообразующей атомной отрасли:

– образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых, эффективных и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и мире,

– формирования популярного сообщества ученых, инноваторов, деловых, государственных, общественных и экологических лидеров, открыто поддерживающих их дальнейшее развитие и изучение,

– формирования популярного сообщества компаний и организаций, открыто обменивающихся передовым опытом, знаниями, культурой, возможностями, инновациями и инициативами,

– и поддержки и привлечения талантливой и амбициозной молодежи к реализации длительных и успешных профессиональных карьер в атомной и смежных индустриях.

Мы предлагаем Вашей организации стать одним из партнеров нашего просветительского проекта и получить уникальный пакет профессиональных коммуникационных и рекламных услуг.

Почему нужна атомная энергетика?

Метод изготовления кислорода из воды в нулевой гравитации повышает надежду на расстояние космических путешествий

Share на Facebook
. Поделиться по электронной почте
Версия для печати

Художественный рендеринг марсохода с искусственной гравитацией. Предоставлено: NASA

Следующее эссе перепечатано с разрешения The Conversation, интернет-издания, посвященного последним исследованиям.

Космические агентства и частные компании уже разработали планы по отправке людей на Марс в ближайшие несколько лет и, в конечном счете, его колонизации. А с растущим числом открытий похожих на Землю планет вокруг ближайших звезд дальние космические путешествия никогда не казались более захватывающими.

Однако людям нелегко выживать в космосе в течение продолжительных периодов времени. Одной из главных проблем дальних космических полетов является транспортировка достаточного количества кислорода для дыхания астронавтов и достаточного количества топлива для питания сложной электроники. К сожалению, в космосе мало кислорода, а большие расстояния затрудняют быстрое восполнение запасов.

Но теперь новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что можно производить водород (для топлива) и кислород (для жизни) только из воды, используя полупроводниковый материал и солнечный свет (или звездный свет) в условиях невесомости, что делает устойчивые космические путешествия — реальная возможность.

Использование неограниченных ресурсов солнца для обеспечения энергией нашей повседневной жизни является одной из самых больших проблем на Земле. Поскольку мы медленно уходим от нефти к возобновляемым источникам энергии, исследователей интересует возможность использования водорода в качестве топлива. Лучший способ сделать это — разделить воду (h3O) на составляющие: водород и кислород. Это возможно с помощью процесса, известного как электролиз, который включает пропускание тока через образец воды, содержащий некоторое количество растворимого электролита. Это расщепляет воду на кислород и водород, которые выделяются отдельно на двух электродах.

Хотя этот метод технически возможен, он еще не стал доступным на Земле, поскольку нам нужна дополнительная инфраструктура, связанная с водородом, такая как станции заправки водородом, чтобы масштабировать его.

Солнечная энергия

Водород и кислород, полученные таким образом из воды , также могут использоваться в качестве топлива на космических кораблях. Запуск ракеты с водой на самом деле был бы намного безопаснее, чем запуск с дополнительным ракетным топливом и кислородом на борту, которые могут быть взрывоопасными. Оказавшись в космосе, специальная технология сможет расщепить воду на водород и кислород, которые, в свою очередь, можно будет использовать для поддержания жизни или для питания электроники с помощью топливных элементов.

Это можно сделать двумя способами. Один из них включает электролиз, как мы делаем на Земле, с использованием электролитов и солнечных элементов , чтобы улавливать солнечный свет и преобразовывать его в ток.

Альтернативой является использование «фотокатализаторов», которые работают, поглощая частицы света — фотоны — полупроводниковым материалом, помещенным в воду. Энергия фотона поглощается электроном в материале, который затем прыгает, оставляя после себя дыру. Свободный электрон может реагировать с протонами (которые вместе с нейтронами составляют атомное ядро) в воде с образованием водорода. Между тем, дырка может поглощать электроны из воды с образованием протонов и кислорода.

Процесс также можно отменить. Водород и кислород можно объединить или «рекомбинировать» с помощью топливного элемента, возвращая солнечную энергию, полученную в результате «фотокатализа» — энергию, которую можно использовать для питания электроники. В результате рекомбинации в качестве продукта образуется только вода, а это означает, что вода также может быть использована повторно. Это ключ к дальним космическим путешествиям.

Процесс с использованием фотокатализаторов – лучший вариант для космических путешествий, так как вес оборудования намного меньше, чем для электролиза. По идее должно работать легко. Отчасти это связано с тем, что интенсивность солнечного света намного выше, а атмосфера Земли не поглощает его в больших количествах на пути к поверхности.

Управление пузырьками

В новом исследовании исследователи сбросили полную экспериментальную установку для фотокатализа в 120-метровую вышку, создав среду, подобную микрогравитации. По мере того, как объекты ускоряются к Земле в свободном падении, эффект гравитации уменьшается, поскольку силы, действующие под действием гравитации, уравновешиваются равными и противоположными силами из-за ускорения. Это противоположно перегрузкам, которые испытывают космонавты и летчики-истребители, когда они разгоняются в своих самолетах.

Исследователям удалось показать, что в этой среде действительно возможно разделить воду. Однако, когда вода расщепляется с образованием газа, образуются пузырьки. Избавление от пузырьков из когда-то образовавшегося материала катализатора важно, так как пузырьки мешают процессу образования газа. На Земле гравитация заставляет пузырьки автоматически всплывать на поверхность (вода у поверхности плотнее пузырьков, что делает их гибкими), освобождая место на катализаторе для образования следующего пузыря.

В условиях невесомости это невозможно, и пузырек останется на катализаторе или рядом с ним. Однако ученые скорректировали форму наночастиц в катализаторе, создав пирамидальные зоны, в которых пузырек мог легко отделиться от кончика и уплыть в среду.

Но остается одна проблема. В отсутствие гравитации пузырьки останутся в жидкости, даже если они были вытеснены из самого катализатора. Гравитация позволяет газам легко выходить из жидкости, что очень важно для использования чистого водорода и кислорода. Без гравитации никакие пузырьки газа не всплывают на поверхность и не отделяются от смеси — вместо этого весь газ остается для создания пены.

Это резко снижает эффективность процесса из-за блокировки катализаторов или электродов. Инженерные решения этой проблемы будут иметь ключевое значение для успешного внедрения технологий в космосе. Одна из возможностей — использование центробежных сил от вращения космического корабля для отделения газов от раствора.

Тем не менее, благодаря этому новому исследованию мы стали на шаг ближе к длительному космическому полету человека.

Первоначально эта статья была опубликована на The Conversation. Прочитайте оригинальную статью.

ОБ АВТОРАХ

Старший преподаватель энергетики Университета Суонси.

Читать дальше

Химия для детей. Как разделить воду на водород и кислород с помощью электролиза

Нам всем говорили, что вода состоит из водорода и кислорода. Но откуда мы на самом деле знаем это? Неужели это влажное вещество, утоляющее жажду и охлаждающее тело в жаркие летние дни, действительно состоит из двух частей?0029 газы ?

Мы пытались разделить воду на кислород и водород с помощью электролиза. Нам удалось это сделать после серии экспериментов, которые оставили у нас еще больше вопросов, чем до того, как мы начали. Что не обязательно плохо — любопытство — отличное состояние обучения! (См. таинственный случай отсутствия кислорода, ниже.)

Вы можете воспользоваться нашими ошибками и провести электролиз быстрым способом. Вот как можно разделить воду на водород и кислород с помощью электролиза. Потом я расскажу вам о том, что мы сделали сначала, что произвело совсем другой газ.

Как разделить воду на водород и кислород

Что вам понадобится

стеклянная или пластиковая ванна
2 резинки
2 пробирки (по возможности с крышками)
двууглекислая сода (1 ст.л.)
графитовые грифели
вода
(мы использовали 6В, примерно как эта)
2 пары зажимов типа «крокодил»
водонепроницаемая лента

Чем вы занимаетесь

Подробные инструкции по установке смотрите в этом видеоролике – эластичная лента идеально удерживает пробирки на месте.

Если вы не можете посмотреть видео, вот его суть: Подсоедините один конец каждого зажима-крокодила к кусочку графита, а другой — к батарейке. Прикрепите концы графита ко дну ванны так, чтобы графит торчал вверх, и поместите перевернутую пробирку на каждый кусок графита (удерживаемый эластичными лентами). Растворите бикарбонат соды в воде и наполните ванну. Наконец, выньте каждую пробирку, наполните ее водой и осторожно поставьте на графит. Любые газы, собранные во время электролиза, заменят воду в трубках, поэтому убедитесь, что нет пузырьков воздуха.

Что происходит

На каждом электроде быстро начинают образовываться пузырьки газа. На отрицательном электроде (катоде) собирается больше газа, чем на положительном (аноде).

Как проверить свои газы

Когда вы соберете достаточное количество газа на каждом электроде, осторожно закройте пробирки крышками (пока они находятся под водой).

Для проверки на водород

Мы предположили, что газ на нашем (отрицательном) катоде был (положительно заряженным) водородом. Водород взрывоопасен. В таких количествах он не разрушит ваш дом, но будет издавать прохладный хлопающий звук в присутствии зажженной щепки. Вы можете услышать это в видео ниже.

Для проверки на кислород

Мы проверяем на кислород светящейся шиной. Если кислорода достаточно, шина воспламеняется. Газ, который мы собрали на нашем аноде, дал кратковременное свечение, которое подтвердило, что это кислород, но после возбуждения от взрыва водорода мы были немного разочарованы. Позже мы произвели намного больше кислорода, используя другой метод — см. ниже видео о нашей повторно зажженной шине.

Как работает электролиз?

Вода представляет собой ковалентную молекулу (h30), удерживаемую общими электронами в ковалентных связях.

Во время электролиза молекулы восстанавливаются на катоде до газообразного водорода и окисляются на аноде до газообразного кислорода.

Чистая вода не проводит электричество, поэтому нам нужно добавить электролит, например бикарбонат соды. (Вы не поверите, сколько веб-сайтов советуют использовать соль. Мы попробовали и получили совершенно другой газ. Подробнее об этом позже.)

Производится вдвое больше водорода, чем кислорода, что отражает молекулярный состав вода.

Вот довольно простое объяснение электролиза воды.

Если вам нужно более подробное объяснение, см. Википедию.

{Большое спасибо, Сара, за то, что указали на мое прежнее недоразумение и сделали этот пост более точным!}

Таинственный случай отсутствия кислорода

(Или что происходит, когда вы используете соль в качестве электролита. )

Прежде чем мы успешно разделили воду на водород и кислород, используя описанный выше метод, мы пытались добавить соль, чтобы помочь нашей воде проводить электричество. И не только щепотку соли. Я решил, что если немного соли немного поможет, то много соли будет еще лучше. (В конце концов, это работает для кристаллов.)

Мы проводим наш электролиз, используя тот же аппарат, что и выше, но на этот раз с насыщенным раствором соли. И вот мы сидели, жадно выискивая наши пузыри водорода и кислорода.

Что случилось? Ну, много на нашем катоде. Газ быстро начал заполнять пробирку. Мы протестировали его и обнаружили, что это водород. А на положительном электроде? Ни единого пузырька газа! Что случилось с кислородом из наших молекул воды?

Ночью я провел небольшое исследование.

Похоже, что во время электролиза раствора хлорида натрия (соли) хлорид натрия распадается на положительном электроде с образованием газообразного хлора и раствора гидроксида натрия. (Нажмите на ссылку, чтобы получить более подробное объяснение.) Хлор легко растворяется в воде, поэтому не будет собираться в виде газа, пока раствор не станет насыщенным и не сможет больше поглощать хлор.

Итак, если наш положительный электрод был занят притяжением хлора, а на катоде собирался водород… что случилось с кислородом? Или в натрий из нашего хлорида натрия (NaCl), если уж на то пошло? По словам химиков, натрий и кислород объединяются, образуя раствор гидроксида натрия. Требовалось дальнейшее расследование.

Мы оставили наш аппарат настроенным — отключенным от батареи — на ночь. Мы решили изучить его на наличие зацепок.

Дальнейшие исследования

Какие изменения произошли в результате электролиза?
Наш солевой раствор приобрел коричневатый цвет. Был ли это растворенный хлор? Сломанный графит? Проржавел зажим-крокодил (который был прикреплен к аноду)?

Фильтрация раствора .
Часть нашего положительного электрода (анода) сломалась, оставив в растворе черные частицы. Мы используем графит в электролизе, потому что это инертный (нереакционноспособный) металл, но, возможно, большое количество произведенного нами хлора вызвало его реакцию? Мы отфильтровали коричневый раствор, чтобы увидеть, остались ли какие-либо нерастворимые частицы. Они этого не сделали. Но мы заметили несколько белых пятен на фильтровальной бумаге — должно быть, хлор, образующийся на нашем положительном электроде, обесцветил бумагу!

Тестирование рН раствора
Мы предположили, что раствор будет слегка щелочным из-за гидроксида натрия. Но когда мы проверили его, мы обнаружили обратное. Он был слегка кислым — как хлор. Мы предположили, что это означает, что раствор должен содержать больше хлора, чем гидроксида.

Еще больше удовольствия от кислорода

Здесь я немного отклоняюсь от темы, но обещал рассказать, как мы создали достаточное количество кислорода, чтобы успешно протестировать его. Идея пришла к нам после перехода к 9 0029 Магия кислорода Шоу в Королевском институте. Я хотел бы поделиться с вами одной из демонстраций, которые мы там видели.

Ведущие спросили, могут ли они одолжить у меня купюру в 10 фунтов, а потом подожгли ее! Вот видео моих пылающих денег.

Магия кислорода Ученые также продемонстрировали, как сделать «зубную пасту для слонов», расщепляя перекись водорода. Мы вспомнили, как когда-то сами делали зубную пасту для слонов. Когда мы вернулись домой, мы решили снова сделать зубную пасту для слонов и использовать светящуюся шину для проверки на кислород.

Когда вы помещаете светящуюся шину в кислород, она снова загорается.

Почему это мой любимый способ заниматься наукой на дому

Как вы понимаете, это была не та демонстрация науки на дому, где мама точно знает, что произойдет и почему. Я изучал химию до шестнадцати лет – почти тридцать лет назад! Я не знал ответов на многие вопросы, возникающие в результате этих экспериментов.

Но незнание того, что произойдет, вызвало у меня любопытство и вдохновило узнать больше, а дети определенно были увлечены моим волнением. И я рад, что мы совершили «ошибку», использовав сначала соль в качестве электролита, потому что иначе мы упустили бы очень интересную науку!

Занимались ли вы в последнее время какой-нибудь интересной наукой?

Вы когда-нибудь расследовали случай отсутствия кислорода?

***

С благодарностью связываюсь здесь:

Подведение итогов за неделю – Странные несоциализированные домашние школьники
Коллаж в пятницу – Доморощенные ученики
The Home Ed Link Up #16 – Adventures in Home Education
Science Sunday – Adventures in Mommydom
Finishing Strong — Starts at Eight

The Hip Homeschool Hop — Hip Homeschool Moms

Промышленное разделение изотопов кислорода перегонкой кислорода

. 2019 окт; 62 (12): 865-869.

doi: 10.1002/jlcr.3798. Epub 2019 2 сентября.

Такехиро Игараси ¹ , Такаси Камбэ ¹ , Хитоши Кихара ¹

принадлежность

¹ Отдел исследований и разработок, Taiyo Nippon Sanso Corporation, Цукуба, Япония.

PMID: 31392740
DOI: 10.1002/jlcr.3798

Такехиро Игараси и др. J Labeled Comp Radiopharm. 2019Октябрь

. 2019 окт; 62 (12): 865-869.

doi: 10.1002/jlcr.3798. Epub 2019 2 сентября.

Авторы

Такехиро Игараси ¹ , Такаси Камбэ ¹ , Хитоши Кихара ¹

принадлежность

¹ Отдел исследований и разработок, Taiyo Nippon Sanso Corporation, Цукуба, Япония.

PMID: 31392740
DOI: 10.1002/jlcr.3798

Абстрактный

¹⁸ Вода с меткой О (вода-¹⁸ O) является широко используемым исходным материалом для меченых ¹⁸ F диагностических агентов в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Традиционно вода-¹⁸ O отделялась от других видов стабильных изотопов кислорода (¹⁶ O, ¹⁷ O) перегонкой воды или перегонкой оксида азота. Однако традиционные методы являются дорогостоящими и могут иметь проблемы с безопасностью. В 2004 году мы разработали первую установку нашего нового процесса разделения изотопов кислорода с помощью криогенной перегонки кислорода, чтобы решить эти проблемы. Чтобы удовлетворить потребности рынка, мы построили вторую установку в 2013 году и третью в 2016 году. В настоящее время мы эксплуатируем три коммерчески жизнеспособные сепарационные установки общей мощностью 600 кг воды-9.0253 18 O в год.

Ключевые слова: Кислород-17; Кислород-18; ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ; вода-18О; дистилляция; разделение изотопов.

термины MeSH

вещества

Новый метод разделения воды для получения чистого водорода

Ингрид Фаделли, Tech Xplore

Электролитическое производство водорода предполагает получение водорода из воды с использованием электроэнергии, которая в идеале должна поступать из возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет и ветер. Хотя этот метод производства водорода может быть очень многообещающим решением для повышения устойчивости, исследователям придется преодолеть несколько ключевых проблем, чтобы он получил широкое распространение.

В недавнем исследовании, представленном в Nature Energy , группа исследователей из Израильского технологического института Технион решила некоторые из этих проблем, представив новый метод расщепления воды, который может улучшить существующие методы производства электролитического водорода. Их исследование черпает вдохновение из одного из их предыдущих исследований фотоэлектрохимического (PEC) расщепления воды, в котором они пытались объединить солнечную энергию и (фото)электролиз воды для получения водорода из солнечного света и воды.

Одной из самых больших проблем, изложенных в этой предыдущей работе, был сбор газообразного водорода из миллионов ячеек PEC, распределенных в солнечном поле. В своем исследовании исследователи из Техниона попытались разработать метод, который мог бы эффективно решить эту проблему.

«Если взять за базовый сценарий фотогальванические (PV) солнечные электростанции, солнечная ферма состоит из миллионов отдельных фотоэлектрических элементов, где ток (и напряжение) собирается от каждого из них в металлическую сетку», — Авнер. Ротшильд, один из исследователей, проводивших исследование, сказал TechXplore. «Это легко с электричеством, но не так с газообразным водородом».

В идеальной солнечной электростанции будущего фотоэлементы должны быть заменены фотоэлектрическими элементами, которые могут производить водород в компоненте, известном как катодное отделение, и кислород в отдельной камере, называемой анодным отделением. Эти два отсека должны быть разделены хотя бы мембраной, чтобы гарантировать, что водород и кислород не смешаются, так как это может вызвать взрыв. Кроме того, газообразный водород должен собираться из каждой отдельной ячейки.

Создание этой установки до сих пор оказалось технически сложным и дорогим, так как требует очень дорогого трубопроводного коллектора. В конечном итоге это сделало нереалистичной реализацию решений по крупномасштабному производству водорода путем расщепления воды ПЭК.

«Мы искали выход из этой сложной ситуации и пришли к идее разделения кислородного и водородного отсеков в ячейке PEC на две отдельные ячейки, чтобы кислород вырабатывался в солнечном поле и выбрасывался в атмосферу. , тогда как водород вырабатывается в центральном реакторе в углу поля», — сказал Ротшильд. «Разделение на две ячейки стало возможным благодаря вставке другого набора из двух электродов, называемых вспомогательными электродами, которые заряжаются и разряжаются одновременно с помощью OH 9.0253 — ионы, участвующие в реакции расщепления воды, тем самым опосредуя ионный обмен между двумя клетками (что необходимо для замыкания электрической цепи)».

коллеги представили прорывной новый подход к архитектуре электролиза воды (электролизеры) и фотоэлектролиза (PEC).Однако этот многообещающий подход создал еще одну проблему регенерации вспомогательных электродов, когда они насыщаются в конце производственного цикла.Исследователи предположили, что электроды можно было менять местами в конце каждого цикла, но это было бы довольно обременительно, поэтому они продолжали искать альтернативные решения.

«Затем мы обнаружили, что когда вы нагреваете вспомогательный электрод в водородной ячейке, после того как он был заряжен (чтобы стать NiOOH), он самопроизвольно выпускает пузырьки газообразного кислорода и восстанавливается до своего исходного состояния (Ni(OH) ₂ ), — сказал Ротшильд. «Это открытие привело к разработке процесса разделения воды E-TAC, который представлен в настоящей работе».

E-TAC, новый метод разделения воды, предложенный Ротшильдом и его коллегами, имеет высокую энергоэффективность 98,7 процента, следовательно, он значительно превосходит обычные электролизеры, которые обычно имеют энергоэффективность от ~ 70 до 80 процентов для современных устройств. Еще одним преимуществом E-TAC является то, что он производит водород и кислород последовательно, в то время как в большинстве других электролизеров они производятся одновременно. В конечном итоге это устраняет необходимость в мембране, разделяющей газообразные водород и кислород, что значительно упрощает конструкцию и сборку элементов, а также их эксплуатацию и техническое обслуживание.

«Потенциально это может привести к значительной экономии капитальных и эксплуатационных затрат, что приведет к разработке экономичной технологии разделения воды, которая может конкурировать с SMR (паровой конверсией метана), предлагая дешевый водород без выбросов CO ₂ , при условии, что электричество поступает из возобновляемых источников, таких как гидроэнергетика, солнечная энергия или энергия ветра», — сказал Ротшильд.

При обычном электролизе воды водород и кислород всегда образуются одновременно в катодном и анодном отделениях соответственно. Отсеки расположены как можно ближе друг к другу, чтобы свести к минимуму электрические омические потери, и разделены мембраной во избежание создания взрывоопасной среды H ₂ /O ₂ смесь.

«Катод восстанавливает воду, генерируя водород (молекулы H ₂) и ионы гидроксида (OH ^—) посредством реакции, известной как HER (реакция выделения водорода)», — сказал Ротшильд. «Ионы ОН ^— мигрируют к аноду через электролит и через мембрану, где они окисляются посредством ОВР (реакции выделения кислорода). Вместе эти две реакции (ГВР и ОВР) завершают реакцию расщепления воды: 2Н ₂ O 2H ₂ + O ₂ .»

При обычном электролизе воды две электрохимические реакции, описанные Ротшильдом, связаны как во времени, так и в пространстве, поскольку они происходят одновременно, в одной и той же ячейке и в непосредственной близости , Более того, эти характеристики одинаковы независимо от того, применяется ли процесс к щелочным электролизерам или электролизерам с ПОМ. Изображение, показывающее разницу между традиционным подходом к расщеплению воды (щелочной электролиз) и методом разделения воды E-TAC, предложенным исследователями. Кредит: Дотан и др.

В отличие от этого традиционного подхода к электролизу воды, процесс разделения воды, разработанный исследователями, разделяет реакции HER и OER, которые вместо этого происходят в разное время и потенциально в разных частях устройства. Таким образом, вместо того, чтобы быть непрерывным, E-TAC можно описать как «периодический процесс» с двумя циклами, первый из которых генерирует водород электрохимически, а второй — кислород посредством спонтанной химической реакции.

«Мы помещаем катод (тот же самый катод, который используется в щелочном электролизе) и анод (который отличается от анода в обычном электролизе) в электролитическую ячейку и пропускаем ток между ними», — сказал Ротшильд. «Катод вырабатывает водород посредством реакции HER, точно так же, как это происходит в случае обычного электролиза воды, но анод делает совершенно другое. Анод, по сути, заряжается, поглощая OH ^— ионы, которые образуются на катоде и постепенно превращаются из Ni(OH) ₂ (гидроксид никеля) в NiOOH (оксигидроксид никеля). на катод щелочных батарей (например, Ni-MH батарей) во время их зарядки Это говорит о том, что он может хорошо работать в течение многих циклов, как и в щелочных батареях

Однако иногда зарядка анода в Процесс E-TAC необходимо прервать, потому что, если он будет перезаряжен, он может начать генерировать кислород.Поэтому, когда заряд превышает определенный уровень, исследователям необходимо ограничить напряжение, подаваемое на клетки, чтобы избежать возможных взрывов, вызванных когенерация кислорода и водорода

«Чтобы продолжить процесс E-TAC, нам необходимо регенерировать заряженный анод (NiOOH) обратно в исходное состояние (Ni(OH) ₂)», — объяснил Ротшильд. «Мы делаем это, повышая его температуру, тем самым увеличивая скорость спонтанной химической реакции между заряженным анодом и водой, которая высвобождает кислород и регенерирует анод обратно в исходное состояние».

Техника, разработанная Ротшильдом и его коллегами, предполагает использование тепла для управления химической реакцией, в результате которой образуется кислород, поскольку скорость реакции замедляется при низких температурах и увеличивается при высоких температурах. Генерация водорода происходит при низкой температуре или температуре окружающей среды, а генерация кислорода при высоких температурах около 95 градусов Цельсия. Вот почему исследователи решили назвать его процессом E-TAC, что означает электрохимически-термически активированный химический процесс.

«В лабораторных испытаниях для проверки концепции, представленных в нашей статье, мы вручную перемещали анод из холодной камеры (т. е. стеклянного стакана, наполненного щелочным водным раствором при температуре окружающей среды) в горячую камеру (т. е. химический стакан, но нагретый до 95 градусов Цельсия), так что разделение между генерацией водорода и кислорода было не только вовремя, но и на месте», — пояснил Ротшильд. «Однако в реальной промышленной системе мы предвидим другой сценарий, при котором два электрода (анод и катод) и неподвижны (не движутся), тогда как ячейка, в которой они находятся, последовательно заполняется холодными или горячими растворами электролита. »

Разделение производства водорода и кислорода, которое устраняет необходимость в мембране, разделяющей две разные камеры внутри электролитических ячеек, приводит к существенной экономии по сравнению с традиционными методами электролиза. На самом деле герметизация мембраны, как правило, является дорогостоящей, а также усложняет общий производственный процесс. Мембрана в обычных системах требует воды высокой чистоты и постоянного обслуживания, в которых нет необходимости в E-TAC.

Кроме того, метод, разработанный Ротшильдом и его коллегами, полностью исключает риск летучих столкновений между кислородом и водородом, а также последующих взрывов. С другой стороны, в традиционных системах этот риск все еще присутствует, поскольку мембрана может порваться или ее уплотнение может сломаться.

«В настоящее время использование мембран также ограничивает давление при производстве водорода», — сказал Ротшильд. «E-TAC делает мембрану ненужной, что облегчает производство водорода при гораздо более высоком давлении и устраняет некоторые из высоких затрат на позднее сжатие водорода. Более того, в новом предложенном нами процессе кислород производится в результате самопроизвольной химической реакции между анод и вода, без использования электрического тока. Эта реакция устраняет потребность в электричестве при производстве кислорода и повышает энергетическую эффективность с ~70 до 80 процентов при использовании обычных методов до беспрецедентного 98,7 процента».

Техника, разработанная Ротшильдом и его коллегами, может снизить эксплуатационные расходы на устойчивое производство водорода и затраты на оборудование. Исследователи подсчитали, что затраты на производство оборудования на основе E-TAC составят примерно половину затрат на существующие технологии.

«Изобретенный нами процесс представляет собой концептуальный прорыв в разделении воды, и, учитывая преимущества, которые он предлагает, он может изменить правила игры и привести к новой технологии производства водорода из воды без CO ₂ выбросов, которые могли бы конкурировать с SMR в производстве чистого водорода и обеспечить переход от ископаемого топлива к чистому водородному топливу», — сказал Ротшильд. под названием H ₂ Pro, с миссией разработки и распространения новой технологии разделения воды, основанной на методе E-TAC. Они надеются вскоре коммерциализировать эту технологию, увеличивая электроды и ячейки, испытания генераторов водорода на основе процесса разделения воды E-TAC, оптимизация схемы их работы и исследование производства водорода под высоким давлением.

«Мы также планируем провести дальнейшие академические исследования для изучения новых электродных материалов и применения передовых аналитических методов для понимания корреляции между составом электрода и микроструктурой и его функциональными свойствами, чтобы разработать следующее поколение Ni(OH) _{2 Электроды на основе} для нашего процесса разделения воды E-TAC», — сказал Ротшильд. «Наша цель — повысить их производительность (чтобы мы могли запускать более длительные процессы) за счет быстрой зарядки и регенерации, чтобы обеспечить высокую скорость производства водорода».

Узнать больше

Исследователи совершили прорыв в процессе производства водородного топлива

Дополнительная информация: Разделение выделения водорода и кислорода с помощью двухэтапного электрохимико-химического цикла для эффективного общего разделения воды. Nature Energy , DOI: 10.1038/s41560-019-0462-7

Avigail Landman et al. Фотоэлектрохимическое разделение воды в отдельных кислородных и водородных ячейках, Nature Materials (2017). DOI: 10.1038/nmat4876

Информация журнала: Природные материалы , Энергия природы

Цитата : Новый метод разделения воды для получения чистого водорода (2 октября 2019 г.) получено 2 октября 2022 г. с https://techxplore.com/news/2019-09-water-splitting-technique-hydrogen.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Дыхание под водой – метод разделения растворенных газов

1. Введение

Проект Дыхание под водой началось, когда я набирал шприц через тонкую иглу. Я заметил появление пузырьков воздуха в шприце.

Извините, ваш браузер не поддерживает встроенные видео, Вы все еще можете скачать фильм и смотрите его в своем любимом видеоплеере или попробуйте версия для старых веб-браузеров. Как вариант, просто промокните для себя, чтобы повторить эксперимент.

Это было захватывающее открытие. Я понял, что вода дегазировалась и отделилась от растворенного воздуха. Рыбы дышат этим же воздухом. Я решил, что хочу понять это и исследовать. Я понял, что можно дышать растворенным в воде воздухом.

Целью проекта ~~является~~ разработка устройства, позволяющего человеку дышать воздухом, извлеченным из воды . Другими словами, цель проекта — объяснить физический механизм дегазации воды и построить эффективную дизайн для снабжения человека пригодным для дыхания здоровым свежим воздухом под водой. Построить это. Протестируйте его и выведите на рынок.

14 лет спустя, это умопомрачительно, чтобы оглянуться назад и увидеть, как это изменило мир… от водолазного снаряжения до фрекинга и того, что это вызвало.
Научная статья опубликовано в России в открытом доступе 18 летний папа.

2. Методология

У проекта есть определенная цель, поэтому я искал и изучал в разных источниках только конкретную информацию по теме.

Конструкция устройства для разделения компонентов природной воды ~~пока абстрактна. Прибор пока разрабатывается на теоретическом уровне~~ .

Эксперимент: Способ получения и проверки информации о растворении газов описан в 4. Дегазация воды, раздел 4.3 Advance.

3. Вводная информация

3.1 Законы природы

Закон Дальтона: — физический закон, гласящий, что полное давление, создаваемое однородной смесью газов, равно сумме парциальных давлений отдельных газов. Парциальное давление газа — это давление, которое он оказал бы, если бы все другие газы в смеси отсутствовали.; Принцип заключается в том, что каждый газ в смеси газов оказывает давление пропорционально процентному содержанию газа и независимо от присутствия других присутствующих газов. Его также называют законом парциальных давлений.
Закон Генри: — химический закон, гласящий, что количество газа, растворяющегося в жидкости, пропорционально парциальному давлению газа над жидкостью при условии, что между жидкостью и газом не происходит химической реакции. Он назван в честь Уильяма Генри (1774–1836), английского химика, впервые сообщившего об этой связи.; Масса газа, который растворяется в растворе, прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа над раствором.; Давление газа над раствором пропорционально концентрации газа в растворе.; Когда газ находится в контакте с поверхностью жидкости, количество газа, которое перейдет в раствор, пропорционально парциальному давлению этого газа. Простое объяснение закона Генри заключается в том, что если парциальное давление газа в два раза выше, то в среднем в два раза больше молекул попадет на поверхность жидкости за данный интервал времени, и в среднем в два раза больше будет захвачено и перейти в раствор.; Для газовой смеси закон Генри помогает предсказать количество каждого газа, которое перейдет в раствор, но разные газы имеют разную растворимость, и это также влияет на скорость. Константа пропорциональности в законе Генри должна учитывать это.; Например, в процессах газообмена при дыхании растворимость углекислого газа примерно в 22 раза больше, чем кислорода при контакте с тканями человека.
Принцип Бернулли: — это утверждение о сохранении энергии в форме, полезной для решения задач, связанных с жидкостями. Для невязкой, несжимаемой жидкости при установившемся течении сумма давления, потенциальной и кинетической энергии на единицу объема постоянна в любой точке.; Принцип Бернулли гласит, что по мере увеличения скорости движущейся жидкости давление внутри жидкости уменьшается.
Закон Бойля: — это принцип, согласно которому при постоянной температуре объем замкнутого газа изменяется обратно пропорционально его давлению.

3.2 Вода и газы

Природную воду следует рассматривать как раствор газа с балансом воды и газов.
Бондаренко Н. Ф. — Гак Ю. З.: Электромагнитные явления в природных водах. Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат 1984, стр.7

Это означает, что растворение газов в воде уменьшается с повышением температуры и увеличивается с парциальным давлением над раствором. Вода 293,15К содержит такое количество газов: азота 16,84 мг/л, кислорода 90,07 мг/л, аргон 0,43 мг/л, углекислый газ 0,36 мг/л.

3.3 Кавитационный и центробежный насос

Жидкость испаряется, когда ее давление становится слишком низким или ее температура слишком высокой. Эта проблема связана с насосами низкого давления. Газовое заедание центробежного насоса — это состояние, при котором корпус насоса заполнен газами или парами до такой степени, что крыльчатка больше не может контактировать с достаточным количеством жидкости для правильной работы. Рабочее колесо вращается в газовом пузыре, но не может нагнетать жидкость через насос. Это может привести к проблемам с охлаждением уплотнений и подшипников насоса.

Центробежные насосы сконструированы таким образом, что их корпуса насосов полностью заполняются жидкостью во время работы насоса. Большинство центробежных насосов все еще могут работать, когда небольшое количество газа скапливается в корпусе насоса, но насосы в системах, содержащих растворенные газы, которые не предназначены для самовентиляции, должны периодически удаляться вручную, чтобы гарантировать, что газы не накапливаются в насосе. кожух.

3.4 Дыхание человека

3.4.1 Механика дыхания

Вентиляция: Движение воздуха в легкие и из легких; Воздух перемещается из области более высокого давления в область более низкого давления; Давление обратно пропорционально объему
Внешнее дыхание: Газообмен между воздухом в легких и кровью; Транспорт кислорода кровью и углекислого газа в легких
Внутреннее дыхание: Газообмен между кровью и тканями; Транспорт кислорода в тканях и углекислого газа в крови
Легочные объемы
Дыхательный объем: Объем вдыхаемого или выдыхаемого воздуха при нормальном вдохе или выдохе – около 500 мл
Резервный объем вдоха: Количество воздуха, вдыхаемого с силой после вдоха нормального дыхательного объема — около 2500
Резервный объем выдоха: Количество воздуха, принудительно выдохнутого после выдоха нормального дыхательного объема – около 1000 мл
Остаточный объем: Объем воздуха, остающийся в дыхательных путях и легких после самого сильного выдоха — около 1500 мл

Остаточный объем	Жизненная емкость
(около 1,5 л)	Резервный объем выдоха (около 1 л)	Дыхательный объем около 0,5 л	Резервный объем вдоха (около 2,5 л)

Емкость легких
Объем вдоха: Дыхательный объем плюс резервный объем вдоха
Функциональная остаточная емкость: Резервный объем выдоха плюс остаточный объем
Жизненная емкость: Сумма резервного объема вдоха, дыхательного объема и резервного объема выдоха
Общая емкость легких: Сумма резервных объемов вдоха и выдоха плюс дыхательный объем и остаточный объем
Минутная и альвеолярная вентиляция
Минутная вентиляция легких: Общее количество воздуха, поступающего в дыхательную систему и выходящего из нее в минуту в состоянии покоя 7–9 л
Частота или частота дыхания: Число вдохов в минуту в состоянии покоя 14–18
Анатомическое мертвое пространство: Часть дыхательной системы, где не происходит газообмена
Альвеолярная вентиляция: Сколько воздуха в минуту поступает в отделы дыхательной системы, в которых происходит газообмен

3.

Физические принципы газообмена
Диффузия газов через респираторную мембрану: зависит от: толщины мембраны, коэффициента диффузии газа, площади поверхности мембраны и парциального давления газов в альвеолах и крови.
Взаимосвязь между вентиляцией легких и кровотоком в легочных капиллярах: Повышенная вентиляция легких или усиление кровотока в легочных капиллярах увеличивает газообмен.; Физиологический шунт представляет собой деоксигенированную кровь, возвращающуюся из легких.

Воздух	Газы в %
	О ₂	СО ₂	Н ₂
атмосферный	20,92	0,04	79.04
альвеолярный	14,1	5,6	79,7
выдыхаемый	16,3	4,0	79,3

Градиенты диффузии кислорода и углекислого газа
Кислород: Поступает из альвеол в кровь. Кровь почти полностью насыщается кислородом при выходе из капилляра; Кислород перемещается из тканевых капилляров в ткани
Углекислый газ: Переходит из тканей в тканевые капилляры; Переходит из легочных капилляров в альвеолы

3.4.3 Дыхание под водой

Революция в истории дайвинга произошла в 1943 году. Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян изобрели первый рабочий аппарат с открытым контуром дыхания. Погружение со сжатым воздухом или другой газовой смесью, хранящейся в баллонах, используемых дайвером (Акваланг). Существует 2 типа аквалангов: с открытым и закрытым циклом дыхания (системы с открытым дыхательным контуром выбрасывают весь использованный воздух, популярные для рекреационного дайвинга).

Системы с замкнутым дыхательным циклом — это системы, в которых вдыхаемый воздух возвращается в систему дыхания и после поглощения углекислого газа и добавления кислорода снова используется для дыхания. Такие системы использовались до появления систем с открытым контуром и использовались военными водолазами, которые старались избегать пузырьков, которые можно было обнаружить на поверхности.

Вода не является естественной средой для человека. Основными ограничивающими факторами являются:

Необходимо дышать
Гидростатическое давление

Чтобы дольше выжить под водой, нужно устранить эти ограничения.

4. Дегазация воды

Интенсивное отделение растворенных газов от природной воды.

4.1 Оборудование

Эксперимент

Объем шприца 20 мл или более
иглы (разного диаметра)
термометр
мера объема отделенного газа (капиллярная трубка)
пипетка
бак с водой

Наблюдение

Газированная вода

4.2 Принцип

Гипотеза эксперимента: Большая разница между давлением в игле и шприце приводит к большему объему извлекаемого газа.
Гипотеза наблюдения: Жидкий раствор воды, газов и других веществ имеет внутреннюю структуру. Таким образом, выделение газов зависит от большего количества факторов, чем просто парциальное давление и температура.

4.3 Предварительный

Эксперимент

Раковина для шприца
Впуск воды, низкое давление в шприце — почти вакуум, кавитация
Поступление воды, низкое давление в шприце — повышение давления, кавитация
Повышение давления, уменьшение объема пузырьков
Повышение давления, уменьшение объема пузырьков
Конец, газ теперь находится в газовой фазе

Измерение объема отделенного газа
Значения обозначений
Оценка и интерпретация

Наблюдение

Наблюдение за поведением раствора в различных условиях.

4.4 Результаты

Используя этот примитивный метод, мы можем выделить 1% растворенных газов в газовую фазу. Мы видим, что большая разница давлений (использование тонкой иглы) дает не лучший эффект, чем быстрое введение воды без иглы.

1-я гипотеза была опровергнута доказательствами. Из воды можно извлечь ровно столько воздуха. Перепад давления перестает быть фактором при определенном пороге.

2-я гипотеза была установлена. Процесс дегазации зависит от множества условий. Содержание инородных тел — «конденсирующиеся» ядра для газов, свободная поверхность жидкости, ее движение, материал резервуара. Мы видим, что абразивные материалы увеличили скорость дегазации. Абразивные материалы имеют большую свободную поверхность, на которой могут конденсироваться газы. Вводное изменение парциального давления газов над объемом раствора выделяемых газов за время линейно зависит от свободной поверхности воды.

5. Прибор

5.1 Параметры

Дыхание человека: Общее количество воздуха, поступающего в дыхательную систему и выходящего из нее в минуту, в состоянии покоя и при нормальном давлении 7-9 л
Мы можем получить из воды 1% растворенных газов в газовую фазу, поэтому нам необходимо дегазировать не менее 700-900 л воды в минуту, чтобы обеспечить человека дыхательными газами на уровне.
Гидростатическое давление и стресс увеличивают потребности организма в кислороде. Глубина может увеличить количество воздуха, необходимого организму, до такого уровня, что никакая помпа не сможет справиться с этим. Но существуют еще системы с замкнутым циклом дыхания, в которых вдыхаемый воздух возвращается в дыхательный контур, а после поглощения углекислого газа и добавления кислорода воздух снова может быть использован для дыхания. Такая комбинация приборов может максимально увеличить ограниченное время работы водолазов.
Объем растворенных в воде газов, которые мы можем разделить, зависит от температуры и давления газов над поверхностью воды.

5.2 Центробежный насос

Нам нужен сильный поток, более низкое давление и низкое потребление энергии. Эжекторный центробежный насос является лучшим типом насоса для этой цели.

5.3 Схема

Всасывающий
1-й центробежный насос
Резервуар для дегазации — Центр низкого давления
Турбина центробежная разделительная
Газ
2-й центробежный насос
Дегазированная вода

5.

Подача воздуха для дыхания под водой.
Очистка воды путем эффективного извлечения растворенных загрязняющих веществ, таких как метан, этан и хлор, и получения их в процессе.

6. Заключение

Цели проекта еще не завершены. Прибор, способный подавать дыхательный газ человеку, извлеченному из воды, помогая при этом движению под водой, равен 9.0563 еще не реальность, но, вероятно, сделан первый шаг к ее реализации.

Количество энергии в батареях будет первым ограничивающим фактором для использования этого прибора под водой.

Его преимущество в том, что решаются две проблемы. Первый — это подача воздуха, а второй — упрощенное движение водолаза или экипажа подводной лодки.

Различные модификации аппарата могут использоваться в различных отраслях промышленности, где необходима дегазированная вода или где важны растворенные газы.

Новая технология получения чистого водорода из расщепленной воды

Наука —

org/Person»> Шалини Саксена — 21 сентября 2014 г. 20:00 UTC

В какой-то момент в будущем для заправки автомобиля может потребоваться заправка автомобиля.

Oak Ridge National Lab

Постоянное беспокойство по поводу глобального потепления стимулировало работу над альтернативными источниками топлива, снижающими выбросы. Водород является привлекательным, экологически чистым топливом. В настоящее время большая часть водорода поступает из переработки ископаемого топлива, при которой в качестве побочного продукта образуется углекислый газ. Однако электролиз воды производит водород без выброса парниковых газов при условии, что электричество, используемое в процессе, поступает из возобновляемых источников энергии.

В настоящее время предпочтительным методом производства водорода является так называемый электролизер с протонообменной мембраной (PEME). В них используется полимерная мембрана, которая позволяет протонам перемещаться между растворами с различным зарядом, разделяя при этом отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод. Поскольку два газа, водород и кислород, производятся на разных электродах, мембраны также разделяют их, что позволяет легко собирать водород.

К сожалению, PEME дороги, потому что они требуют катализаторов из драгоценных металлов. Хотя более высокие энергетические нагрузки в некоторой степени компенсируют стоимость этих катализаторов, эти нагрузки могут привести к одновременному присутствию водорода, кислорода и каталитических частиц, что приводит к образованию активных форм кислорода (АФК), разрушающих мембраны. Нагрузки низкой мощности не так эффективны, потому что скорость производства кислорода и водорода аналогична скорости, с которой эти газы диффундируют через мембрану. В результате вместо чистого водорода вы получаете опасную смесь двух газов.

Недавно исследователи разработали систему, которая ограничивает смешивание газов и более эффективно использует катализаторы из драгоценных металлов. Ученый представил то, что они называют «электронно-связанным протонным буфером» (ECPB), который производит газообразные водород и кислород в отдельных отсеках. Чтобы разделить производство этих газов, они использовали химическое вещество, которое может быть загружено водородом за счет потери двух электронов и приобретения двух протонов на электроде. Позже химическое вещество может быть перенесено в отдельный отсек для окисления за счет присоединения двух электронов, что приводит к самопроизвольному выделению водорода.

Этот разделенный подход имеет много преимуществ: он позволяет производить водород при атмосферном давлении с повышенной скоростью, ограничивая при этом производство водорода внутри электролитической ячейки и сводя к минимуму производство кислорода в целом, что снижает деградацию мембраны.

Химический медиатор, который они использовали, называется кремневольфрамовой кислотой (H ₄ [SiW ₁₂ O ₄₀]). На аноде вода расщепляется на кислород и протоны; протоны остаются в растворе, где они могут двигаться к катоду. Там электроны и протоны передаются посреднику, который затем может быть перемещен в отдельную камеру, где он окисляется, выделяя газообразный водород.

Загрузка медиатора водородом была протестирована в герметичной электролизной ячейке, содержащей анод из платинового или угольного войлока и угольный катод. Исследователи обнаружили, что восстановленную форму медиатора можно легко перенести в герметичную реакционную колбу, где металлическая фольга может катализировать выделение водорода.

Катализаторы из драгоценных металлов на основе углерода обеспечивают наибольшую скорость производства водорода с Pt / C, что приводит к скорости выделения водорода в 30 раз выше, чем в современных системах на основе мембран. Кроме того, эффективность опосредованного электрохимического процесса, которая измеряется путем сравнения ввода и вывода энергии, оказалась на 16 процентов выше, чем при испытании процесса без посредника. Его общая эффективность составила 63 процента, что соответствует современным мембранным системам. Также было обнаружено, что медиатор стабилен в течение более чем девяти циклов. В совокупности это говорит о том, что эта система может быть более рентабельной, чем нынешние PEME.

Новосибирские ученые разработали эффективные фотокатализаторы для выделения кислорода из воды | | Infopro54

Киснева вода | Блог Ecosoft

Розчинений кисень в природних водах

Що таке киснева вода?

Від чого залежить розчинність кисню?

Вміст кисню у воді

Чи може людина дихати шлунком?

для чего это нужно делать и как

Каким образом происходит насыщение воды кислородом

Зачем необходимо насыщение воды кислородом

Как понять, что необходимо провести насыщение воды кислородом

Основные методы насыщения воды кислородом

Насыщение воды кислородом своими руками

Устройство насыщения воды кислородом

Эжектор для насыщения воды кислородом

Вода | Tervisliku toitumise informatsioon

Потребность в воде

Потребность в воде зависит от множества физиологических и связанных с деятельностью обстоятельств:

При нормальном питании основное количество воды поступает с пищей (ок. 1–1,2 литра):

Содержание воды в продуктах:

Что еще полезно знать о воде:

Кислород в составе питьевой воды

Ученые Институтов катализа и неорганической химии СО РАН разработали эффективные фотокатализаторы для выделения кислорода из воды

Метод изготовления кислорода из воды в нулевой гравитации повышает надежду на расстояние космических путешествий

Солнечная энергия

Управление пузырьками

ОБ АВТОРАХ

Читать дальше

Химия для детей. Как разделить воду на водород и кислород с помощью электролиза

Как разделить воду на водород и кислород

Что вам понадобится

Чем вы занимаетесь

Что происходит

Как проверить свои газы

Для проверки на водород

Для проверки на кислород

Как работает электролиз?

Таинственный случай отсутствия кислорода

Дальнейшие исследования

Еще больше удовольствия от кислорода

Почему это мой любимый способ заниматься наукой на дому

Промышленное разделение изотопов кислорода перегонкой кислорода

принадлежность

Авторы

принадлежность

Абстрактный

Похожие статьи

использованная литература

ССЫЛКИ

термины MeSH

вещества

Новый метод разделения воды для получения чистого водорода

Дыхание под водой – метод разделения растворенных газов

1. Введение

2. Методология

3. Вводная информация

3.1 Законы природы

3.2 Вода и газы

3.3 Кавитационный и центробежный насос

3.4 Дыхание человека

3.4.1 Механика дыхания

3.

3.4.3 Дыхание под водой

4. Дегазация воды

4.1 Оборудование

Эксперимент

Наблюдение

4.2 Принцип

4.3 Предварительный

Эксперимент

Наблюдение

4.4 Результаты

5. Прибор

5.1 Параметры

5.2 Центробежный насос

5.3 Схема

5.

6. Заключение

Новая технология получения чистого водорода из расщепленной воды

Наука —