Бутыль среднего давления как абсолютно безопасный источник СО2


Новичок




30
Тверь
6 час. назад
Бутыль среднего давления как абсолютно безопасный источник СО2
Во избежание холивара «а баллоны лучше!» сразу скажу — я с этим совершенно согласен. И баллон у меня есть. Но после рождения детей жена в категорической форме потребовала убрать из квартиры этот потенциально опасный предмет. Сейчас пустой баллон валяется на лоджии, а я изобретаю альтернативные безопасные способы подачи СО2.
1. брожением. Достоинства — 1 л смеси мне бы хватило на 5 дней, и обошлись бы эти 50 г СО2 всего в 5 рублей.
Недостатки — принципиальная нерегулируемость процесса с сильной зависимостью от температуры. То есть регулировка подачи газа может производиться только изменением размеров колокола, а сделать нормальный колокол я не смог. Да и вообще, ничего у меня не забродило. То ли вода не та, то ли дрожжи хреновые. На этом тема закрылась.
2. Аппарат Киппа на кислоте с содой. Строго говоря, в аппарате Киппа один компонент обязательно должен быть твердым! Никакие растворы и суспензии не допускаются из-за неравномерности реакции. Если используется суспензия бикарбоната, то обязательно нужна мешалка! Ни в одной из описанных в инете конструкций ее нет, и попытка реализации у меня пошла по принципу: «сначала было тихо, потом процесс пошел так лихо»… И гейзер «виски с содовой» в потолок. Потолок покрасил, тему закрыл.
3. экзотический вариант, предложенный на одном далеком форуме — бутылка с минералкой, куда втыкается игла шприца. Достоинств много, недостаток один ,но мощный — 80-рублевой бутылки БонАквы мне хватило на один день. Пришла очевидная мысль «дешевле самому газировку делать». И тут меня осенило, как Архимеда. Именно! Засыпать в ту же бутыль соду ,добавить одномоментно кислоты, и дальше подавать полученный СО2 в аквариум. Основное достоинство — полная стабильность, безопасность и регулируемость процесса. Бутылка от БонАквы держит весьма большое давление - до 8 атмосфер без потери формы (проверял, накачивая велонасосом с манометром). Но она всего 2 литра. Тот 3-литровый резервуар, что у меня на фото — больше 3 атм подавать уже боюсь. Бутыль не лопнет, но теряет форму - раздувает сужение в середине. Увы, бутыли 5 л от негазированной воды давление не держат вообще — уже на 2 атм у них выпячивает днище.
В общем, экспериментировал я долго, боролся с утечками, менял краны и т. п. Что получилось в итоге - на фото. В бутыли сода (в избытке) и 100 мл воды. Вентиль, кран и 2 сгона с муфтой между ними — это шлюз для заливки кислоты. 50 мл концентрированного раствора (80 г кислоты ,вода до 120 мл) покупной лимонки (кристаллогидрат) дают 2 атмосферы, то есть 12 г СО2 — на день работы. Увы ,перезаправлять систему приходится ежедневно ,но это не сложнее, чем рыб покормить ,и занимает столько же времени — открутить верхний вентиль, залить стаканчик кислоты, закрутить вентиль, открыть нижний кран. Вот и все. Кстати ,наверху раньше тоже стоял кран, но кислота быстро делает их негерметичными. Вентиль на резине с регулируемой силой затяжки надежнее.
На вентиле висит счетчик пузырьков от системы переливания крови. Игольчатого вентиля я не достал, поэтому регулировка осуществляется сантехническим, но хорошим вентилем (клапан и седло — притертый металл). Впрочем, скоро он вообще будет не нужен.
Изюминка в пробке ,навинченной на бутыль. Как выяснилось, загерметизировать штуцер в стандартной пластмассовой пробке невозможно. Нарезанная на штуцере резьба при затяжке гайкой оторвалась, холодная сварка и силиконовый герметик не прилипают к такому пластику. Тут меня осенило еще раз, и я купил «Нарзан» в стеклянной бутыли с металлической (вот оно!) пробкой с резьбой. Нарзан выпил, бутылку выкинул ,а к пробке эпоксидкой приклеил штуцер. Насмерть. Никаких утечек.
А, забыл. Почему все собирается на сантехнике. Она без проблем держит и 2, и 4 атмосферы, абсолютно герметична. И относительно недорога.
Окончательная подача в аквариум через реактор, предложенный тут на форуме — шприц, надетый на выход фильтра.
Итог — в ручном режиме система вполне работоспособна. 2 атмосферы (12 г) на 250- литровый аквас в режиме 1-2 пузырька в секунду хватает на 11 часов, dKH 7, pH 7,4, и не меняется. То есть весь СО2 сразу поглощается растениями (которые на 9 часу покрываются пузырьками кислорода). Но в автономном пока не работает.Почему ? Из-за падения давления в бутыли расход уменьшается, и приходится 3-4 раза за день его регулировать.
Варианты усовершенствования
1. поставить пропановый редуктор (лягушку) на выход. У него давление на входе 0,3 — 7,5 атмосфер — то, что надо. На выходе, правда, низковатое — 20-60 мбар — это всего 60 см водного столба. Впрочем, возможно, и этого хватит. Регулировать такое низкое давление можно будет стандартным аквариумным вентилем для компрессора. И можно будет подключить электромагнитный клапан с таймером. (у меня есть, от омывателя. Увы, не держит он 2 атмосферы, поэтому сейчас не у дел. Но 0,5 атм уже держит).
2. Перейти с лимонки на уксусную кислоту. Себестоимость СО2 получается в полтора раза ниже. Но заливать кислоту через шлюз некомфортно — крайне воняет уксусом. Но можно сделать бутыль с кислотой, присоединенную герметично гибким шлангом (через вентиль). Тогда заправка будет выглядеть так: поднять бутыль вверх, слегка открутить вентиль, залить сколько надо, контролируя процесс по давлению, закрыть вентиль , вернуть бутыль на место.
В общем, разработка установки продолжается.
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 13:48:52#2303935

Свой на Aqa.ru




1346 64
Киров (Кировская область)
7 час. назад
хз-хз. громоздко слишком. про аппарат киппа тут все не раз разжовано, народ их тысачами юзает и доволен. зачем изобретать велосипед? зачем уходить от баллона что б в итоге к нему же и вернутся только в такой вот корявой форме? убери баллон на лоджию, антресоль, ещё куда нить. заправляй в 2 раза меньше, но это, по-моему, изврат.
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 13:56:16#2303940

Советник




Я онлайн!

5077 1144
Москва
3 мин. назад
artvhm
Так там будет минимальное кол-во жидкой фракции, как следствие давление будет не высоким и оно будет постоянно падать.

Разве давление зависит от количества жидкой фракции? Если жидкой фракции есть хоть сколько нибудь, то давлние постоянно, пока жидкость не кончилась. И завсит только от температуры: при 20 градусах - около 50 атм, прри 29 - около 70. Давдение зависит от количества только если температура привышает критическую 31 градус. Ну и проблемы бывают, если жидкая фракцмя занимает весь объем. Но такого всегда можно избежать.
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 20:13:35#2304093

Свой на Aqa.ru




648 132
Belarus Mogilev
8 час. назад
Наверно artvhm имел в виду не перелив, а периодическое подключение к большому баллону - "передув", без жидкой фракции.
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 21:37:16#2304142

Свой на Aqa.ru




648 132
Belarus Mogilev
8 час. назад
Все варианты "надуть и стравливать" не обеспечивают стабильности подачи, давление падает.

50 мл концентрированного раствора (80 г кислоты ,вода до 120 мл) покупной лимонки (кристаллогидрат) дают 2 атмосферы, то есть 12 г СО2 — на день работы.

Да там похоже свистит во все щели.
Попробовал посчитать - цифры не сходятся.
80 г кислоты +120 мл воды дают около 160 мл раствора.
50 мл этого раствора - это не 12 г, а 15,6 г СО2.
Из 50 мл этого раствора получится 8,7 л СО2. Что даст давление в бутылке 4,35 атмосфер, а не 2.

Изменено 20.11.16 автор oltrew
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 22:04:30#2304152

Свой на Aqa.ru




821 370
Энгельс
4 час. назад
FerrumCat
Если используется суспензия бикарбоната, то обязательно нужна мешалка! Ни в одной из описанных в инете конструкций ее нет, и попытка реализации у меня пошла по принципу: «сначала было тихо, потом процесс пошел так лихо»… И гейзер «виски с содовой» в потолок. Потолок покрасил, тему закрыл.

Может и не стоило мешалку добавлять? И без неё норм работает.
Если боитесь разгона со временем, сделайте дросселирование раствора лимонной кислоты на выходе иголкой от шприца, так работает на меньшем давлении, но вылазит другая проблема, дешёвые обратные клапаны на очень слабом давлении начинают пропускать, и реакция встаёт. А вообще сильный разгон с «виски с содовой» в потолок возможен, если вы решили кран например от капельницы использовать на выходе, когда резко падает давление в содовой бутылке и туда заливает почти всю лимонку сразу.
Первую сборку делал бесклапанной версии, с краном от капельницы, кислота ушла в соду часа за полтора, но всё лишнее давление ушло через трубки, крышки не сорвало, мб где и травил ещё. Пересобрал с обратными клапанами и краном из зажигалки, герметизировал все соединения под давлением супер клеем, работает больше 2-х лет. Сейчас начал травить по резьбе крана, стёрся от постоянных верчений, видимо.

Никакие растворы и суспензии не допускаются из-за неравномерности реакции.

А вы шланг подачи кислоты до дна бутылки сделали? Чтобы она прямо в соду впрыскивалась? Или она у вас лилась сверху на слой воды?

Я до сих пор не могу понять, зачем народ качает киппа до 1.5 атмосфер и выше? Сжал разок бутылку, какое-то давление появилось, со2 начал поступать, всё, хватит! Регулируем подачу, через час смотрим, давление устаканится, опять регулируем подачу и всё, дальше можно даже не трогать кран, перезаправляй кислоту и соду и радуйся. Мне писали, что на давлении ниже 1 атм работает не стабильно. У меня их 4 шт, и все работают на давлении, на котором бутылки без особых усилий можно продавить рукой, не верю, что мне 4 раза так повезло.

Изменено 17.11.16 автор AquaNoob
2016-11-17 добавлено 17/11/2016 22:45:42#2304167

Новичок




30
Тверь
6 час. назад
oltrew

чем хороша сантехника - все соединения на фторопластовой ленте и проверены мыльным раствором. Все герметично. 1 атмосфера, оставленная с вечера, дает 1 атмсоферу утром. А насчет недобора давления - вот это главное увы лимонной кислоты. Стехиометрия раекции не соблюдается. Ее константы диссоциации сильно уменьшаются от ступени к ступени, поэтому по второму иону водорода реакция еще как-то идет ,а по третьему иону водорода реакция вообще не идет. Получается "полутороосновная" кислота. С уксусной все намного лучше - там стехиометрия четкая. И уксус дешевле.
насчет не обеспечения равноменрности подачи - да, главная проблема. Думаю над редуктором.

Изменено 18.11.16 автор Daxel
2016-11-18 добавлено 18/11/2016 09:59:38#2304237

Свой на Aqa.ru




648 132
Belarus
8 час. назад
Получается "полутороосновная" кислота.

Т.е. вместо 9 л СО2 должно получаться 4,5? И давление 2 вместо 4?
Это легко проверить опытным путем. Пожертвую немного кислоты на проверочную реакцию.
2016-11-18 добавлено 18/11/2016 17:11:55#2304427

Свой на Aqa.ru




648 132
Belarus
8 час. назад
Проверка химической реакции
Бутылка 0,5 л.
Лимонная кислота (моногидрат) 5 г завернута в бумажную "конфету".
Сода 10 г (с избытком).
Вода 20 мл.
Расчетное давление 5*0,6286/1,8 = 1,7461/0,5 = 3,5 кг/см2

Бросаю "конфету" в бутылку и закручиваю крышку. Через пару минут взбалтывания манометр показывает 3,6 кг/см2. Весы неточные, до грамма, значит, кислоты было немного больше 5 г.

Вывод: трехосновность лимонной кислоты не влияет на расчетный результат реакции. Возможно, влияет на скорость.
FerrumCat, может сода не пищевая, а кальцинированная? (объясняло бы)
2016-11-20 добавлено 20/11/2016 15:35:26#2305093

Новичок




30
Тверь
6 час. назад
Еще как влияет. константа диссоциации лимонной кислоты по третьей ступени 4*10-7, а угольной кислоты 4,3*10-7, то есть они практически одинаковы, что означает, что кислоты "по силе" равны, то есть лимонная кислота по третьей ступени угольную вообще не вытесняет из растворов ее солей (на самом деле тут сложнее и есть нюансы, связанные с эффектами удаления CO2 из области реакции). И еще нюанс: как легко заметить, поскольку объем продуктов реакции больше объема исходных веществ, то повышение давления в реакции:
3NaHCO3+H3(C6H5O7)<>Na3(C6H5O7)+3H2O+3CO2(газ)
приводит к сдвигу равновесия влево, то есть с повышением давления реакция тормозится.
Тут вообще очень много нюансов. При первом запуске бутыль заполнена воздухом, то есть в ней получается не чистый СО2, а смесь, и давление этой смеси больше, чем у чистого CO2. Вода в бутыли растворяет CO2, что тоже существенно снижает достигаемое давление, и чем воды меньше, тем лучше. Я пробовал залить 1,5 литра воды на 50 г соды, рассчитывая, что раствор будет работать как аккумулятор, постепенно отдавая СО2 - вообще ни хрена не получилось. Давление выше 1 атм не поднималось, а при снижении давления ничего не выделялось (ну, почти ничего). Впрочем, на основании общеизвестного опыта это можно было ожидать - когда вы открываете бутылку с газировкой, то часть СО2 резко выделяется, но очень много остается - пузыри идут еще долго, и это при нулевом избыточном давлении.
Была у меня идея написать программу, учитывающую все нюансы:
концентрации соды и кислоты
равновесие на каждой ступени реакции
растворимость газа в реакционном растворе
температуру
влияние давления
но я решил, что лучше разрабатывать техническую сторону перехода на уксусную кислоту.
про кальцинированную соду я уже думал - она весьма хорошо расторима в воде ,и можно было бы работать не с суспензией, а с насыщенным раствором,что гораздо технологичнее, но она дороже, и СО2 в ней намного меньше ,то есть экономически невыгодно.
В идеале хорошо бы взять серную кислоту (электролит) и больше не думать про константы диссоциации, но тогда начнутся проблемы с коррозией металлических деталей.
P.S. oltrew, вам респект за эксперименты. Критерий истины - практика.
2016-11-21 добавлено 21/11/2016 10:52:10#2305346

Новичок




30
Тверь
6 час. назад
А вообще за выходные родилась идея: подцепить к схеме еще бутыль на 3 литра, (реакционная первая, вторая доп. резервуар). Давление не нужно более 2-2,5 атм, за световой день давление будет падать не до нуля, а до 1 атм, и в таком диапазоне пропановый редуктор будет работать вполне стабильно, что позволит держать на выходе стабильный расход. Если давление довести до 3 атм, то одной заправки хватит уже на три дня, а это вполне нормальный результат.
2016-11-21 добавлено 21/11/2016 10:59:12#2305350

Новичок




30
Тверь
6 час. назад
Очень интересная идея! Запишу в память как направление развития.
насчет баллона... Жена с ужасом глядела на мои опыты и спросила " а если рванет?" но тут я сразу поднял ее на смех, заявив ,что взрыв бутылки с газировкой никакого ущерба ни обстановке, ни мирному населению не нанесет по определению.
2016-11-22 добавлено 22/11/2016 10:17:39#2305726

Свой на Aqa.ru




648 132
Belarus Mogilev
8 час. назад
FerrumCat
взрыв бутылки с газировкой никакого ущерба не нанесет по определению

Там же не газировка, а каша из соды и цитрата натрия - забрызгает полоток, стены.
Попадалово на косметический ремонт. Если только прятать в тумбочку.
2016-11-22 добавлено 22/11/2016 11:44:55#2305750

Создать новую темуБыстрый ответ