Управляемый генератор СО2

[ssupr]

Итак, случилось то, что должно было случится. В скобках замечу, случается это рано или поздно со всеми пользователями дешевых CO2-приблуд типа тетровского оптимата или цеодва-старт - надоело. Причем надоело все: и пшикать по утрам (вариант - кидать таблетку) и мыть, блин, эту мембрану и покупать эти баллончики/таблеточки - а их еще найти надо, а в ароване нужно что-то еще заказывать, а то совсем накладно. В общем, надоело. А тут еще и сомнения взяли - ну уж очень мало этого газа в стакан помещается, а увеличить - ни-ни. Не, ну можно пшикать ДВА раза, только некому
Слышу крики доброжелателей: баллонную систему! Панацея! Уря! Ну да, на 72л - баллон. Который стоит с прибамбасами так, что лучше я себе банку побольше сделаю за эти деньги. Или потенциальную бомбу в жилую комнату, если подешевле и попроще.

Короче, встал передо мною выбор проблемы. Граничных условий было четыре:
1. Размеры устройства. Чисто по географическим причинам генератор должен быть маленьким, просто ставить некуда.
2. Долговременность. Ну, понятно, не каждый день, но и каждую неделю/две перезаряжать тоже быстро надоест.
3. Управляемость. Чтобы как минимум, включался/выключался по таймеру - ну какой смысл гнать ночью углекислый газ, да и с условиями 1 и 2 как-то вяжется и меньшие размеры и долговременность от этого зависят. А включать/выключать руками...
4. Дешевизна и простота реализации.

В общем, условия непростые. И полез я уму-разуму набираться на просторы всемирной помойки, Интернетом гордо именуемой. Из всего многообразия выбора, решений оказалось всего два, но вариантов!!! Брагу я отмел сразу - хотя п.4 вполне выполняется, но с остальными условиями совсем плохо. Осталось помедитировать над химическими генераторами а-ля аппарат Киппа, цеомат и т.д. В теории все смотрелось совсем не плохо - с целью упрощения и уменьшения размеров был выбран вариант сода+лимонная кислота (уксус, а тем более соляная или, упаси боже, серная кислота требуют промывочной бутылки, да и неохота ингридиенты искать дальше ближайшего супермаркета), подача компрессором, компрессор от таймера - красота! Настораживало только то, что детального описания РАБОТАЮЩЕЙ конструкции как-то не находилось. В основном рассказывалось о том, что запустил, работает и... тишина. Или короткое сообщение - не получилось, мол. С большим интересом изучил эпопею VladHNet , но у него все-таки система не автоматическая, да и уход в конце-концов от соды в сторону поташа как-то не вдохновлял - не представляю, где его брать.
Итак, начались эксперименты. Первая схема была вполне классической и выглядела так:



Ввиду п.1 использовались ПЭТ-бутылки по 0.5л. Не мудрствуя лукаво с вычислением пропорций я взял 100г лимонки и очень приблизительно 100г соды. Как и следовало ожидать, первый блин получился комом. Из экономии объема, я сделал насыщенный раствор лимонной кислоты, что очень скоро привело к забиванию клапана и генерация СО2 прекратилась где-то через час. Промыв клапан и доведя концентрацию раствора до 1/2 удалось добится более приемлимых результатов, но тут всплыла (вполне ожидаемо, конечно) пресловутая корка. Да, я помню письмо VladHNet на тему "Корка побеждена!", но тут все дело в динамике процесса. Пока я просто игрался не пытаясь отрегулировать подачу CO2 все шло замечательно - в бутылке с содой весело пузырилась сметанообразная масса, которая действительно не мешала реакции, правда запаса реагентов хватало часов на 5. Но стоило мне поставить на выход регулятор (зажим от капельницы) и счетчик пузырьков (от той же капельницы) и выставить один пузырек в секунду (что очень много для моей банки) как ситуация изменилась. Редко падающие капли кислоты (примерно одна в 2-3 минуты) продалбливали в соде колодец, сама сода сбивалась в плотный комок и на второй день я обнаружил, что вся кислота оказалась в бутылке с содой.
Катастрофы удалось избежать только благодаря любезному предупреждению одного из коллег по несчастью в одной из веток аквафорума. С предосторожностями сапера, выкручивающего взрыватель у немецкой мины-лягушки, с бутылки была снята крышка, поле чего она была отнесена в ванну, где любопытствующим домочадцам было продемонстрировано шоу, под названием "ошибка сапера" с последующим коллективным мытьем кафеля.

Из результатов данного опыта были сделаны соответствующие выводы и от использования сухой соды было решено отказаться. Однако использованию содового раствора мешало то известное обстоятельство, что сода весьма плохо растворяется - в смысле, в насыщенном растворе ее очень мало. Расчеты показали, что при данных объемах я могу получить те же 10-15г CO2 с одной зарядки, что и с баллона оптимата (11г), что совершенно меня не устраивало. Искать поташ по прежнему не хотелось, поэтому следующий эксперимент проводился с теми же 100г соды, но залитыми примерно 300 мл воды. Предполагалось, что по мере расхода соды из раствора он перестанет быть насыщенным и начнет растворятся осадок. Сама конструкция тоже претерпела изменения - обратный клапан был вынесен из бутылки, а на ввод кислоты нацеплена иголка от инсулинового шприца - с целью уменьшить рамеры капли и сделать таким образом процесс более равномерным.



К моему глубокому удивлению, результат данного эксперимента практически ничем не отличался от предыдущего. Т.е. на второй или третий день вся кислота оказалась в бутылке с содой. Пиротехнических эффектов удалось избежать, но легкое покачивание бутылки (со снятой крышкой, разумеется) вызвало бурное и длительное пузыряние смеси, что показывало наличие достаточно большого количества не прореагировавших компонентов.
И вот тут меня осенило!
Все очень просто - рядом ведь стоит постоянно вибрирующий, хотя и малошумный (спасибо братьям китайцам) Атман АТ-1500. Так пусть вибрирует с пользой! Благо, чудо китайской техники достаточно миниатюрное - компрессор был примотан скотчем к бутылкам и... все заработало!

Ну, или почти все. Новой проблемой стала управляемость. Да, запускалась реакция в течении минуты, но вот останавливаться не хотела ни в какую! Мало того, днем расход кислоты был очень небольшим, зато утром я обнаруживал, что за ночь уходило до 1/3 объема! А компрессор-то ночью выключен... Ну, да, все вполне понятно - в бутылке с содой имеется избыточное давление СО2, которому деваться в общем-то некуда, только в аквариум... Со скоростью 10-15 пузырьков в минуту... Но ведь и в бутылке с кислотой - тоже давление, а компрессор назад воздух-то не выпускает! (Не понимаю, нафига на них вешают обратные клапаны?) Т.е. СО2 стравливается потихоньку в аквариум, а вместо него потихоньку капает кислота, но вибрации уже нет, поэтому и газ не выделяется.

После непродолжительного массирования мозговых извилин через макушку, родился третий и окончательный вариант устройства:





Прицип работы следующий - краник, установленный на свободном конце тройника служит для регулировки давления в бутылке с кислотой и стравливания избыточного давления после выключения компрессора. В свою очередь, после того, как давление в бутылке с кислотой становится меньше, чем в бутылке с содой, CO2 из последней начинает выходить в первую т.к. обратный клапан отсутствует. Включение/выключение происходит в течении одной минуты. Данное устройство работает на одной зарядке уже 3 недели (12 пузырьков в минуту), уровень кислоты понизился примерно наполовину.

Вот, собственно, и конец истории . Ах, да, забыл про реактор... Ну, грех было не использовать стакан от оптимата. Берем пластмассовое яйцо от киндерсюрприза - половинка идеально входит в стакан - делаем много маленьких дырочек и одну побольше, в центре, в которую вставляем распылитель, к которому, в свою очередь, подключаем шланг от генератора. В патрубок, предназначенный тетрой для впрыскивания углекислого газа подводим струйку воды (в глухом конце акваэлевской флейты делаем дырочку, вклеиваем трубочку, на которую одеваем шлангочку) и "слабопроточный" реактор готов.

[ssupr]

Мдя... К сожалению, эксперимент пришлось прекратить, точнее он сам прекратился. Впрочем, исключительно по моей небрежности: я не расчитал объемы жидкостей и вчера игла от шприца оказалась в содовом растворе, что закономерно привело к тому, что при выключении компрессора оный раствор погнало в бутылку с кислотой. Причем погрешность составила каких-то 20-30 мл, что удивительно, учитывая, что основным измерительным инструментом был граненый стакан - раритет, понимаешь . На самом деле, нужды в таком количестве воды в бутылке с содой не было, но я зачем-то пытался влить ее побольше, наверное, чтобы в случае неудачи с растворением осадка пропузыряло хоть немного дольше.
Короче, вот выводы, полученные из данного эксперимента:
1. Зарядка была произведена 5 декабря, система благополучно проработала до 7 января, т.е. 34 дня. Остатка кислоты хватило бы еще на несколько дней, соды, же было явно больше, чем нужно.
2. На протяжении этого периода работа была стабильной, расход кислоты РАВНОМЕРНЫМ.
3. Примерно 20 дней система работала совершенно автономно (до этого проводились всяческие эксперименты с производительностью, которые были прекращены после того, как рыба чуть не отправилась к праотцам. Все, однако, обошлось, хотя анциструсы после этого слегка повредились умом и стали жрать эхинодорус )
4. Не подлежит сомнению, что при использовании средств измерений, отличных от стакана и наличии желания (а у меня его нет, как и средств измерений ) возможно увеличить время работы устройства на одной зарядке в указанных объемах и с указанной производительностью до 2х месяцев. Если же использовать бОльшие объемы...
5. Некоторой проблемой является все-же способ регулировки выхода - вскрытие показало, что зажим от капельницы раскатал трубку в гофрированный блин, что, однако, не помешало работе устройства при производительности 12 пузырьков в минуту, но может быть проблемой при попытке установить меньшую производительность. С другой стороны - при работе с максимальной производительностью этой проблемы нет. Я попробовал таки при новой зарядке присобачить краник из нержавейки, но он тоже оказался не герметичным и газ вместо того, чтобы идти в акву, благополучно сифонил через краник в атмосферу.
6. Собственно, считаю данный агрегат хорошим (простым, маленьким и дешевым) решением для небольших аквариумов.

[ssupr]

Вот обещанные фотографии (извиняюсь за низкое качество)



Общий вид генератора - 1



Общий вид генератора - 2



Генератор с реактором и другими прибамбасами.



Пробка от бутылки с содой



Пробка от бутылки с кислотой.

[ssupr]

Несколько замечаний об изготовлении устройства.

Используемые компоненты:

ПЭТ-бутылка 0.5л 2шт
Трубка стеклянная 3см 4шт (намучился я с ними, но просто ничего другого под рукой не было. Позднее обнаружил, что стержень от гелевой ручки замечательно подходит и клеется не в пример лучше)
Капельница 1шт
Тройник для воздуха 1шт
Краник для регулировки воздуха 1шт
Обратный клапан 1шт (лучше всего использовать клапан такого типа - остальные слишком тугие)
Компрессор 1шт
Скотч 0.5м
Клей "Цианопан-Е" 1тюбик
Шприц одноразовый 1мл (инсулиновый) 1шт

Обшие затраты - в пределах 20грн, причем самая дорогая деталь - компрессор. Впрочем, он у меня был

Самая сложная часть работы - изготовление крышек. Но об этом уже столько писалось, что смысла еще раз разжевывать нет никакого. Замечу только, что вся герметизация делалась цианопаном - держит замечательно, а вот попытка зачем-то добавить силикона внутрь крышки ни к чему не привела - как справедливо было не раз отмечено, к пластмассе он не липнет.

Ну, вот, пожалуй, и все. Будут вопросы - с удовольствием отвечу

[ssupr]

Сообщение от vladHNet_2

Тут Вы немного ошибаетесь, на буферность раствора, находящегося над содой это никак не влияет.

Ну, дык я и не писал, что влияет на буферность . Я писал, что БУФЕРНОСТЬ не влияет на процесс, т.к. выделение газа в акву зависит от его давления в бутылке, от которого, в свою очередь зависит поступление кислоты. Понятно, что часть газа растворяется в растворе соды, но давление это не увеличивает и кислота продолжает поступать до тех пор, пока не исчерпается буфер. Объемы там маленькие, поэтому и "лишний" расход небольшой.

Сообщение от vladHNet_2

ЗЫ. Кениец, насчет буферности Вы правы, но кто знает, ведь мне по причине жабы так и не приходилось насытить р-р соды, а возможно именно р-р над сухой фракцией соды в комплексе с вибрацией дает лучший результат, нежели генератор наполненный сохой фракцией соды с той-же вибрацией. Пойду на АГУ, спрошу у shurae по этому поводу.

Мне тоже интересно, что об этом безобразии скажут химики На мой непросвещенный взгляд, компрессор просто перемешивает раствор соды со всей сопутствующей гадостью и делает возможным ее растворение при уменьшении концентрации за счет реакции с кислотой.

Сообщение от vladHNet_2

2 ssupr: еще раз Вам низкий поклон за внедрение вибрации, если все и далее будет пучком, то на поташе подобный девайс и вправду можно будет заряжать на сроки до года. Давайте подождем некоторое время, по мере которого Вы будете выкладывать свои наблюдения. Тогда и можно будет судить, что к чему.

Мое опасение кроется в том, что Вы генерите ОЧЕНЬ малые обьемы газы, как поведет себя эффект вибрации, если за короткое время в системе будет появляться БОЛЬШОЕ кол-во цитрата - это еще стоит проверить.... быть может Кениец проявит желание?

Вадим.

Ну, зарядил еще раз - будем посмотреть. На этот раз воды в бутылке с содой меньше, примерно 200мл, кислота меньшей концентрации, чем в прошлый раз - тоже 200мл. Хотя, конечно, интересно было бы попробовать в больших объемах и с большей производительностью - но негде. Из самых общих соображений понятно, что при увеличении объема, мощности вибрации рано или поздно может не хватить. Что касается увеличения производительности, то в одном из своих экспериментов я убрал зажим полностью - естественно работая "на эквивалент" - в трехлитровую банку с водой. Производительность была несколько пузырей в секунду - не считал. За ночь вся кислота ушла, соды в осадке чуть-чуть осталось, но кислота прореагировала полностью - никаких "эффектов сапера" утром не наблюдалось. Да, компрессор в этом случае ессно не выключался.

[ssupr]

Сообщение от Кениец

А теперь рацпердложение, которое я ещё не успел испытать:
Использовать в правой ёмкости воду, в левой - сухие смеси соды и лимонки. В смесь добавить несколько таблеток гидроперита. Он медленно разлагается на компоненты, одним из которых является вода. В результате выделения воды, реакция будет происходить и внутри смеси, в результате чего образующаяся на поверхности корка будет разрываться.

Меня в этом варианте смущает низкая управляемость процесса. Понятно, что без воды реакции не может быть, но насколько хватит той воды, что поступает в смесь? А атмосферная влажность? А если учесть, что одним из продуктов реакции "сода + лимонка" тоже является вода, то как бы не получить цепную реакцию

[Кениец]

ssupr с тем же успехом, ИМХО, можно принимать во внимание пары лимонной кислоты

[Кениец]

Сообщение от vladHNet_2

Мое опасение кроется в том, что Вы генерите ОЧЕНЬ малые обьемы газы, как поведет себя эффект вибрации, если за короткое время в системе будет появляться БОЛЬШОЕ кол-во цитрата - это еще стоит проверить.... быть может Кениец проявит желание?

К сожалению, пока не могу

Ещё по поводу способа перемешивания - когда делал эксперименты, была мысль, но не испробовал.
Вариант был такой: окунуть внутрь бутылки загерметизированную вибру от мобилки

[Skif]

Сообщение от Кениец

.... окунуть внутрь бутылки загерметизированную вибру от мобилки

Ну тогда уж может лучше внутри бутылки на резинке подвесить магнит, а поверх бутылки намотать котушку. На нескольких транзисторах собирается мультивибратор который будет дёргать этот магнит Вот вам ещё одна идея для удачного убивания свободного времени.

[VladHNet]

Сообщение от ssupr

Мне тоже интересно, что об этом безобразии скажут химики

Пожалуйста. Вот краткая история моей консультации у профессионального химика shurae (aqa.ru)
Дабы добиться легкой читаемости много текста и формул опущено,
оставил только суть:

Рассматривается внесение кислоты в водный раствор соды, как у автора ветки.

Сообщение от shurae

Если одна кислота слабее другой, то она не будет вытеснять её из соли.
Поскольку лимонная кислота по третьей ступени (РН>6.4) такая же по силе, как угольная, она не будет её вытеснять из соды. То есть из лимонной кислоты будет образовываться не нейтральная (средняя) соль - Na3C6H5O7, - а кислая соль, в которой один атом водорода не замещён на натрий - Na2HC6H5O7, то есть:
H3C6H5O7 + 2NaHCO3 = Na2HC6H5O7 + 2H2O + 2CO2

О! Теперь все ясно! Значит меня не зря душила жаба, глядя как ЗАЛИВАЯ лимон. к-ту с р-р соды последний отдавал КРОХИ СО2. Ведь на производство единицы обьема газа в этом случае требовалось на треть более к-ты ну и тот газ поглощался буфетом р-ра. И этот процесс будет продолжаться, пока РН р-ра не станет ниже 6.4? А как только РН снизится, СО2 будет высвобождаться от каждой капли к-ты нездоровыми обьемами? Я правильно понял?

Сообщение от shurae

В целом да.

Может сухая сода + вибрация будет лучше?

Сообщение от shurae

А как же! Воды-то при этом минимальное количество.

Когда льем к-ту в соду, в последней к-та пробивает "колодец" и начинает скапливаться на дне банки. Как Вы думаете, вибрация компрессора при внесении к-ты в сухую соду поможет избежать накопления озера к-ты на дне, обрушивая в нее соду? Я понимаю, что вопрос на уровне догадок и это нужно пробовать, просто хочу знать, каковы и Ваши предположения.

Сообщение от shurae

Вибрация должна помогать в этом, несомненно, а дальнейшая конкретика, как всегда зависит от очень многих параметров (вибрационной мощности компрессора, места его закрепления, устойчивости бутылки и т.д. и т.п.)

Из опыта я помню, что при вибрации в сухую, более мелкая вракция старается опуститься на дно, в то время как более крупная - на поверхность. Не станет ли это преградой, когда безусловно более крупные "сгустки" цитрата станут на пути каплям к-ты к соде, оказавшейся в нижних слоях? Как с этим бороться?

Сообщение от shurae

Мелкая вибрация совсем посуху вами описана правильно.
Но ведь тут ещё и жижица присутствует... К тому же не факт, что более мелкая сода имеет меньшую плотность (даже насыпную) по сравнению с более крупным цитратом.
В общем всё равно всё в области предположений и догадок.

Вот собственно вывод, которые хочется делать из данного общения:
Данное решение "вибрацию" неприменно следует опробовать по сухой соде.
Это несомненно даст большую производительность на старте и лучшую линейность
отдаваемых обьемов газа на всем сроке эксплуатации порции соды. Детали прояснятся
лишь после практической обкатки. Если "вибра" не хуже покажет себя "по сухому" -
очень скоро эта методика займет первое место среди иных способов получения СО2.

Вадим.

[Vasnecov]

Ой, ребята, а мои 5 копеек можно?
Столько проблем.... А почему не пойти от обратного? На идею натолкнула автокормушка Почему не сыпать мелкими и соотвественно дозированными порциями сухую щелочь/кальций/етс в жидкий раствор кислоты, или наоборот, сухую кислоту в жидкую щелочь? Автоматика там копеечная, использовать к примеру можно шаговик

ПыСы. При получении патента прошу ссылаться и учитывать в доле (с) Vasnecov

[Vasnecov]

Ссупр - с тебя внедрение и мне

[Кениец]

Кормушки дорогие.
Паять контроллер шаговика - не каждый осилит. Уже обсуждали

[Vasnecov]

Кеня, пересчитай на стоимость балонной системы, тем более с пыхы контроллером
Шаговик - согласен, НО, к примеру у нас в городе готовые наборы есть на радиорынке, даже спаянные. сам набор - около 30-50 гривен, не говоря о том. что при желании всегда можно найти знакомого твоего знакомого, который это сделает за ту же сумму.

[Starcomputer]

А кто знает, как влияет давление на реакцию сода + кислота + вода ?
Многие подобные реакции прекращаются при повышении давления.
Т.е. если это так, то: прочный сосуд, отмерянные количества, выход через редуктор и дальше самоуправляемая реакция - при повышении давления до определенного уровня реакция прекратится, при падении давления возобновится.
Химики, отзовитесь !!!

[Кениец]

Если и прекращается, то при очень высоком давлении. У меня при попытке зажать наглухо выхлоп, сорвало трубку.