Фуфломицин? Учёные рассказали, защитят ли нас ионизаторы и очистители воздуха от коронавируса
По данным ВОЗ, дезинфекция всего и вся — самая действенная защита от CoViD-19. Однако тревожным людям сложно ограничиться только этой рекомендацией. Особенно когда в Интернете много рекламы альтернативных средств защиты: ионизаторов воздуха, УФ-ламп и т.д. Разбираемся, есть ли от всего этого польза.
Ультрафиолетовая лампа (УФ)
Фото © Shutterstock
Каждый, кто лежал в больнице, сталкивался с кварцеванием. Кварцевание — это процесс обеззараживания помещения через облучение ультрафиолетом. Свет в спектре УФ с определённой длинной волны (205–315 нанометров) разрушает ДНК многих видов бактерий, грибков и даже вирусов. Недавнее исследование показало, что УФ-дезинфекция эффективна против 97,7% патогенных микроорганизмов в хирургических отделениях.
Звучит многообещающе, но! Каждый, кто лежал в больнице, также знает, что кварцевание никогда не проводится в присутствии пациентов.
И на то есть веские причины. В указанных волнах ультрафиолет пагубно влияет не только на клетки микробов, но и на клетки человеческого организма.
— При очень длительном воздействии УФ-излучение вызывает дегенеративные изменения клеток кожи, фиброзной ткани и кровеносных сосудов. Это приводит к преждевременному старению кожи, фотодерматозам и актиническому кератозу. Ещё одно долговременное неблагоприятное последствие — это воспалительная реакция глаз. В самых серьёзных случаях может развиться рак кожи и катаракта, — вот что пишет о влиянии УФ на людей ВОЗ. Как следствие, к домашнему кварцеванию стоит относиться с большой осторожностью. Ну и не надеяться, что оно эффективно против CoViD-19.
Впрочем, в погоне за выручкой производители УФ-ламп идут на самые неожиданные ухищрения. Компания PhoneSoap, например, выпускает мини-солярии для смартфонов, очков и других небольших аксессуаров. Они закрытые и не выпускают УФ-излучение наружу, поэтому безопасны. Однако стоит понимать, что любая УФ-дезинфекция в разы медленнее, чем химическая.
Чтобы убить микробы на смартфоне светом, потребуется 15–30 минут. На обработку гаджета спиртом уйдёт минута.
Ионизаторы воздуха
Фото © Shutterstock
Ионизация — ещё одно явление, которому сегодня часто приписывают чуть ли не магические свойства. Попробуем объяснить принцип его работы, не углубляясь в дебри физических терминов и формул.
Воздух состоит из мельчайших частиц — молекул и атомов. Им можно придать заряд. Заряженные частицы называются ионами. Ионы бывают с положительным зарядом (катионами) и отрицательным (анионами). Так вот, ионизаторы придают частицам отрицательный заряд. Отрицательно заряженные молекулы имеют свойство притягиваться к молекулам с положительным зарядом. После ионизации в помещении положительный заряд остаётся только у заземлённых предметов. Считается, что вызванное ионизацией движение молекул прибивает бактерии, грибки и пыль к поверхностям, с которых их легко удалить тряпкой.
Хорошо всё на бумаге, да забыли про овраги.
Первым о профилактических свойствах ионизации задумался советский биофизик Александр Леонидович Чижевский. Свои эксперименты с так называемой люстрой Чижевского, допотопным ионизатором, учёный начал ещё в 1931 году. Он считал, что ионизация воздуха позитивно сказывается на здоровье людей и животных.
Однако научное сообщество СССР эксперименты Чижевского высмеяло. Известно, что Климент Тимирязев теорию биофизика счёл бредом. Более современные исследования показывают, что если ионизированный воздух и оказывает на человека положительное влияние, то это влияние — плацебо. К похожему выводу привёл и анализ всех исследований по теме за 80 лет.
Что, впрочем, не мешает производителям ионизаторов зарабатывать на CoViD-19. Наибольшей популярностью сегодня пользуются портативные устройства от Mobework и InfoThink, которые можно носить на шее как медальон или подключать к ноутбуку по USB. Специалисты считают, что портативные варианты бесполезны на 100%, поскольку на открытом пространстве ионизаторы практически не работают.
Озонаторы
Фото © Shutterstock
Озоновая пушка — это, пожалуй, самое опасное альтернативное средство «защиты» от CoViD-19. Во-первых, продавцы оных устройств ведут очень агрессивные рекламные кампании, в которых лихо жонглируют фактами в свою пользу. Во-вторых, озонаторы могут нанести серьёзный вред здоровью незаметно для человека. Но для начала, как водится, минутка ликбеза.
Озон — это модифицированная версия кислорода, которая содержит не два атома кислорода, а три. Отсюда и обозначение этого вещества — O3. В природе чаще всего образуется во время молний. Мощные электрические разряды расщепляют молекулы кислорода на атомы, часть из которых рекомбинирует в озон. Генераторы работают по тому же принципу.
Сам по себе озон токсичен. Но в малых объёмах токсичность не опасна. А вот в больших… Вообще, в промышленности О3 используется для дезинфекции воздуха, воды, белья, цистерн, бассейнов и не только. В ряде случаев озон заменяет популярную хлорку.
Озон на самом деле справляется со многими известными микроорганизмами и является одним из самых мощных антисептиков в принципе. Некоторые ресурсы даже утверждают, что озон эффективен против коронавирусов вроде MERS и SARS.
К слову, опираясь на этот факт и на то, что структура CoViD-19 похожа на структуру других коронавирусов, продавцы озонаторов часто вводят людей в заблуждение.
— Доказано, что озон убивает коронавирус SARS, и, поскольку структура нового коронавируса 2019-nCoV практически идентична структуре коронавируса SARS, можно с уверенностью сказать, что он также будет работать с новым коронавирусом, — гласит один из сайтов производителя озонаторов. Вестись на это не стоит: нет ни одного исследования, подтверждающего эффективность O3 против CoViD-19.
Зато хватает трудов, согласно которым высокая концентрация озона вредит человеку. Продолжительный контакт с озоном вредит лёгким и кровеносной системе. Газ вызывает раздражение слизистых, кашель, одышку, головокружение, повреждение обонятельных луковиц и даже отёк лёгких.
Наиболее уязвимы перед газом астматики и люди с другими хроническими заболеваниями органов дыхания. Самое коварное в О3 то, что побочные эффекты он вызывает с большой задержкой после отравления.
Несмотря на потенциальную опасность, озонаторы свободно продаются в Интернете. В том числе и на маркетплейсе AliExpress. И спрос на устройства, судя по данным Google Trends, за последнее время сильно вырос. Наибольшее число запросов по слову «озонатор» пришлось на неделю с 29 марта по 4 апреля. Месяц назад россияне интересовались озонаторами почти в три раза меньше.
Очистители воздуха
Фото © Shutterstock
С начала пандемии производители очистителей воздуха отмечают резкий всплеск продаж. Логика людей понятна. Если зараза передаётся воздушно-капельным путём, значит, воздух надо чистить. Но вылавливают ли воздушные фильтры CoViD-19?
Работают очистители воздуха максимально просто. Они всасывают воздух в помещении, пропускают через фильтр, а после выдувают обратно.
На фильтре оседают мелкие частицы. В основном пыль. Хотя некоторые вендоры утверждают, что и микроорганизмы. Наверняка известно только то, что очистители воздуха помогают пережить сезоны цветения аллергикам и упрощают быт астматиков.
Но перед коронавирусом такие устройства пасуют. В первую очередь потому, что люди в основном заражаются, не просто вдыхая воздух в доме, а от человека к человека. Когда, например, один чихает или кашляет на другого. Вот если бы больной чихнул прямо в очиститель, то какой-то эффект, может быть, и был бы. Да и то вряд ли. CoViD-19, скорее всего, не застрянет даже в самых продвинутых фильтрах HEPA. Как утверждают специалисты, частица коронавируса в среднем меньше 0,3 мкм. А именно пылинки такого размера и больше способны задерживать фильтры HEPA. Впрочем, не все согласны с таким тезисом. Нужны конкретные исследования с CoViD-19. Их, понятное дело, до пандемии ещё никто не проводил.
А что на этот счёт говорят российские учёные?
Фото © Shutterstock
До разговора с Александром Леонидовичем Гинцбургом, директором Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Н.
Ф. Гамалеи, мы были уверены, что российское научное сообщество однозначно против перечисленных выше устройств. Но не тут-то было.
— Не поверите: только что передо мной лежало письмо от «Швабе», в котором они просят эти приборы проверить на эффективность против микроорганизмов. У нас есть лаборатория, которая займётся тестированием, по итогу и появится ответ, — признался без какой-либо критики Александр Гинцбург. Напомним, «Швабе» — это холдинг, входящий в государственную корпорацию «Ростех». Занимается производством в том числе и медицинского оборудования. Кто знает, быть может, наши учёные первыми определят степень эффективности очистителей воздуха.
И вообще прибил к полу наш скептицизм комментарий Феликса Ивановича Ершова, российского учёного-вирусолога, академика РАН. Ершов вполне спокойно отнёсся к новости о том, что в сложившейся ситуации люди заинтересовались перечисленными выше приборами.
— Ультрафиолет — это классическое средство стерилизации воздуха.
Им можно пользоваться, но главное — не находиться при этом в помещении. Глаза нужно беречь, — пояснил вирусолог.
Ионизаторы, по его мнению, в принципе, «всегда хорошо».
— Они приводят к общему улучшению качества воздуха, — добавил академик.
Эксперт в курсе, что к ионизаторам в разных научных кругах относятся по-разному. Он на стороне тех, кто за. Знает, что ионизаторы используются в операционных и других отделениях больницы, и считает, что иметь оные дома как минимум неплохо.
Примерно такого же мнения эксперт и о бытовых озонаторах, которыми часто оборудуются очистители и увлажнители воздуха.
— Ощутимого эффекта не будет. В нормальных дозах просто не вредно, — пояснил учёный.
Но самое главное, считает Феликс Ершов, не относиться ко всем этим устройствам как к первой линии защиты от каких-либо болезней. Особенно от коронавируса. Как дополнение к рекомендациям ВОЗ — почему бы и нет. Как альтернатива — ни в коем случае.
мир электроники — RC-генератор
Электронные устройства
материалы в категории
Устройство RC-генератора, принцип работы
В статье LC генератор мы рассмотрели одну из разновидностей генераторов с применением колебательного контура. Такие генераторы применяются в основном лишь на высоких частотах, а вот доля генерации более низких частот применение LC генератора может быть затруднительным. Почему? Давайте вспомним формулу: частота KC-генератора рассчитывается по формуле
То есть: для того чтобы уменьшить частоту генерации необходимо увеличить емкость задающего конденсатора и индуктивность дросселя и то, конечно, повлечет увеличение размеров.
Поэтому для генерации относительно низких частот применяются RC-генераторы
принцип работы которых мы и рассмотрим.
Схема самого простого RC-генератора (её еще называют схема с трехфазной фазирующей цепочкой), показана на рисунке:
По схеме видно, что это всего-навсего усилитель.
С помощью одной цепочки из резистора и конденсатора можно получить сдвиг фаз не более чем на 90º. Реально же сдвиг получается близким к 60º. Поэтому для получения сдвига фазы на 180º приходится ставить три цепочки. С выхода последней RC-цепи сигнал подается на базу транзистора.
Работа начинается в момент включения источника питания. Возникающий при этом импульс коллекторного тока содержит широкий и непрерывный спектр частот, в котором обязательно будет и необходимая частота генерации. При этом колебания частоты, на которую настроена фазовращающая цепь, станут незатухающими. Частота колебаний определяется по формуле:
При этом должно соблюдаться условие:
R1=R2=R3=R
Такие генераторы способны работать только на фиксированной частоте.
Кроме использования фазовращающей цепи есть еще один, более распространенный вариант. Генератор так-же построен на транзисторном усилителе, но вместо фазовращающей цепочки применен так называемый мост Вина- Робинсона (Фамилия Вин пишется с одной «Н»!!). Вот так он выглядит:
Левая часть схемы- пассивный полосовой RC-фильтр, в точке А снимается выходное напряжение.
Правая часть- как частотно-независимый делитель.
Принято считать, что R1=R2=R, C1=C2=C. Тогда резонансная частота будет определяться следующим выражением:
При этом модуль коэффициента усиления максимален и равен 1/3, а фазовый сдвиг нулевой. Если коэффициент передачи делителя равен коэффициенту передачи полосового фильтра, то на резонансной частоте напряжение между точками А и В будет равно нулю, а ФЧХ на резонансной частоте делает скачок от -90º до +90º. Вообще же должно выполнятся условие:
R3=2R4
Но только вот одна проблема: все это можно рассматривать лишь для идеальных условий.
Реально-же все не так уж просто: малейшее отклонение от условия R3=2R4 приведет либо к срыву генерации или к насыщению усилителя. Чтобы было более понятно, давайте подключим мост Вина к операционному усилителю:
Вообще же именно так использовать эту схему не получится, поскольку в любом случае будет разброс параметров моста. Поэтому вместо резистора R4 вводят какое-либо нелинейное или управляемое сопротивление.
К примеру нелинейный резистор: управляемое сопротивление с помощью транзисторов. Или можно еще заменить резистор R4 микромощной лампой накаливания, динамическое сопротивление которой с ростом амплитуды тока увеличивается. Нить накаливания обладает достаточно большой тепловой инерцией, и на частотах несколько сотен герц уже практически не влияет на работу схемы в пределах одного периода.
Генераторы с мостом Вина обладают одним хорошим свойством: если R1 и R2 заменить переменным,( но только сдвоенным), то можно будет регулировать в некоторых пределах частоту генерации.
Можно и емкости С1 и С2 разбить на секции, тогда можно будет переключать диапазоны, а сдвоенным переменным резистором R1R2 плавно регулировать частоту в диапазонах.
Почти практическая схема RC-генератора с мостом Вина на рисунке ниже:
Здесь: переключателем SA1 можно переключать диапазон, а сдвоенным резистором R1 можно регулировать частоту. Усилитель DA2 служит для согласования генератора с нагрузкой.
Источник: naf-st.ru
Принцип работы анионитных фильтров
Анионирование воды ведется в целях замены удаляемых анионов на ион гидроксила. При сочетании ОН-анионирования с Н-катионированием происходит удаление из воды как анионов, так и катионов в обмен на ионы ОН— и Н+, т.е. осуществляется химическое (ионитное) обессоливание воды. При фильтровании через слой анионита осуществляется сорбция анионов согласно реакциям:
ROH + Cl— ↔ RCl + OH—;
2ROH + SO42- ↔ R2SO4 + 2OH—.
Высокое значение рН в зоне обмена на анионите способствует диссоциации слабых кислот Н2СО3 и H2SiО3 и переводу их в ионизированное состояние, поэтому они также могут участвовать в реакциях анионного обмена, но лишь при использовании сильноосновных анионитов:
ROH + Н+ + НСО3— ↔ RНСО3 + Н2О;
ROH +Н+ + НSiО3 ↔ RНSiO3 + Н2О.
С учетом значений обменных емкостей слабоосновных и сильноосновных анионитов, а также способности только последних сорбировать анионы слабых кислот схемы химического обессоливания обычно содержат две ступени анионирования: на первой ступени в фильтры загружается слабоосновный анионит, удаляющий ионы SО42— и С1—; на второй ступени — сильноосновный анионит, предназначенный главным образом для обескремнивания воды.
Согласно ряду селективности в анионитном фильтре первой ступени сначала проскакивают в фильтрат ионы
Регенерация анионитных фильтров производится 4 %-ным раствором NaOH, при этом происходят следующие реакции:
RCl + nOH— ↔ ROH + Cl— + (n-1)OH—;
R2SO4 + nOH— ↔ 2ROH + SO42- + (n-2)OH—;
RHCO3 + nOH— ↔ ROH + HCO3— + (n-1)OH—;
RHSiO3 + nOH— ↔ ROH + HSiO3— + (n-1)OH—.
Избыток щелочи при регенерации слабоосновных анионитов при поглощении ими анионов сильных кислот в 2 раза больше стехиометрического количества, т.
Рисунок 4.7 – Удельный расход NaOH на регенерацию анионита АВ-17 при обескремнивании воды:
1 – 4– остаточное кремнийсодержание фильтрата соответственно 0,16 0,12, 0,10, 0,08 мг/дм3 при расходе NaOH 100, 120, 150, 200 кг/м3.
Для регенерации анионита, насыщенного анионами кремниевой кислоты, требуется повышенный избыток NaOH (п = 10—20), обеспечивающий последующее кремнийсодержание фильтрата на уровне 0,1 мг/дм (рис. 4.7). Для снижения удельного расхода щелочи регенерацию параллельно-точных анионитных фильтров первой и второй ступеней проводят последовательно либо используют противоточную или ступенчато-противоточную технологию.
Рисунок 4.8 – Принципиальная схема двухступенчатого химического обессоливания: Н
При проектировании технологии химического обессоливания учитывают, что наличие в Н-катионированной воде свободной углекислоты, более сильной, чем кремниевая, уменьшает кремнеемкость анионита и вызывает более ранний проскок ионов HSiО3 в фильтрат. Поэтому перед поступлением Н-катионированной воды на слой сильноосновного анионита из нее необходимо возможно более полно удалить СО2, для чего в схему включается декарбонизатор. Еще сильнее снижает кремнеемкость анионита наличие в Н-катионированной воде ионов Na , так как помимо истощения анионита анионами, уравновешивающими эти катионы, увеличивается концентрация в фильтрате противоионов (ОН—), что резко ухудшает глубину обескремнивания воды. С учетом приведенных фактов создаются, как правило, двухступенчатые схемы обессоливания, содержащие основное оборудование, приведенное на рис. 4.8.
Установки двухступенчатого химического обессоливания надежны в работе.
Для очистки добавочной воды для прямоточных котлов и ядерных реакторов применяются трехступенчатые схемы химического обессоливания, в которых в качестве третьей ступени используются фильтры смешанного действия (ФСД). Загрузка ФСД состоит из смеси сильнокислотного катионита в Н-форме и сильноосновного анионита в ОН-форме. Переходящие в раствор в процессах ионного обмена на чередующихся зернах катионита и анионита ионы Н+ и ОН— образуют воду, выводя из зоны ионного обмена противоионы и способствуя этим углублению степени обессоливания воды до остаточной удельной электропроводимости менее 0,2 мкСм/см. Недостаток этой технологии заключается в необходимости тщательного перемешивания и разделения (при регенерации) составных частей смешанной загрузки.
Похожие статьи:
pH метр устройство и принцип действия
| Фото 1 | Фото 2 | Рис. 1 |
Рассмотрим работу pH метра на примере самого распространенного прибора pH-009. Мы его взяли и просто распилили на две части, так всё видно гораздо нагляднее, чем просто теоретические выкладки со схемами.
На рис. 1 видим 2 отсека, в одном отсеке расположен электрод сравнения в виде загущенного электролита KCl (геля), а в другом индикаторный стеклянный электрод.
Индикаторный рН-электрод выполнен в виде стеклянной трубки, один конец которой заканчивается тонкостенным стеклянным шариком. Материал стекла-мембраны выбирается таким образом, что это стекло пропускает ионы водорода и не пропускает другие ионы. С другого конца в трубку погружают серебряную проволоку, покрытую плотным слоем хлорида серебра. Трубку заливают 0,1 М раствором соляной кислоты HCl, так что кислота полностью заполняет шарик и проволока глубоко погружена в раствор соляной кислоты.
Контакт (мембрана) электрода сравнения с раствором может быть выполнен с виде пористой керамики, пористого стекла, волокнистого минерала асбеста или волокна, в данном случае это, скорее всего, волоконный тяж.
Этот электрод поддерживает постоянную величину разности потенциалов между своим выходом (который подключается на вход рН-метра) и точкой в растворе, куда погрузили его рабочую часть. Его потенциал относительно раствора не зависит от присутствия других ионов в растворе и от состава раствора. Через мембрану, при измерениях pH, в этот электрод могут попадать элементы раствора, и , наоборот, в раствор выходит часть электролита. Поэтому электрод имеет свой ограниченный срок службы.
Таким образом, с электродов получаем два контакта, один из электрода сравнения-ноль, второй из индикаторного ионоселективного электрода. Разность потенциалов между ними (напряжение) и есть искомое нами значение pH. Но оно очень мало и через них проходит очень маленький ток для измерения обычным вольтметром (от +-10 мВ до +-500мВ). Видим микросхему на плате, которая , как раз, и занимается этим, затем оцифровывает и конвертирует в значения pH, которые мы и видим на дисплее.
Послесловие
| Фото 3 |
На фото 3 Вы можете видеть во что превратился гель электрода ровно через сутки, находясь на открытом воздухе.
Он стал просто солью KCl в чистом виде. Именно это и происходит с ним в pH метре, если он долго хранится не в растворе для хранения, или просто не используется. Что касается именно pH-009, то у нас он пришел в негодность (высох электролит) при неиспользовании по прошествии трёх лет.
Вкрапления жёлтого цвета в нём — это просто «опилки» пластмассы корпуса, попавшие в гель при распилке корпуса pH метра.
Свежие новости:
В старых статьях:
Синхронный генератор
Конструкция и принцип работы
Электрическую машину можно определить как устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую или механическую энергию в электрическую. Электрический генератор можно определить как электрическую машину, преобразующую механическую энергию в электрическую. Электрический генератор обычно состоит из двух частей; статор и ротор. Существуют различные типы электрических генераторов, такие как генераторы постоянного тока, генераторы переменного тока, автомобильные генераторы, электрические генераторы с питанием от человека и так далее.
В этой статье давайте обсудим принцип работы синхронного генератора.
Синхронный генератор
Вращающиеся и неподвижные части электрической машины могут называться ротором и статором соответственно. Ротор или статор электрических машин действует как элемент, производящий энергию, и называется якорем. Электромагниты или постоянные магниты, установленные на статоре или роторе, используются для создания магнитного поля электрической машины. Генератор, в котором постоянный магнит используется вместо катушки для создания поля возбуждения, называется синхронным генератором с постоянными магнитами или просто синхронным генератором.
Конструкция синхронного генератора
В общем, синхронный генератор состоит из двух частей: ротора и статора. Роторная часть состоит из полюсов возбуждения, а статорная часть состоит из проводов якоря. Вращение полюсов поля при наличии проводников якоря индуцирует переменное напряжение, которое приводит к выработке электроэнергии.
Скорость полюсов возбуждения является синхронной скоростью и определяется по формуле
, где «f» обозначает частоту переменного тока, а «P» обозначает количество полюсов.
Принцип работы синхронного генератора
Принцип работы синхронного генератора — электромагнитная индукция. Если существует относительное движение между потоком и проводниками, то в проводниках индуцируется ЭДС. Чтобы понять принцип работы синхронного генератора, давайте рассмотрим два противоположных магнитных полюса, между которыми расположена прямоугольная катушка или виток, как показано на рисунке ниже.
Прямоугольный проводник, помещенный между двумя противоположными магнитными полюсами
Если прямоугольный виток вращается по часовой стрелке против оси ab, как показано на рисунке ниже, то после завершения поворота на 90 градусов стороны проводника AB и CD оказываются перед S-полюсом и N-полюс соответственно.Таким образом, теперь можно сказать, что касательное движение проводника перпендикулярно линиям магнитного потока от северного полюса к южному.
Итак, здесь скорость отсечения магнитного потока проводником является максимальной и индуцирует ток в проводнике, направление индуцированного тока можно определить с помощью правила правой руки Флеминга. Таким образом, мы можем сказать, что ток будет проходить от A к B и от C к D. Если проводник повернуть по часовой стрелке еще на 90 градусов, он придет в вертикальное положение, как показано на рисунке ниже.
Направление вращения проводника параллельно магнитному потоку Теперь положение проводника и линий магнитного потока параллельны друг другу, и, таким образом, поток не режется, и в проводнике не индуцируется ток. Затем, пока проводник поворачивается от часовой стрелки еще на 90 градусов, прямоугольный поворот переходит в горизонтальное положение, как показано на рисунке ниже. Таким образом, проводники AB и CD находятся под N-полюсом и S-полюсом соответственно. Применяя правило правой руки Флеминга, ток индуцируется в проводнике AB от точки B до A, а ток индуцируется в проводнике CD от точки D до C.
Итак, направление тока может быть указано как A — D — C — B, а направление тока для предыдущего горизонтального положения прямоугольного поворота — A — B — C — D. Если виток снова повернуть в вертикальное положение, затем индуцированный ток снова уменьшается до нуля. Таким образом, за один полный оборот прямоугольного витка ток в проводнике достигает максимума и уменьшается до нуля, а затем в обратном направлении он достигает максимума и снова достигает нуля. Следовательно, один полный оборот прямоугольного витка производит одну полную синусоидальную волну тока, индуцируемую в проводнике, что можно назвать генерацией переменного тока путем вращения витка внутри магнитного поля.
Теперь, если мы рассматриваем практический синхронный генератор, то магниты поля вращаются между неподвижными проводниками якоря. Ротор синхронного генератора и вал или лопатки турбины механически связаны друг с другом и вращаются с синхронной скоростью. Таким образом, резка магнитного потока создает наведенную ЭДС, которая вызывает протекание тока в проводниках якоря.
Таким образом, для каждой обмотки ток течет в одном направлении в течение первого полупериода, а ток течет в другом направлении во втором полупериоде с запаздыванием по времени в 120 градусов (поскольку они смещены на 120 градусов).Следовательно, выходная мощность синхронного генератора может быть показана на рисунке ниже.
Вы хотите узнать больше о синхронных генераторах и заинтересованы в разработке проектов электроники? Не стесняйтесь делиться своими взглядами, идеями, предложениями, запросами и комментариями в разделе комментариев ниже.
Принципы ионного обмена
Ион
обмен — это процесс, широко используемый на ядерных установках для контроля
чистота и pH воды за счет удаления нежелательных ионов и замены их на
приемлемые.В частности, это обмен ионами между твердыми телами.
вещество (называемое смолой) и водный раствор (охлаждающая жидкость реактора или подпитка
вода). В зависимости от типа ионов, выделяемых смолой в
воды, процесс может привести к очистке воды или контролю над
концентрация определенного иона в растворе.
Ионный обмен — это обратимый обмен ионами между жидкостью.
и твердый. Этот процесс обычно используется для удаления нежелательных ионов из
жидкость и замените приемлемые ионы твердым веществом (смолой).
устройства, в которых происходит ионный обмен, обычно называют деминерализаторами. Этот название происходит от термина demineralize, , что означает процесс, при котором в поступающей жидкости присутствуют примеси. (вода) удаляются путем обмена примесных ионов с ионами H + и OH —, в результате образуется чистая вода. H + и OH — присутствуют на участки шариков смолы, содержащиеся в резервуаре деминерализатора или колонке.
Там
два основных типа ионообменных смол: те, которые обмениваются положительными
ионы, называемые катионными смолами, и те, которые обмениваются отрицательными ионами, называемые анионами.
смолы. Катион — это ион с положительным зарядом. Общие катионы
включают Ca ++, Mg ++, Fe ++ и H +.
Катионная смола — это смола , которая обменивает
положительные ионы. Анион — это ион с отрицательным зарядом. Общие анионы включают
Cl — , SO 4 — и OH — .Анион смола , которая обменивает отрицательные ионы. Химически оба типа
похожи и принадлежат к группе соединений, называемых полимерами , которых являются
чрезвычайно большие молекулы, которые образованы комбинацией множества молекул
одного или двух соединений в повторяющейся структуре, которая дает длинные цепи.
A смешанная кровать
деминерализатор — сосуд, обычно объемом несколько кубических
ноги, содержащие смолу.Физически ионообменные смолы образуются в
форма очень маленьких шариков, называемых шариками из смолы , со средним диаметром
около 0,005 миллиметра. Влажная смола имеет вид влажной, прозрачной,
янтарный песок и не растворяется в воде, кислотах и щелочах. Элементы удержания или
другие подходящие устройства в верхней и нижней части имеют отверстия меньше, чем
диаметр шариков из смолы.
Сама смола представляет собой однородную смесь катионов.
и анионные смолы в определенном объемном соотношении в зависимости от их конкретного
тяжести.Соотношение обычно составляет 2 части катионной смолы на 3 части анионной смолы.
В в некоторых случаях между отдельными цепями могут образовываться химические связи молекулы в различных точках цепи. Такие полимеры называются сшитыми. Этот тип полимера составляет основную структуру ионообменных смол. В в частности, сшитый полистирол является полимером, обычно используемым в ионных обменные смолы. Однако требуется химическая обработка полистирола, чтобы это ионообменная способность, и эта обработка варьируется в зависимости от того, Конечный продукт должен быть анионной или катионной смолой.
описаны химические процессы, участвующие в производстве анионных и катионных смол.
на рисунке 1 и рисунке 2, начиная с образования сшитых
полистирол. Сам полимер представляет собой ковалентное соединение.
Химическим
реакции, показанные на рисунке 2, атомы водорода ковалентно связаны с
исходный полимер на определенных участках заменен функциональными группами (называемыми
радикалы), такие как S0 3 H (сульфоновая кислота) и CH 2 N (CH 3 ) 3 C1
(четвертичный аммоний).Каждая такая группа ковалентно связана с полимером, но
каждый также содержит атом, который связан с радикальной группой посредством
преимущественно ионная связь. В двух приведенных выше примерах H в S0 3 H и
Cl в CH 2 N (CH 3 ) 3 C1 являются ионно-связанными
атомы. Иногда они записываются как SO 3 — H + и CH 2 N (CH 3 ) 3 + C1 — чтобы подчеркнуть их ионный характер. Эти ионы (H + и Cl — ) являются
заменяется другими ионами.То есть H + будет обмениваться с другими катионами в
раствор, а Cl — будет обмениваться с другими анионами.
В в своей окончательной форме ионообменная смола содержит огромное, но конечное количество узлы, занятые обменным ионом. Вся смола, кроме обменный ион, инертен в обменном процессе. Таким образом, принято используйте обозначения, такие как R-Cl или H-R для ионообменных смол. R указывает структура инертного полимерного основания и часть замещенного радикала, не участвует в обменных реакциях.Член R неточен, потому что он используется для обозначения инертной части как катионных, так и анионных смол, которые немного отличается. Кроме того, структура, представленная R, содержит множество сайтов обмен, хотя обозначениями показан только один, например R-Cl. Несмотря на Из-за этих недостатков термин R используется для простоты.
Рисунок 1 Полимеризация сшитых полистирольных смол
Рисунок 2 Получение анионных и катионных форм сшитого иона полистирола Обменные смолы
А
конкретная смола может быть приготовлена в различных формах в зависимости от идентичности
присоединенного обменного иона.
Обычно его называют в соответствии с ионным
присутствует на активных сайтах. Например, смола, представленная R-Cl, называется
быть хлоридной формой анионной смолы или просто хлоридной смолой.
Другими распространенными формами являются аммониевая форма (NH 4 -R), гидроксильная форма.
(R-OH), литиевая форма (Li-R) и водородная форма (H-R).
механика процесса ионного обмена несколько сложна, но существенные
особенности можно понять на основе концепций равновесия, обсуждаемых в
Модуль I и признание того, что сила ионной связи между смолой
и ион меняется в зависимости от конкретного иона.То есть для конкретной смолы
разные ионы по-разному притягиваются к смоле. Термин сродство — это , часто используемый для описания
притяжение между смолой и данным ионом. Эту близость можно описать
количественно путем экспериментального определения параметра, называемого относительной
коэффициент сродства. Для качественного обсуждения достаточно отметить относительное сродство между смолой и
разные ионы.
В порядок уменьшения прочности, относительное сродство между катионными смолами и различные катионы следующие.
Аналогично, относительное сродство между анионной смолой и различными анионами как следует.
физическая компоновка одного типа ионообменной емкости для очистки воды
показано на рисунке 3. Ионообменная смола содержится в сосуде с
объем в несколько кубических футов. Удерживающие элементы вверху и внизу состоят
сеток, цилиндров с прорезями или других подходящих устройств с отверстиями меньшего размера
чем шарики смолы, чтобы не допустить утечки смолы из сосуда.В
слой смолы представляет собой однородную смесь катионных и анионных смол в объемном соотношении
2 части катионной смолы на 3 части анионной смолы. Такое расположение называется
смола со смешанным слоем, в отличие от расположения катионных и анионных смол в
дискретные слои или отдельные сосуды. Использование разных объемов двух
типы смол обусловлены разницей в обменной емкости между катионами
и анионные смолы.
Обменная емкость количество примесей, которое данное количество смолы способно удалить, и
имеет единицы моль / мл, эквиваленты / мл или моль / г.Анионная смола меньше
плотнее катионной смолы; таким образом, он имеет меньшую обменную емкость, и
для анионных смол требуется больший объем, чем для катионных смол для получения
равные общие возможности обмена.
Рисунок 3 Принципиальная схема типичного ионообменника
Потому что
разной плотности анионных и катионных смол, расход раствора
(нечистая вода) сверху вниз. Если бы поток был обратным, зажигалка
анионная смола будет постепенно подниматься на вершину с помощью процесса, называемого классификацией,
в результате образуется слой анионной смолы поверх катионной смолы, как показано на
Рисунок 3.В показанном примере наслоение происходит в результате регенерации и / или
обратная промывка. В системах, не использующих обратную промывку, шарики анионной и катионной смолы
равномерно перемешанный.
Во многих системах используется процедура обратной промывки, если смолы
регенерирован, чтобы удалить твердые частицы, собранные фильтрацией, и отделить
смолы для регенерации. Они повторно смешиваются после регенерации.
Для
фиксированное количество анионных и катионных смол, эффективность удаления
примесей больше в смоле со смешанным слоем, чем в слоистой структуре.Главный
Причина в том, что для слоистых смол могут быть большие градиенты pH в пределах
столбик из смолы. Если, например, смола в гидроксильной форме находится сверху, как
раствор проходит через него, анионные примеси удаляются и заменяются OR
ионы; таким образом, pH увеличивается. Это увеличение pH может снизить эффективность
в нижних частях слоя смолы для удаления примесей. Это также может вызвать
некоторые примеси осаждаются, поскольку растворимость изменяется с изменением pH. Смола
колонка отфильтрует нерастворенный материал, но эффективность фильтрации
обычно значительно меньше, чем при удалении ионным обменом. Таким образом
общая эффективность ниже, чем у смолы со смешанным слоем.
Способность ионообменных смол удалять примесные ионы приведена в таблице 2. наряду с другой информацией о смолах. Например, каждый кубический фут смола со смешанным слоем способна обмениваться 19,8 молями каждой моновалентной катионы и анионы. Смолы для смешанного слоя доступны на рынке и в Практическое применение В системе очистки используется несколько кубических футов.
Процесс ионного обмена обратим.Если слишком много
раствор пропускается через ионообменник (то есть емкость
смолы) обмен может измениться, и нежелательные ионы или
другие вещества, которые были ранее удалены, будут возвращены в раствор
на стоке. Поэтому необходимо периодически контролировать
производительность ионообменника и либо заменить, либо регенерировать смолу
когда указано. Производительность ионообменника измеряется путем сравнения решения
концентрация, проводимость или радиоактивность на входе и выходе.
В
Измеряемый параметр зависит от назначения ионообменника. Срок
обычно применяется к ионообменной эффективности: дезактивация коэффициент (DF), , который определяется как отношение концентрации (или
активность) жидкости на входе по сравнению с концентрацией (или активностью)
на выходе, что выражает эффективность процесса ионного обмена.
Пример 1:
Входящий в ионообменник поток содержит 15 частей на миллион хлорида (Cl).Сточный хлорид измеряется при 0,1 ppm. Что такое DF этого ионообменника?
Решение:
Пример 2:
Активность теплоносителя реактора, поступающего на ион очистки обменник равен 2,8 x 10 -2 ПКи / мл брутто активности. Ионный обменник активность сточных вод, взятых в то же время и при одинаковых условиях, измеряется при Что такое DF?
Решение:
Характеристики смолы можно контролировать с помощью исторической кривой
который строит график DF относительно времени.
Типичная историческая кривая показана на рисунке.
4, где смола считается «исчерпанной» в точке X.
Рисунок 4 Типичная историческая кривая
Учебное пособие по химии лигандов и комплексных ионов
Сноски: ссылка «Номенклатура неорганической химии: Рекомендации ИЮПАК 2005 г.» (Красная книга)
(1) Исторически считалось, что координационные соединения образуются путем добавления независимо стабильных соединений к простому центральному атому или иону.Поэтому присвоение названий этим координационным соединениям было основано на аддитивном принципе, в соответствии с которым названия добавленных соединений и центрального атома были объединены.
В этом уроке мы назовем сложный ион, используя степень окисления центрального атома металла.
Эта форма аддитивной номенклатуры используется в течение очень долгого времени, но у нее есть проблемы, в частности, она может неточно отражать распределение электронов внутри сложного иона.
Существуют и другие, возможно, лучшие, систематические способы ИЮПАК называть комплексный ион, например, вы можете назвать сложный ион ионом (см. Обозначение катионов и Обозначение анионов), и в этом случае вы заключаете заряд иона в круглые скобки. после названия присадки (нет необходимости пытаться определить степень окисления металла, что устраняет проблему распределения электронов).
(2) Раньше анионные лиганды назывались удалением «ide» и заменой на «o», например, хлорид стал хлором, а удаление «ate» и замена на «o», например, сульфат стал сульфатом.
Обратите внимание на изменения: последняя буква «е» удалена и заменена на «о», хлорид становится хлоридом, а сульфат становится сульфатом.
Также обратите внимание, что гидрид становится гидридом при взаимодействии со всеми элементами, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ бора.
Скоординированный цианид также называют цианидо.
(3) Названия катионных лигандов также используются без изменений, даже если названия оканчиваются на «ide», «ate» или «ite».
Обратите внимание на изменение названия, когда вода является лигандом, с предыдущего «аква» на новое «аква».
(4) Это верно для названий простых лигандов. Для сложных названий лигандов используются префиксы бис, трис, тетракис и т. Д. С заключительными метками вокруг множимого, чтобы исключить двусмысленность.
(5) Если металл имеет отрицательную степень окисления, то слева от римской цифры пишется знак минус, указывающий на его степень окисления, например, Fe (-II). Если степень окисления равна нулю, в скобках ставится арабский 0.
(6) Если присутствует более одного типа лиганда, лиганды называются в алфавитном порядке (не обращайте внимания на любые мультипликативные префиксы при определении этого порядка), например, [CoCl (NH 3 ) 5 ] Cl 2 представляет собой пента a mine c хлоридокобальта (2+) хлорид.
(7) Если присутствует более одного типа лиганда, символы даются в алфавитном порядке, например, если Cl — и NH 3 встречаются как лиганды в одном и том же координационном соединении, тогда, поскольку C встречается перед N в алфавите, поэтому мы пишем [Cr C l 2 ( N H 3 ) 4 ] +
Обратите внимание, что лиганд CO предшествовал лиганду Cl, потому что одна буква символы предшествуют двум буквенным символам.
