Результаты экспериментов
Свойства воды, насыщенной водородом, и хранящейся в закрытых сосудах
Зависимость ОВП от времени выдержки бутыли с момента заполнения водородом до откупоривания для пластиковых и стеклянных бутылей
представлена на рисунках 20, 21.
Сначала бутыли заполняли водопроводнойводой, очищенной на установке БЭР-49-М без каких-либо добавок. Через сутки после разлива воды в бутыли вводили водород. Количество водорода
составляло 40 - 50 мл и контролировалось по величине газового пузырька
3
над поверхностью воды, который занимал не менее 40 см . Минимальное время выдержки бутыли с водородом составляло 2 минуты. За это время успевало установиться значение ОВП на уровне - (200 -г 250) мВ. В течение часа ОВП уменьшалось примерно до - 400 мВ. Это значение практически не менялось в течение 4 -г 5 часов. Затем через 12 -г 15 часов после введения водорода ОВП достигало значения около - 600 мВ. Характер изменения ОВП от исходного до - 600 мВ в первые 15 суток примерно одинаков для пластиковых и стеклянных бутылей. При хранении более 15 дней между пластиковыми и стеклянными бутылями проявляются отчетливые различия. В стеклянных бутылях ОВП сохранялся на уровне минус 600 мВ за ~ 3 месяца наблюдения (см. рис. 21). При хранении от 3 до 6 месяцев в отдельных пробах наблюдалось повышение ОВП, связанное с утечкой водорода через некачественную пробку. В пластиковой бутыли через 15 дней ОВП начинает возрастать, наблюдается сильный разброс экспериментальных точек, и через месяц ОВП достигает значения 0 г 50 мВ. Пузырь газа в стеклянной бутыли с металлической пробкой за все время наблюдений остается неизменным. В пластиковой бутыли пузырь газа (водорода) постепенно уменьшается, бутыль сжимается. Изменение формы бутыли показано на рисунке 22. Когда пузырь водорода в пластиковой бутыли практически исчезает, ОВП возрастает примерно до нуля. Аналогично меняется ОВП во фторопластовой бутыли.
Там пузырек водорода тоже постепенно уменьшается, бутыль сдавливается. В стеклянных бутылях объемом 1 л, закрытых полиэтиленовой пробкой, при хранении с водородом более 2 недель наблюдается сильный разброс ОВП, почти от 0 до минус (400 -г 500) мВ, что свидетельствует о возможной утечке водорода через полиэтиленовую пробку.
Рисунок 20. Установление ОВП в первые часы после введения водорода. Жидкость - вода, очищенная установкой БЭР-49-М. Количество вводимого водорода 40 + 50 мл. Слева - пластиковая бутыль, справа - стеклянная. Объем бутыли 0,5 л. Слева - пластиковые бутыли, справа - стеклянные бутыли с закручивающимися металлическими пробками. Первая точка на всех графиках получена при времени выдержки бутыли с водородом 2 минуты.
Рисунок 21. Сохранение величины ОВП в закрытой бутыли за длительное время после
заправки водородом. Жидкость - вода, очищенная установкой БЭР-49-М. Слева - пластиковые бутыли, справа - стеклянные бутыли с закручивающимися
металлическими пробками. Объем бутылей 0,5 л. Первая точка получена через 2 минуты после введения водорода. Газовый пузырёк в стеклянной бутыли остаётся всё время наблюдения 40 - 50 мл, а в пластиковой бутыли через неделю пузырёк начинает
уменьшаться.
Значение рН воды при выдержке с водородом не меняется и остается
равным 7,3 7,4 как в исходной воде до заполнения бутылей водородом.
Также при насыщении водородом никак не менялась электропроводность
всех исследованных растворов.
Обнаруженное увеличение ОВП в пластиковых бутылях через 15 дней после заправки водородом можно объяснить утечкой водорода. Водород легко диффундирует через пластмассу. Азот и кислород, содержащиеся в атмосферном воздухе, диффундируют обратно намного медленнее, поэтому после утечки водорода бутыль оказывается сдавленной (см.
рис. 22). В стеклянных бутылях, закрытых металлическими пробками с тонкими пластмассовыми уплотнениями, уменьшение газового пузыря за ~ 3 месяца хранения не наблюдалось. Пузырь водорода во фторопластовой бутыли также постепенно уменьшался, и бутыль сдавливалась. В стеклянных бутылках, закрытых полиэтиленовой пробкой, изменения размера пузыря газа не наблюдалось, однако через пробку могла быть утечка водорода. Давление в стеклянной недеформируемой бутыли при этом сильно падает, и возможен подсос атмосферного воздуха. Из-за этого значение ОВП могло сильно меняться.
Рисунок 22. Бутыли объемом 1,5 л после хранения в течение 20 дней.
1 - бутыль была заправлена водородом;
2 - бутыль заправлена воздухом.
Изменение ОВП в открытых сосудах
Кинетика установления ОВП в открытом сосуде объемом 1 л при
пробулькивании водорода через поверхностный слой толщиной 3 4 мм,
представлена на рисунке 23а. Скорость подачи водорода составляла 1 л/ч. Из
рисунка видно, что через час после начала продува ОВП достигает значения минус 150 мВ, через 2,5 3 часа примерно минус 300 мВ. Через сутки
продува устанавливается ОВП = - 450 мВ.
Кинетика возрастания ОВП при хранении насыщенной водородом воды в открытом сосуде объемом 250 мл представлена на рис. 23б. Начальное значение ОВП минус 520 мВ. За 6 часов ОВП возрастает до минус 380 мВ. Далее в течение трех суток ОВП возрастает до минус 100 мВ.
Рисунок 23. Изменения ОВП в открытой посуде. а) Уменьшение ОВП при продуве водородом через верхний слой воды, полный объем воды 1 л. Скорость продува водородом 1 л/ч. Через 24 часа ОВП становится равным
минус 450 мВ.
б) Увеличение ОВП, насыщенной водородом, при хранении в открытой посуде объемом жидкости 250 мл.
Зависимость ОВП от объема водорода в бутыли
Зависимость ОВП воды, очищенной на установке БЭР-49-М, от объема водорода, вводимого в стеклянную бутыль 0,5 л, через сутки после введения водорода представлена на рис.
24а. Объем водорода от 9 до 63 мл. Из рисунка видно, что с увеличением объема водорода ОВП уменьшается от минус 400 до минус 600 мВ. При введении 120 мл водорода через сутки ОВП достигало минус 790 мВ. После измерения ОВП жидкость выливали обратно в бутыль, пробка закрывалась. Закрытая бутыль лежала на боку сутки, после чего процедуру измерения ОВП повторяли. Зависимость ОВП воды, первоначально насыщенной разными объемами водорода, от времени хранения после первого откупоривания бутыли представлена на рис. 24б. Из этого рисунка видно, что значения ОВП при хранении воды в откупоренныхпосле заправки водородом бутылях увеличивались, через трое суток они
составляли от минус 50 до минус 150 мВ, через 5 суток 30 -т 50 мВ.
Зависимость ОВП от состава водного раствора и концентрации соли
В опыте, аналогичном описанному выше, исследовалась зависимость ОВП водного раствора от концентрации соли. В качестве соли использовался сернокислый аммоний. Выбор соли обусловлен тем, что ни анион, ни катион не могут изменяться при взаимодействии с водородом. Объем вводимого водорода составлял 40 -т 50 мл, концентрация соли от 1 до 64 г/л. Образцы растворов приготовляли следующим способом. В стеклянные бутыли вместимостью 0,5 л засыпали навеску сернокислого аммония. Затем бутыли заправляли водой, очищенной на установке БЭР-49-М. На следующие сутки после заливки воды вводился водород. Через сутки после введения водорода бутыли открывали и производили первое измерение ОВП.
Полученная зависимость ОВП от концентрации сернокислого аммония представлена на рис. 25а. Сравнивая с ОВП чистой воды, измеренной в аналогичных условиях (минус 580 мВ, см. рис. 21) видим, что при концентрации соли 1 г/л значение ОВП (минус 570 мВ) примерно такое же, как в чистой воде. При увеличении концентрации соли до 2 г/л и более ОВП увеличивается до минус 500 мВ и практически не зависит от концентрации сернокислого аммония. Также, как в случае с водородом без добавок соли, после измерения ОВП раствор заливали обратно в бутыль, закрывали пробку.
Закрытая бутыль лежала на боку сутки, после чего процедуру измерения ОВП повторяли (рис. 25б). Также, как в чистой воде с водородом, наблюдалось увеличение ОВП практически до нуля за четыре дня.Зависимость ОВП при откупоривании бутылей через сутки после
введения водорода от вида жидкости представлена на рис. 26. Цифрами
обозначены: 1 - дистиллированная вода; 2 - вода, очищенная на установке БЭР-49-М, без каких-либо добавок; 3 - раствор NaCl; 4 - раствор NH4SO4; 5 - раствор Na2CO3; 6 - раствор KCl; 7 - раствор KI; 8 - раствор резорцина. Использовались химически чистые реактивы, концентрация всех добавок была 1 г/л. Из рисунка 26 видно, что при открывании бутыли через сутки после введения водорода ОВП практически не зависит от вида жидкости и составляет минус (600 -т 670) мВ.
Рисунок 24.
а) Зависимость ОВП от количества водорода, вводимого в стеклянную бутыль объемом
0,5 л, при откупоривании бутыли через сутки после введения водорода.
б) Изменения ОВП воды, насыщенной разными объемами водорода (от 9 до 63 мл), при хранении после откупоривания бутыли. Бутыли были заправлены водородом за сутки
до начала измерений. Бутыли открывали при измерении ОВП, затем их снова закрывали.
Рисунок 25.
а) Зависимость ОВП от концентрации сернокислого аммония через сутки после заправки бутылей водородом и сразу после откупоривания бутыли. б) Зависимость ОВП водного раствора сернокислого аммония от времени после откупоривания бутыли (сутки) при концентрациях сернокислого аммония от 1 до 64 г/л. Бутыли открывали при измерении ОВП, затем их снова закрывали.
Рисунок 26. Зависимость ОВП через сутки после введения водорода от вида жидкости.
Концентрация всех добавок 1 г/л. 1 - дистиллированная вода, 2 - вода, очищенная на установке БЭР-49-М, 3 - NaCl; 4 - NH4SO4, 5 - NvCO5, 6 - KCl, 7 - KI, 8 - резорцин.
Зависимость ОВП от времени хранения после первого открывания бутыли для тех же жидкостей, что и на рис. 26, представлена на рис. 27. Для всех жидкостей, кроме раствора углекислого натрия, ОВП увеличивается до
значений 0 минус 50 мВ. В растворе углекислого натрия ОВП
увеличивается до величины примерно минус 200 мВ, равной значению ОВП в исходном растворе при концентрации 1 г/л.
Рисунок 27. Зависимость ОВП при разном времени после откупоривания бутылей и
начала наблюдения от вида добавки. Время наблюдения: 0 - начало измерений, 1 - первый день, 2 - второй день, 3 - третий день, 4 - четвертый день.
Вид добавки (концентрация всех добавок 1 г/л): 1 - дистиллированная вода, 2 - вода, очищенная на установке БЭР-49-М, 3 - NaCl; 4 - NH4SO4, 5 - Na2CO3, 6 - KCl, 7 - KI, 8 - резорцин.