Генератор СО2 (углекислого газа) для аквариума на сухих порошках

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Пока генратор Юрия-TPV успешно работает в аквариуме, решил удовлетворить свой познавательный интерес к самоподдерживающимся химическим реакциям на сухих порошках (лимонной кислоты и соды). Поскольку реакция идет с выделением небольшого количества паров воды, то при удачной конструкции генератора есть вероятность её медленного, длительного и стабильного течения. Для начала реакции между хорошо перемешанными порошками соды и кислоты вполне достаточно паров воды, присутствующих в воздухе. Но при этом выделение СО2 очень медленное, порядка 1-2 пузырьков в минуту (по счетчику пузырьков).

Добавление небольшого количества паров воды на старте повышает выход СО2. Про цитратную корку конечно в курсе, но есть мысли (пока размытые) как сделать так, чтобы она не мешала.
Генератор СО2 на сухих порошках был описан еще в 2005 году В.Ковалёвым, но это был погружной вариант, опробованный многими аквариумистами, но так никем и не доработанный (либо я этой информации не нашел :-): )
Решил сделать внешний аналог. Конструкция: пробирка (преформа для ПЭТ-бутылки), крышка, шланг, обратный клапан, счетчик пузырьков, веточка рябины. В пробирке хорошо перемешанная смесь 10гр лимонной кислоты и 14 грамм пишевой соды. Для старта капнул каплю воды на стенку пробирки, чтобы вода не попала на порошки. Генератор подвешен снаружи на стенку аквариума, веточка в воде. Реакция идет, около 1 пуз/4 секунды, веточка как и положено распыляет.
Генаратор экспериментальный, пока его можно назвать просто игрушкой, до рабочего стабильного варианта еще как до китая пешком, но я и не тороплюсь :-): . Поскольку остановить реакцию по-видимому невозможно, то такой вариант сразу предполагает круглосуточную работу (во многих случаях круглосуточная подача СО2 в аквариум вполне допустима).

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

но так никем и не доработанный

Слав, все упирается в "корку"- один из продуктов реакции, при недостатке воды, превращается в липкую гадость, прекращающую реакцию и не дающую полностью выработать реактивы. Я с такого "внешнего" когда-то начинал)))

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Угу, с коркой разберусь. К сожалению в инете есть масса описаний всяких опытов с реакциями раствор-раствор и порошок-раствор и нет никаких данных по реакции порошок-порошок. Поэтому буду сам изучать. Быстрых результатов не обещаю, всё делается в "фонофом режиме", да и сами процессы очень продолжительные по времени. По весне отчитаюсь :-):

[niz niz Свой на форуме]

Если всё таки будет хоть какая то продолжительность и стабильность, то будет хорошая вещь, потому как генераторы Юрия довольно тяжелы в построении! Лично я - буду ждать :-ok-:

[alwspb alwspb Житель]

Для начала реакции между хорошо перемешанными порошками соды и кислоты вполне достаточно паров воды, присутствующих в воздухе. Но при этом выделение СО2 очень медленное, порядка 1-2 пузырьков в минуту (по счетчику пузырьков).

Я с таким вариантом экспериментировал. Пришел к выводу, что:
1) простое смешивание порошков соды и лимонной кислоты приводит к медленному выделению CO2
2) Скорость реакции при начальной стабильной влажности исходных реагентов достаточно стабильна
3) количество исходных реагентов влияет на объем выделяющегося в единицу времени CO2.

То есть, неезависимо от того, возьмем мы соды и ЛК по 1 грамму или по 1 кг, реакция все равно закончится за одно и то же время, просто в первом случае углекислый газ будет выделяться 1 пузырек в 10 секунд, а во втором - 100 пузырьков в секунду. Цифры условные, просто чтобы обозначить суть процесса. В результате, и в том, и в другом случае реакция пройдет за 3-4 дня.

Добавлено спустя 6 минут 35 секунд:

Для старта капнул каплю воды на стенку пробирки, чтобы вода не попала на порошки.

Это делать не обязательно. Достаточно воды, уже содержащейся в порошках.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Ну и мой пятак)) Сода с ЛК в смешанном виде не подавали у меня никаких "признаков жизни". При помещении "гейзера" в аквариум, все шло как описывается на жв- вода просочилась, реакция пошла, газ выдавил воду и шел, пока та капля себя не выработала. Давление упало и опять зашла вода. И так по кругу, пока верх реагентов не покрыла корка. "Выносной" генератор был почти такой, как у Вячеслава. При этом, если его опустить намного ниже аквариума, то воды в него успевало самотеком попасть намного больше, чем требовалось, если установить его недостаточно низко, то она (вода) не шла. Уперся в сложность определения координаты расположения генератора относительно аквариума. Кстати, именно перелив воды в случае нижнего расположения, привел к полной выработке реагентов и натолкнул меня на мысль использовать растворы. Только после этого полез в нет смотреть что есть на эту тему.

[alwspb alwspb Житель]

Сода с ЛК в смешанном виде не подавали у меня никаких "признаков жизни".

Возможно, что у меня сода была более влажная. Вывод - в таком случае начальную скорость процесса трудно контролировать.

[dimetrius dimetrius Житель]

Очередная "умная" мысль, а если от пробки до дна установить трубку из мелкой сетки или обычную с разрывом, тогда вода будет поступать под смесь и в процессе реакции размывать корку :mi_ga_et: :dr_ink:

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Пробуй)))

[dimetrius dimetrius Житель]

Пробуй)))

Вот вы дома - вот и пробуйте, а я так, "генератор идей в дороге" :-)

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

"Выносной" генератор был почти такой, как у Вячеслава. При этом, если его опустить намного ниже аквариума, то воды в него успевало самотеком попасть намного больше, чем требовалось, если установить его недостаточно низко, то она (вода) не шла.

Основная идея у меня в том, что чтобы жидкая вода совсем не попадала на порошки. Расходуются только пары воды, внесенные при старте и выделяемые при реакции. Расходуется вода на встраивание в кристаллическую структуру цитрата (той самой корки) и часть уходит с пузырьками СО2. То есть нужно сделать некоторую каплю воды, не контактирующую с реагентами и поддерживающую влажность газа в генераторе. В таком случае образуется не плотная корка, а рыхлая. Спасет ли это от преждевременного прекращения реакции (до полной или хотя бы значительной выработки реагентов) посмотрим.

[alwspb alwspb Житель]

Основная идея у меня в том, что чтобы жидкая вода совсем не попадала на порошки. Расходуются только пары воды, внесенные при старте и выделяемые при реакции

После этих слов у меня возникла туманная идея, которую попробую сейчас оформить в словах... Для начала см. на рисунок внизу.
Длинный сосуд.
На дне сосуда небольшое количество воды (надо уточнять сколько).
Для реакции берется смесь пишевой соды и лимонной кислоты. Обязательно надо предварительно просушить эти порошки, чтобы в порошках не содержалось никакой влаги (режимы сушки уточнить).
Засыпать эту смесь (хорошо перемешанную) в сосуд.
На дне начинается реакция. По объему сосуда реакции нет.
В ходе реакции выделяются пары воды (на рисунке голубые стрелки) и углекислый газ (серые стрелки).
Углекислый газ проходит весь слой смеси беспрепятственно.
Пары воды задерживаются вышележащими слоями смеси и инициируют там реакцию.
Отработанная смесь остается внизу. Сухая смесь вверху, до которой пары воды еще не дошли, в реакцию не вступает.
Зона реакции движется снизу вверх.

Какие могут быть сложности - пищевая сода не очень гигроскопична и задерживать пары воды будет не очень эффективно. Значит пары воды могут проскакивать и постепенно инициировать реакцию во всем объеме сосуда. Как бороться - можно делать добавку осушающего вещества (например, прокаленного сульфата натрия). Количество добавки - надо выяснять.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

На дне сосуда небольшое количество воды (надо уточнять сколько).

Именно так я и планировал попробовать :bra_vo: На дно чуть воды, сверху что-то типа тонкого пороллона, чтобы не было контакта воды с порошком. Возможно сверху можно просто насыпать чуток селикагеля. Конечно сильно усложнять генератор не хочется, но чтобы понять физику процесса, можно пробовать всякие финтифлюшки.
Сейчас, поскольку влажность у меня сверху пробирки, реакция начинается с вехней части столба порошка и постепенно опускается ниже.
Также пока можно только догадываться как будет влиять степень измельчения реагентов, кислота пока засыпана довольно крупными кристаллами без измельчения.

[alwspb alwspb Житель]

На дно чуть воды, сверху что-то типа тонкого пороллона, чтобы не было контакта воды с порошком. Возможно сверху можно просто насыпать чуток селикагеля.

Можно сделать так - на дно миллилитр воды, сверху чайную ложку поваренной соли. А выше уже смесь соды с ЛК. Может, даже соберусь попробовать :)

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

на дно миллилитр воды, сверху чайную ложку поваренной соли

ага, тоже была такая мысль, только не соли а той же сухой соды без кислоты. :-):

[Smelov Smelov Старейшина]

Ну а я как Вячеслава утром прочитал, решил попробовать. Из того что под рукой. Да и надо когда то начинать) Поставил в 20 литров, ложка соды и чуть больше лимонки. Грубо говоря выделяет 2-5 пузырьков за минуту.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Из того что под рукой

Если вместо камня воткнуть рябиновую веточку предварительно слегка смочив крышечку пузырька изнутри и расположив "гейзер" в области течения, то получится уже рабочий вариант для нано-банки :-):

[Smelov Smelov Старейшина]

получится уже рабочий вариант

Понимаю что от такого толку не много, но какой то ведь есть, хочется потихоньку начать. На будущее учту, спасибо.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

хочется потихоньку начать

Одна наша общая знакомая год боялась начинать, потом села в скайпе со мной и за час "онлайн" следуя принципу "фоллоу ми" собрала "женский вариант :-)
Слава, Саша, удачи! Сразу продумывайте вопрос остановки плановой и остановки аварийной)))

[alwspb alwspb Житель]

с этими порошками реакция будет практически автокаталитической (скорость реакции увеличивается при увеличении концентрации одного из продуктов реакции). Все-таки надо осторожно относиться к таким конструкциям. Если не уследить и что-то пойдет не так, то скорость выделения углекислого газа будет расти лавинообразно, пойдет пена и т.д.