Данный проект занял 3 место на областном конкурсе водных проектов школьников 2011.

Кузнецов И.А. ВКК МОУ Лицей 6, г. Воронеж, слушатель школы юного химика Руководители: Перегудов Юрий Семенович, к.х.н., доцент кафедры неорганической химии и химической технологии, ВГТА Мухина Валентина Федоровна, учитель химии ВКК МОУ Лицей 6, г. Воронеж

Цель проекта Показать возможность использования сточных вод ОАО «Минудобрения» в качестве жидких минеральных удобрений для выращивания растений методами гидропоники и ионитопоники.

Задачи проекта провести опыты по выращиванию растений указанными методами исследовать сорбцию ионов ионитами КУ-2-8 и АВ-17-8 калориметрическим методом.

Актуальность выращивание растений такими методами позволит рационально использовать сточные воды, значительно повысить эффективность мер по охране окружающей среды.

Гидропоника - это метод выращивания, при котором растение укореняется в слое субстрата, опущенного в ёмкость с питательным раствором.

Ионитопоника – это выращивание растений на ионообменных материалах. Ионообменники способны удерживать в себе все питательные элементы, постепенно отдавая их корневым волоскам растений в порядке обмена на продукты распада, выделяемые корнями. При этом полив следует проводить чистой водой. Обмен между ионами субстрата и выделенными корнями протекает в водной среде.

В проектах городов будущего используется выращивание растений методами гидропоники и ионитопоники.

Сточные воды ОАО «Минудобрения» содержат в своем составе ионы NH 4 +, NO 3 -, PO 4 3-, Cl -, SO 4 2-, NO 2 -, Fe 3+, Cu 2+, pH=6,5-8,5.

На кафедре неорганической химии и химической технологии данный сток был модифицирован дополнительным внесением ионов Zn 2+, Mn 2+, Mg 2+, Cu 2+, K +, Ca 2+ c целью создания жидкого минерального удобрения для выращивания растений, данным стоком были пропитаны ионитообменные смолы КУ-2-8 и АВ-17-8 и приготовлены ионитные почвы.

Мы выращивали растения гидропонным и ионитопонным методами. Растения выросли крепкими и здоровыми, быстро зацвели и продолжают развиваться до настоящего времени. Гидропонный метод Ионитопонный метод Сконструировали простейшую гидропонную установку и, используя сточные воды химкомбината, вырастили овощные культуры (салат, огурец) и декоративные растения (гибискус). Смешали ионообменную смолу, изготовленную на основе стоков, с вермикулитом и вырастили на этом субстрате декоративные растения (бегония вечноцветущая, каланхое) и овощное растение укроп.

Термохимические исследования Объектами исследования были ионитообменные смолы, используемые для выращивания растений, - сильнокислотный сульфокатионит с содержанием дивинилбензола (ДВБ) 8% - КУ-2-8 и сильноосновный анионит АВ-17-8 с 8% ДВБ. Иониты готовили по стандартным методикам. Модельные растворы солей NH 4 NO 3 и CuSO 4 готовили по точной навеске. Концентрация (с) солей составляла 0,003 моль/дм 3. Выбор такой концентрации обусловлен концентрацией растворов, образующихся в технологическом процессе производства минеральных удобрений.

Измерение тепловых эффектов сорбции проводили на дифференциальном теплопроводящем микрокалориметре МИД-200 при 298 К. Принципиальная схема калориметра приведена на рисунке

Методика эксперимента заключалась в следующем. В калориметрический стакан помещали 50 см 3 раствора соли, а в лодочку, плавающую на поверхности, 0,1 г ионита и 2 см 3 воды для его набухания. После термостатирования в течение 24 ч ионит и раствор соли смешивались и регистрировались тепловые эффекты их взаимодействия. Рабочая ячейка. Ячейка сравнения H+H+ Cu 2+ SO 4 2 -

ИонитИонВремя достижения максимума тепловыделен. (теплопоглощ.) t max, с Длительность процесса сорбции t, с Энтальпия процесса сорбции, Н вз, Джг КУ-2-8Cu КУ-2-8NH АВ-17-8NO АВ-17-8SO Схемы взаимодействия ионитов с ионами выглядят следующим образом: 2R-SO 3 H + Cu 2+ (R-SO 3 ) 2 Cu + 2H + (катионит) R-N(CH 3 ) 3 Cl + NO 3 - R-N(CH 3 ) 3 NO 3 + Cl - (анионит)

Термокинетическая кривая взаимодействия анионита АВ-17-8 и иона NO 3 - R-N(CH 3 ) 3 Cl + NO 3 - R-N(CH 3 ) 3 NO 3 + Cl -

Вывод Сточные воды ОАО «Минудобрения» можно успешно использовать для выращивания методом гидропоники декоративных растений и зеленых овощных культур с целью получения витаминной продукции. Проведенные калориметрические исследования показали, что иониты АВ-17-8 и КУ-2-8 могут быть использованы для насыщения ионами из сточных вод и создания искусственных грунтов. Применение ионообменных смол также позволяет эффективно вырастить овощные и цветочные культуры методом ионитопоники.

Спасибо за внимание!