Безнапорный генератор CO2 для аквариума
Можно пропустить введение и эксперименты, и сразу перейти к описанию конструкции Циклического безнапорного генератора. Это лучший вариант на сегодня.
В последнее время в моём аквариуме плохо растут растения. Валлиснерия еле выживает. Криптокорина и подобные растения размножаются так медленно, что все листы успевают обрасти чёрной бородой.
Однажды у меня уже был аквариум с сочными зелёными растениями без чёрной бороды или нитчатки.
- Аквариум стоял на подоконнике.
- Мы жили вчетвером в одной комнате коммунальной квартиры.
По этим двум причинам света и углекислого газа было много.
Недавно я заменил люминисцентные лампы на светодиодные 2 по 30 вт в аквариуме 200 литров и 2 по 20 вт в аквариуме 100 литров. Теперь при освещении из растений поднимаются пузырьки кислорода. Чаще стали появляться новые листочки.
Пришло время добавлять CO2
Я не собираюсь создавать “голландский” аквариум или “травник”. Меня устраивает более-менее естественное биологическое равновесие в аквариуме.
Подавление водорослей и буйные растения, требующие прополки – это не равновесие, а особое хобби. Мне интересно использовать новый вид ламп, и самодельный генератор CO2, чтобы посмотреть, что из этого получится.
Это не аквариумный интерес, а инженерный интерес. Просто любопытство.
Балонная подача CO2 кажется сложной. Это для профессионалов с красивыми большими подводными садами. Мне до этого пока далеко. Новичкам проще начинать с брагогенератора
. Однажды я пробовал получать CO2 из сахара и дрожжей.
схема генератора CO2 на дрожжах
Эксперимент прекратился, так как неудобно каждое утро и вечер переключать краник, чтобы углекислый газ подавался только при наличии освещения. Также мне не нравился запах дрожжей.
Генератор на сахаре и дрожжах – однокомпонентный, и поэтому конструкция простая. Углекислый газ сначала выделяется бурно, потом всё медленнее. Время работы одной заправки – примерно неделя.
С тех пор появились электромагнитные клапаны для автоматизации подачи газа. Был изобретен двухкомпонентный генератор CO2 без дрожжей с использованием лимонной кислоты и соды.
Самодельщики делают генераторы углекислого газа не только для аквариума. CO2 на подоконнике улучшает рост комнатных цветов. CO2 используется в продвинутых ловушках для комаров.
Химия
В присутствии воды лимонная кислота [C6H8O7] и пищевая сода [NaHCO3] реагируют и дают в результате цитрат натрия [Na3C6H5O7], воду и углекислый газ.
Уравнение реакции: C6H8O7 + 3NaHCO3 (кислота+сода в воде) ► Na3C6H5O7 + 3H2O + 3CO2 (соль вода газ) без воды реакция не идёт
1 моль (192 грамма) лимонной кислоты даёт 3 моля углекислого газа. Получаемая при этом масса CO2 равна 3×44 = 132 грамма, объём – 66 литров.
Все участвующие в химической реакции компоненты (сода, лимонная кислота, цитрат натрия, вода и углекислый газ) достаточно безопасны и могут использоваться для приготовления пищевых продуктов.
Маленький ликбез. О фотосинтезе.
Как известно, почти все вещества, из которых состоит любой живой организм (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, и т.д.) состоят на 99% всего из трёх химических элементов: углерода, кислорода и водорода. Оставшийся 1% составляют макроэлементы: азот, фосфор и калий, а также так называемые «микроэлементы» (прежде всего – железо, кальций, магний, цинк, в меньших количествах другие, — почти половина таблицы Менделеева). Зелёные растения обладают удивительным механизмом, позволяющим им самостоятельно синтезировать органические вещества из углекислого газа и воды. Под воздействием солнечного света особое вещество, содержащееся в их клетках – зелёный пигмент хлорофилл — производит из CO2 и H2O простой сахар – глюкозу, а уже из него, с помощью макро- и микроэлементов ферменты умеют делать белки, клетчатку, крахмал и всё остальное, что нужно для строительства растительного организма. В процессе этой реакции в окружающую среду выделяется кислород. Небольшую часть этого кислорода растения используют для дыхания, а остальное – выбрасывают в воздух или в воду.
Итак, для нормального роста и развития высших зелёных растений необходимо достаточное количество:
- углекислого газа;
- воды;
- солнечного света;
- макроэлементов (азот, фосфор, калий);
- микроэлементов (железо, кальций, магний, цинк, и др.)
Все эти компоненты должны быть сбалансированы друг с другом. Дефицит или избыток любого из них немедленно даёт преимущества не высшим растениям, а вредным паразитическим водорослям (зелёным нитчатым, багрянкам, диатомовым и другим), создающим в аквариуме проблемы. Эти организмы, которые старше цветковых растений на миллионы лет, приспособлены к любым условиям. Например, если в вашем аквариуме много света и мало СО2 – вы даёте преимущество нитчатым водорослям, способным быстро заполнить ваш аквариум спутанными волокнами тины. Что же делать, чтобы этого не произошло?
В химии и биохимии есть такое понятие – «лимитирующий фактор реакции». Что это такое – хорошо понятно тем, кто часто ходит в походы: скорость движения группы всегда равна скорости движения самого медленного из её участников, который и является «лимитирующим фактором». Так же точно и в росте аквариумных растений. Воды им хватает в избытке (они в ней живут!), макро- и микроэлементы поступают из грунта, из воды и с внесением удобрений, сделать хорошее яркое освещение – тоже не проблема, а вот с CO2 периодически возникают сложности. Он-то и становится в аквариуме «лимитирующим фактором». Почему? Почему проблемы с углекислотой возникают в аквариуме, но не возникают в природе? Давайте разберёмся…
Средства контроля и измерения
Чтобы эффективно насыщать воду углекислотой, нужно обязательно знать её текущий уровень. Имея эти данные, очень просто отрегулировать уровень газа и привести его в норму. Среди таких приборов есть:
- Дропчекер. Это ёмкость, одна часть которой заполнена эталонным раствором для измерения карбонатной жёсткости, а вторая — таким же веществом, но для определения pH. Между ними всегда есть прослойка воздуха, которая не даёт смешиваться.
- Счётчик пузырьков. Представляет собой прозрачную колбу, в которой находится вода. С обеих сторон она врезана в трубку, по которой идёт углекислый газ. От того, каким будет интервал вхождения в счётчик соседних пузырьков в воде, фактически зависит скорость подачи. Это самый наглядный пример того, как можно пронаблюдать степень насыщения.
Кроме этого, можно отдельно замерить все показатели, которые показывает дропчекер и воспользоваться таблицей, приводящей соотношение двух величин с концентрацией CO2. Есть и онлайн-калькуляторы, которые делают все расчёты автоматически. Единственное, что нужно учитывать — временной период, на который производится вычисление.
Есть ещё один метод, но он предназначен для очень опытных людей, поддерживающих свои аквариумы в нормальном состоянии. Это определение «на глаз», но при этом специалистом учитываются такие факторы, как освещённость толщи воды и скорость выделения пузырьков. Нужно также знать хотя бы примерно концентрацию газа в аквариуме на момент измерения.
Тогда по одному наблюдению за тем, как быстро выделяются пузырьки, специалист может сказать насколько сильно будет меняться содержание углекислоты за любой временной период. Опасность такого расчёта состоит в том, что знать какой объём биомассы в резервуаре невозможно, так как в нём постоянно идёт размножение. В результате можно сильно просчитаться, особенно если не знать примерное выделение газа каждым из видов флоры.
Оборудование для производства углекислого газа
Прибор
Для создания аппарата потребуется две бутылки из пластика с крышечками. В крышечках делаем по 2 отверстия, в которые будут помещены трубки. Одна трубка служит соединителем двух емкостей между собой.
Второе отверстие необходимо для тройника с трубками. Одна из трубок пойдет в емкость с рыбами. В середине тройника необходимо разместить краник для регулировки потока газа.
Для бесперебойной подачи СО2 своими руками к рыбкам, требуется генератор СО2. Генератор СО2 отвечает за степень подачи углерода.
Счетчик пузырьков со2 своими руками можно сделать из шприца.
Реактор СО2
Реагентами к изготовленному аппарату выступает сода и лимонная кислота. В одну бутылку помещаем раствор из 100 грамм воды и 60 грамм соды, а во вторую – растворенные в 100 граммах воды 50 грамм лимонной кислоты. Не забудьте плотно закупорить крышки на бутылках.
Концы трубок опускаем в растворы, которые производят при смешении со2 в аквариуме. По тройнику газ проходит к аквариумным рыбкам и растениям. Перед использованием реактивов рекомендуется проверить устройство на герметичность, чтобы исключить утечку газа.
