Фотореакторы на основе эксиламп и система для обработки семян УФ излучением

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН)

Рисунок 1. Фотореактор с внутренним диаметром облучаемой области 50 мм

В ИСЭ СО РАН разработаны, изготовлены и поставлены фотореакторы (рисунок 1) на основе KrCl-, XeBr- и XeCl-эксиламп барьерного разряда с максимумом длины волны излучения 222 (спектр излучения показан на рисунке 2), 282 и 308 нм, соответственно. Фотореакторы предназначены для изучения фотохимических процессов при воздействии ультрафиолетового излучения на прокачиваемые химические растворы. Для ультрафиолетового облучения прокачиваемых растворов была предусмотрена сменная кварцевая труба. Конструкция фотореакторов является универсальной и может быть адаптирована под различные размеры излучателей. В данных фотореакторах использовались трубки для прокачки жидкостей с внутренним диаметром 50 мм. Благодаря наличию сменной кварцевой трубы, облучаемые растворы не вступали в непосредственный контакт с эксилампой. Кроме того, на основе созданных фотореакторов и эксиламп создана установка для обработки семян УФ излучением (рисунок 3).

Технические характеристики фотореакторов на основе KrCl-, XeBr- и XeCl-эксиламп барьерного разряда приведены в таблице.

Фотореакторы KrCl-

фотореактор

XeBr-

фотореактор

XeCl-

фотореактор

Спектральный

максимум излучения

222 нм 282 нм 308 нм
Плотность мощности излучения 18 мВт/см2 27 мВт/см2 33 мВт/см2
Габариты (длина/ширина/высота) 431x323x148 мм 431x323x148 мм 431x323x148 мм
Потребляемая

мощность

268 Вт 229 Вт 229 Вт
Рисунок 2. Спектр излучения фотореактора с KrCl эксилампой

Установка для облучения семян

С помощью установки для обработки семян УФ излучением на семенах пшеницы (сорт «Иргина»), огурца (сорт «Засолочный») и гречихи (сорт №9), выявлено, что предпосевная УФ-обработка семян оказывает стимулирующее воздействие на процессы прорастания, всхожести и роста растений. После обработки энергия прорастания семян увеличивается на 20-30%. Также наблюдалось увеличение сырой массы растения – на 54% выше, чем у контрольных необработанных образцов. В обработанных образцах была хорошо развита корневая система.

Рисунок 3. Установка для облучения семян с повышенной производительностью: 1 ‒ корпус с эксилампой и системой охлаждения; 2 ‒ воронка для подачи посевного материала; 3 ‒ двигатель для прокачки семенного материала через внутреннюю полость в эксилампе; 4 ‒ блок управления.

На семенах пшеницы (сорт «Иргина») сделана сравнительная оценка эффекта от действия УФ-излучения и продуктов распада плазмы апокампического разряда (состав которых определили отдельно). Показано, что энергия прорастания семян, обработанных эксилампой – на 20% выше, чем у контрольных образцов – и на 28%, чем у образцов, обработанных продуктами распада плазмы. При взвешивании вегетирующих растений сырая масса семян, обработанных плазмой, была выше на 56%, чем у контрольных, и на 2%, чем у семян, подвергнутых УФ- обработке. Высеянные в грунт семена показали, что энергия прорастания семян, подвергшихся обработке продуктами распада плазмы, выше на 5%, чем у контрольных образцов, и на 35%, чем при УФ-обработке. В случае высевания в грунт сырая масса семян, обработанных продуктами распада плазмы, выше на 13%, чем у семян, подвергнутых УФО, и на 12%, чем в контроле. Корневая система была хорошо развита в обработанных образцах. Семена имели длинные корни, которые тесно переплетались между собой. Результаты могут лечь в основу методики предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур в промышленных масштабах.

Уровень практической реализации

  1. По договору ОКР № GB-19/15, завершившемся в 2016 году, дня Нотингемского университета (The University of Nottingham) Великобритании были разработаны и поставлены три подобных фотореактора.
  2. По договору ОКР № GB-1/18 текущего года готовится поставка KrBr и XeI-фотореакторов дня Нотингемского университета (The University of Nottingham) Великобритании.
  3. По инициативному проекту создана установка для облучения семян (рис. 3). Проведены её первые испытания в различных организациях (Томский сельскохозяйственный институт – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский государственный аграрный университет», Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Кривошеинский агропромышленный техникум»). По результатам заключено соглашение о сотрудничестве, нацеленное на выявление экономической эффективности применения разработанной установки.

Область применения: Фотохимия, биология, сельское хозяйство.

Патентная защита: Cоснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Панарин В.А., Чудинова Ю.В., Викторова И.А., Чеглоков А.Е. Устройство для ультрафиолетовой обработки семян // Патент RU № 139005. Приоритетная дата 27.11.2013, опубликовано 27.03.2014, Бюл. № 9.

Коммерческие предложения: Совместное производство, продажа изделий. Гарантийное обслуживание от 1 года, послегарантийное обслуживание может быть проведено по соглашению с заказчиком.

Ориентировочная стоимость фотореакторов: от 40 до 500 тысяч рублей в зависимости от размеров изготавливаемых изделий.

 Контактные данные:

Лаборатория оптических излучений ИСЭ СО РАН.

Тел.: +7(382-22) 900207

+7(382-22) 491-685

Эл. почта:

ASM@loi.hcei.tsc.ru

badik@loi.hcei.tsc.ru

VFT@loi.hcei.tsc.ru