Спосіб обробки води

Спосіб обробки води шляхом пропущення її під тиском крізь напівпрозору мембрану при одержанні перміату та концентрату, який відрізняється тим, що температуру води у процесі обробки підтримують у інтервалі 4-9° С Винахід відноситься до сепараційних способів розділення компонентів рідких речовин, зокрема, до способів обробки води з низьким солевмістом і використовується для одержання чистої води, вільної від ІЗОТОПІВ важкої води Відомим Є спосіб обробки води шляхом пропущення її під тиском крізь напівпрозірну мембрану з одержанням перміату та концентрату (а с СССР № 1526730, М Кп B01D 13/00, заявл 07 05 87 г) Обробку води за відомим способом здійснюють при нормальних умовах - при температурі процесу-20-30°С Недоліком відомого способу є те, що незважаючи на низький солевміст, чиста вода містить ізотопи важкої дейтерієвої води, які негативно мембрану проходять усі ІЗОТОПНІ складові води, та, як наслідок, очищена від солей вода містить важку дейтеріеву воду В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу обробки води, у якому уведення нового режиму проведення процесу зворотного осмосу забезпечує виникнення ефекту бародифуЗІІ ізотопних молекул води, що сприяє вибірності мембрани відносно молекул важкої води і забезпечує зниження її КІЛЬКОСТІ у перміаті Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі обробки води, який включає пропущення її під тиском крізь напівпрозірну мембрану з одержанням перміату та концентрату, новим, згідно з винаходом, є те, що температуру води у процесі її обробки підтримують у інтервалі 4 - 9°С Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, пояснюється таким При проведенні процесу зворотного осмосу при знижених температурах реалізуються основні різниці у фізико-хімічних властивостях звичайної (протієвої) води та важкої (дейтерієвої) водя Так, навіть при нормальних умовах важка вода має впливають на ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ ЛЮДИНИ, а також усіх живих організмів У відомому способі обробки воду на напівпрозірну мембрану подають при температурах - 20 30°С Рідка речовина (вода), яка розділяється, являє собою розчин мінімальної КІЛЬКОСТІ солей (менш за 50мг/л) у воді, як у розчиннику В процесі зворотного осмосу одержують перміат, який являє собою чисту воду з мінімальною КІЛЬКІСТЮ солей Вода ж складається взагалі, з молекул звичайної протієвої води - 1ЬІ2 6О (М 18), яка переважно подана ХІМІЧНОЮ формулою 1Н D16O (19) Частково молекули води у звичайних нормальних умовах також з'єднані у окремі асоціативні комплекси зі слабкими водневими зв'язками, структура яких характеризується загальними формулами - (bbOJx та D2O (bhOJx При нормальній температурі води структурні формули протієвої та дейтерієвої води практично не відрізняються, а активність молекул вод, які названі вище, мають близькі значення У процесі зворотного осмосу крізь напівпрозірну ЩІЛЬНІСТЬ на 10%, а в'язкість - на 23% більш, ніж протіева, а температура замерзання важкої води складає 3,8°С, проти 0°С - для протієвої При зниженій температурі відбувається структурне перетворювання молекул води, при якому молекули важкої води перетворюються у льодоподібні каркаси Молекули (D2O) мають характерну для льоду гексагональну структуру При цьому ці молекули мають значну лінійну різницю з молекулами звичайної протієвої води Експериментально встановлено, що максимальне структурне перетворення молекул важкої води здійснюється у інтервалі температур 4 - 9°С При цьому має місце СО Ю (О 46531 різниця між аісгивностями молекул ННО і HDO, а також між коефіцієнтами дифузії молекулярних асоціативних комплексів, які у цьому інтервалі температур відрізняються ВДВІЧІ та більше Таким чином, в умовах зворотного осмосу у процесі обробки води виникає ефект бародифузм, а зміна ізотопного складу води у бік підвищення частки молекул ННО і зменшення частки молекул HDO відбувається не тільки за рахунок різниці статичних осмотичних тисків молекул ННО і HDO, але і за рахунок різниці коефіцієнтів дифузії молекулярних асоціативних комплексів Зниження температури води нижче 4°С приводить до значного зменшення активності молекул ННО та до зменшення проникності мембрани у даних умовах При цьому проведення процесу обробки води стає технологічно недоцільним При температурі води вище 9°С значно сповільнюється процес структурних змінювань молекул важкої води DHO, при якому спостерігається мінімальний ефект бародифузм При цьому ступінь ізотопного розділення води зменшується На фігурі надана схема установки для реалізації способу, який заявляється Спосіб обробки води здійснюється таким чином Попередньо очищену відомими способами воду за допомогою циркуляційного насоса (фіг 1) 1 подають до охолодного агрегату 2 з системою З автоматичного підтримування температури Потім охолоджену воду за допомогою насоса 4 високого тиску подають до апарата 5, який містить напівпрозірну мембрану, де відбувається зворотноосмотичне розділення ізотопних складних вод з одержанням перміату і концентрату Приклад Попередньо очищену воду до солевмісту 10мг/л та охолоджену до температури 6°С пропускали крізь напівпрозірну мембрану під тиском 1,6МПа Швидкість потоку у мембранному каналі складала 0,27м/сек У процесі зворотного осмосу протіева вода (ННО) проходить крізь мембрану, яка як перміат накопичується у збірнику та подається споживачу Одержаний концентрат - протієву воду, яка містить солі, та молекули важкої води відводять з системи Селективність мембрани по відношенню до молекул важкої води склала 70% Солезадержання - 96% Ступінь виведення важкої води визначали мас-спектрометричним способом При необхідності більш глибокої очистки води здійснюють багаторазову обробку води за способом, який заявляється Приклади здійснення способу при значеннях температури води, рівних значенням, які заявляються, і температурах, які виходять за межі інтервалу, який заявляється, надані у таблиці Таблиця КІЛЬКІСТЬ важ Температукої води у перра води, °С мі аті, % прототип 25 100* № з/р 1 12 80 2 3 4 9 6 4 40 ЗО ЗО 5 3,5 Примітка Ступінь ізотопного розділення води зменшується Проведення процесу стає технологічно недоцільним * Оцінювання ступеня витягнення важкої води проводилося за відносною величиною, рівною відношенню таких величин площини піка на масспектрі, ВІДПОВІДНОГО для DHO з проби води, обробленої за способом, який заявляється, та площини піка на мас-спектрі для DHO з проби води, обробленої за способом згідно з прототипом, яка прийнята за одиницю (100%) 46531 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71