Спосіб очищення води

Реферат: Спосіб очищення води, при якому вихідну воду піддають кільком циклам заморожування/розморожування, при кожному циклі сепарують та видаляють рідку фазу забрудненої рідини, а тверду фазу після розморожування піддають наступному циклу, причому після сепарації та розморожування твердої фази її контролюють приладом на основі поверхневого плазмонного резонансу. UA 115845 U (12) UA 115845 U UA 115845 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі охорони навколишнього середовища та харчової промисловості, а саме до очищення води, і може бути використана, зокрема, на підприємствах харчової промисловості та санепідемстанціях. Відомий спосіб глибокого очищення води [1] включає грубу механічну очистку в пісковловлювачах, подачу стоку в усереднювач-преаератор зі змінним рівнем і обробку киснем повітря з максимальним активним перемішуванням, після чого проводять первинну і повторну аерацію в аеротенках з аераторами і нітри- денітрифікуючими зонами. Очищену воду відстоюють у вторинному відстійнику і подають на блок доочистки на фільтрах і далі для додаткового очищення воду пропускають через електростатичне поле, а мул, що рециркулюється, через магнітне поле. Далі вода проходить через установку знезараження на ультрафіолеті. Такий спосіб дозволяє отримати чисту воду, але є дуже складним у виконанні. Найбільш близьким способом, прийнятим за прототип, є спосіб опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим виморожуванням [2]. Цей спосіб простий при виконанні та забезпечує високий ступінь очищення води від механічних, розчинних, біологічних та інших домішок. Недоліком такого способу є те, що не відомо скільки разів (оптимальна кількість технологічних операцій) необхідно заморожувати воду для досягнення потрібного ступеня очищення. Задачею пропонованої корисної моделі є створення способу очищення води, який дозволяє визначити оптимальну кількість циклів заморожування/розморожування. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується спосіб очищення води, при якому вихідну воду піддають кільком циклам заморожування/розморожування, при кожному циклі сепарують та видаляють рідку фазу забрудненої рідини, а тверду фазу після розморожування піддають наступному циклу, причому після сепарації та розморожування твердої фази її контролюють приладом на основі поверхневого плазмонного резонансу (ППР). Ефект ППР виникає при взаємодії електромагнітного р-поляризованого випромінювання видимого діапазону з границею поділу двох середовищ з різним показником заломлення. При цьому умовою існування поверхневого плазмону є падіння світла від лазера (1) на межу двох середовищ зі сторони середовища з більшим показником заломлення (2) та наявність на границі між середовищами тонкої плівки (3) (менше 100 нм) з негативною діелектричною проникністю (фіг. 1). Оскільки для металів діелектрична проникність, обумовлена плазмою вільних електронів, негативна в широкому спектральному діапазоні, металева плівка (переважно Аu чи Ag) на діелектричній основі (більш оптично щільне середовище) є чутливим елементом ППР-приладів. Явище ППР полягає в різкому зменшенні інтенсивності світла, відбитого від вищевказаної границі поділу, що спостерігається при специфічному резонансному куті падіння. Для того, щоб визначити цей кут, вимірюють залежність інтенсивності відбитого границею поділу світла від кута його падіння (характеристику відбиття) фотоприймачем (4) та визначають кутове положення її мінімуму, котре відповідає резонансному куту. Кутове положення резонансного кута визначається показником заломлення досліджуваного середовища, що контактує з металевою плівкою з протилежної сторони (менш оптично щільне середовище). Досліджуючи зміну положення мінімуму резонансного кута у часі, можна зробити висновки про зміну показника заломлення досліджуваного середовища, та процеси адсорбції-десорбції, котрі відбуваються на розглянутій границі поділу та характеризувати їх кількісно. В спеціалізованому приладі "Акварезонанс", котрий працює на явищі ППР, результати вимірів математично обробляються по спеціально розробленому алгоритму. За рахунок механічної розгортки по куту падіння випромінювання на робочий елемент сенсор забезпечує діапазон по куту падіння-17 кутових градусів. Це дозволяє отримувати повну характеристику відбиття та за допомогою спеціального програмного забезпечення вираховувати показник заломлення досліджуваного середовища в діапазоні від 1,0 до 1,5. За допомогою ППР можна визначати -7 -7 показники заломлення з чутливістю ±4×10 та точністю ±2×10 . Крім того метод ППР дозволяє використовувати для аналізу дуже малі проби досліджуваної речовини від 0,01 мл до 1 мл, що не зменшує об'єму очищеної води і дозволяє визначити оптимальний ступінь її очищення в порівнянні з еталоном. Таким чином, запропонований спосіб відповідає критерію корисності. Новизна запропонованого винаходу обумовлена сукупністю відомих та вперше запропонованих складових та ознак цього технічного рішення. Приклад реалізації. Для реалізації запропонованого способу було використано спеціалізований прилад контролю якості води "Акварезонанс", котрий вимірював кутовий зсув мінімуму характеристики 1 UA 115845 U 5 10 15 20 25 відбиття (кутового показника явища ППР) при заміщенні у вимірювальній кюветі води-еталону досліджуваним зразком. Було досліджено чотири зразки води: зразок № 1 - вода деіонізована, дистильована (еталон); зразок № 2-вода з крану; зразок № 3 - вода з колодязя; зразок № 4 вода з бювету. Очищення зразків води виконували виморожуванням у три етапи. Кожен етап складався з 4-х кроків: часткове замороження, сепарація, розмороження та нагрівання до температури 20±0,5 °C. Кожен зразок заморожували лише на 40-50 % від початкового його об'єму. Сепарацію виконували виділенням замерзлої води. Після кожного етапу вимірювалось кутове положення мінімуму характеристики відбиття та розраховувався відповідний показник заломлення. При цьому необхідний об'єм зразку для вимірювання становив лише 0,5±0,1 мл. Час одного вимірювання показника заломлення зразка приладом становив близько однієї секунди. Виконували серію вимірювань для кожного зразку у кількості 20 вимірів з наступним усередненням результату. Значення результату порівнювалось зі значенням показника заломлення еталону (n=1,32785±0,00001, при t=20 °C). Для зменшення температурної похибки вимірювання прилад та резервуари зі зразками розташовували в термостаті при температурі t=20±0,5 °C. Внаслідок трьохетапного виморожування різниця в показнику заломлення між еталоном та досліджуваними зразками зменшилась з 0,00011 до 0,00002 для зразку № 2, з 0,0002 до 0,00005 для зразку № 3 та з 0,00008 до 0,00003 для зразку № 4. Результати вимірювань показали, що запропонований спосіб контролю ступеня очищення води дозволяє за короткий проміжок часу (менше 25 секунд), для малого об'єму проби (0,5±0,1 мл) за кутовим показником явища ППР визначити ефективність очищення води за зміною її показника заломлення з високою точністю (±0,00001). Джерела інформації: 1. Недува А.Ш. Способ и установка для глубокой биохимической очистки сточных вод // патент РФ № 2555010 от 06.04.2012 г. 2. Смірнов Л.Ф. Спосіб опріснення і концентрування водних розчинів багатоступеневим виморожуванням та багатоступеневий виморожуючий опріснювач-концентратор для його здійснення // патент України № 53239 від 15.01.2003 р. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб очищення води, при якому вихідну воду піддають кільком циклам заморожування/розморожування, при кожному циклі сепарують та видаляють рідку фазу забрудненої рідини, а тверду фазу після розморожування піддають наступному циклу, який відрізняється тим, що після сепарації та розморожування твердої фази її контролюють приладом на основі поверхневого плазмонного резонансу. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2