Спосіб очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню

Реферат: Спосіб очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню, включає занурення безпосередньо у воду гальванічної пари. Як гальванічну пару використовують гнучкі металеві решітки, зварені з металевих прутів відповідних металів гальванічної пари, де анод виготовлений з заліза або сталі, а катод - з менш активного металу, ніж залізо. Решітки гальванічної пари мають отвори таких розмірів, що дозволяють проникати дрібним мешканцям, які перебувають у водному середовищі. Для прискорення процесу очищення мінералізованих вод від сульфідів, зокрема від сірководню, в гальванічній парі активний метал - анод - з'єднують з додатним полюсом, а катод - відповідно з від'ємним полюсом джерела постійного струму. UA 108884 C2 (12) UA 108884 C2 UA 108884 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до екологічної безпеки в частині охорони водного середовища від забруднення та захисту біологічного життя у водному середовищі й може бути використаний для очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню. Відомий спосіб очищення мінералізованих вод від сульфідів, зокрема від сірководню, що включає занурення гальванічної пари в резервуар з водою, що складається з металевого заліза з припоєм і іншого менш активного металу, ніж залізо, або занурюють в пластову воду сталь як з припоєм, так і без нього [1, 2]. Основним недоліком відомого способу є витрати на такі матеріали як залізо, сталь, олово, мідь та інші технічні витрати. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю є спосіб очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню, який включає занурення безпосередньо у воду сталевих корпусів списаних кораблів, барж та інших суден як з припоєм з менш активного металу, ніж залізо, так і без нього [2]. Основним недоліком відомого способу є низька інтенсивність процесу очищення мінералізованих вод та стаціонарність (нерухомість) місця знаходження гальванічної пари у воді. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню, що включає занурення безпосередньо у воду гальванічної пари, відповідно до винаходу, як гальванічну пару використовують гнучкі металеві решітки, зварені з металевих прутів відповідних металів гальванічної нари, де анод виготовлений з заліза або сталі, а катод - з менш активного металу, ніж залізо, решітки гальванічної пари мають отвори таких розмірів, що дозволяють проникати дрібним мешканцям, які перебувають у водному середовищі; для прискорення процесу очищення мінералізованих вод від сульфідів, зокрема від сірководню, в гальванічній парі активний метал - анод сполучають з додатним полюсом, а катод - відповідно з від'ємним полюсом джерела постійного струму. Суть винаходу пояснюється тим, що у винаході використовують гальванічні пари, у яких активний метал окислюється і розчиняється, посилаючи у воду свої іони - катіони - для зв'язування, наприклад, сульфідів-іонів та сірководню. Але використання гальванічних пар у вигляді металевих пластин або сталевих корпусів списаних суден є неефективним, оскільки останні - малорухомі, статичні та мають обмежену поверхню дотику з мінералізованою водою, яка очищується. Для прискорення очищення мінералізованих вод відкритих водойм необхідною умовою є збільшення поверхні дотику гальванічної пари з водою. З цією метою гальванічні пари металів запропоновано виготовляти з гнучких металевих решіток, зварених з прутів відповідних металів гальванічної пари з отворами для проникнення дрібних живих мешканців водосховищ, щоб не заважати їх життєдіяльності (особливо, коли очищується вода над коралами). Як приклад гальванічної пари способу очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів та сірководню запропоновані дві решітки у формі півсфер однакової висоти, але різного діаметра (ширини), зображені на кресленні. Решіткові півсфери концентрично вставлені одна в іншу, а зверху нерухомо закріплені. Ззовні решітка виготовлена з більш активного металу, який розчиняється і дифундує, іони якої мають більш широкий простір для дифузії й зв'язування сульфідів, зокрема від сірководню. Внутрішня решітка виготовлена з менш активного металу і на її поверхні протікають вторинні, але не менш важливі процеси: 2   2e    2 , які дозволяють знизити кислотність води, яка шкідлива для панцирних ссавців. Відстань між анодною решіткою (більш активний метал) і катодною (менш активний метал) повинна бути такою, щоб не пересікались електричні поля обох решіток. Півсферичні решітки зверху мають дві окремі клеми для підключення до анода і катода постійного джерела струму. В тому випадку, коли концентрація сульфідів збільшена, треба 2+ збільшити концентрацію іонів заліза Fe , для цього застосовують катодний захист. Анод (більш активний метал - залізо) приєднують до позитивного полюса, а катод (менш активний метал, 2+ наприклад, олово) - до від'ємного полюса джерела постійного струму. Кількість іонів заліза Fe у воді буде зростати, відповідно і процес зв'язування сульфідів буде зростати. Гальванічна пара з використанням решіток проста і легка, її можна занурювати на будь-яку глибину, переміщувати з одного місця на інше, очищувати воду як у статиці, так і в динаміці, як в повільному, так і прискореному режимі із застосуванням постійного джерела струму. Суттєвими відмінностями є: - гальванічна пара з решіток проста і економічно ефективна; 1 UA 108884 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - решіткова гальванічна пара дає можливість за допомогою джерела постійного струму 2+ збільшити швидкість розчинення заліза, підняти концентрацію іонів Fe та збільшити кількість зв'язаного сірководню та сульфідів; - решітки гальванічної пари дозволяють очищувати воду не тільки з поверхні металів, а й по всьому об'єму; - гальванічна пара динамічна та може застосовуватись як для стоячої води, так і рухливої; - гальванічна пара може бути використана для очищення водного середовища місць існування коралів для того, щоб попередити їх вимирання та загибель. Спосіб може бути здійсненний згідно з наступними прикладами: Приклад 1. Користуємось пристроєм, що зображений на кресленні, з наступними розмірами: висота півсферичних решіток - Η = 12 м; діаметр півсфер - Д1 = 6 м, Д2 = 4 м; розмір отворів решіток у вигляді квадрата 3030 см; анод - залізо (Fe), катод - олово (Sn). 2 Занурюємо пристрій у водосховище площею - 100 м , глибиною - 30 м. В повітрі відчувається сильний запах сірководню (H 2S). З'єднуємо обидві клеми 3 і 4 проводом, з яким послідовно з'єднана електролампа. Свічення лампи засвідчує про початок процесу очищення мінералізованої води від сірководню (сульфідів), а саме у воді протікають наступні процеси: Анод : Fe 0  Fe 2   2e   2 2 Fe  S  FeS  Безпосеред ньо у воді біля анода :  2  Fe  Η2 S  FeS  2Η    4OΗ  2Η2 O  O 2  4e 2Η  2e   Η2   Катод(Sn)  : 2Η2 O  2e   Η2  2OΗ  Через два тижні вода стає без запаху й світлішає. Запускаємо рибок, вони вільно плавають і з часом саме там їх збирається найбільше, ніж по всьому об'єму водосховища. Біля гальванічної пари вода чистіша. Приклад 2. Очищення мінералізованої води водосховища від сульфідів і сірководню за допомогою гальванічної нари проводять згідно з прикладом 1 з використанням джерела постійного струму у вигляді декількох сухих батарейок. Анод (півсферична решітка з більш активним металом - залізом) приєднується за допомогою клеми 1 і провідника до позитивного полюса, а катод - олово - до негативного полюсу джерела постійного струму. Занурюємо дві півсферичні решітки гальванічної пари в мінералізовану воду водосховища, з поверхні якого відчутно сірководнем. Через тиждень запах зникає, вода світлішає, запускаємо в воду рибок, вони плавають й не гинуть. Як бачимо, під дією струму анод швидше окислюється, залізо 2+ розчиняється, концентрація іонів заліза Fe зростає, зростає і швидкість зв'язування сульфідів і сірководню, а очищення води проходить більш інтенсивніше: 2+ + Fe + H2S = FeS + 2H . Запропонований метод в порівнянні з найближчим аналогом має такі переваги: - простота і легкість гальванічної пари для очищення мінералізованих вод відкритих водойм; - за рахунок решіток гальванічної пари інтенсивно і ефективно очищує великий об'єм води від сульфідів і сірководню; - гальванічна пара технічно просто монтується, не потребує великих економічних витрат; - переносна гальванічна пара дозволяє насичувати киснем воду біля коралів та сприяє їх оживленню і росту, а також у такій воді концентруються риби; - гальванічна пара дозволяє створити економічний, інтенсивний і ефективний переносний спосіб очищення води від сульфідів та отруйного сірководню безпосередньо у рідкий фазі. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель UA 65317 U, опублікований 12.12.2011 р. 2. Патент на корисну модель UA 73549 U, опублікований 25.09.2012 р. 2 UA 108884 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб очищення мінералізованих вод відкритих водойм від сульфідів, зокрема від сірководню, що включає занурення безпосередньо у воду гальванічної пари, який відрізняється тим, що як гальванічну пару використовують гнучкі металеві решітки, зварені з металевих прутів відповідних металів гальванічної пари, де анод виготовлений з заліза або сталі, а катод - з менш активного металу, ніж залізо; решітки гальванічної пари мають отвори таких розмірів, що дозволяють проникати дрібним мешканцям, які перебувають у водному середовищі, при цьому для прискорення процесу очищення мінералізованих вод від сульфідів, зокрема від сірководню, в гальванічній парі активний метал - анод - з'єднують з додатним полюсом, а катод - відповідно - з від'ємним полюсом джерела постійного струму. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3