Спосіб корекції водневого показника і хімічного складу води

Реферат: Винахід належить до галузі теплоенергетики і може бути використаний в харчовій, хімічній, фармацевтичній промисловостях та бальнеології. Відповідно до винаходу спосіб корекції водневого показника і хімічного складу води передбачає почергове зниження тиску до виникнення кавітації, нагрівання водяного потоку та його охолодження. Потік води піддається термовакуумній обробці, при якій відбувається адіабатичне закипання і конденсація пари в режимі імпульсної зміни тиску до величини 1,5 ГПа/с в межах від 100 до 5 кПа та температури від 5 до 95 °C, що супроводжується фазовими переходами та кавітацією. Крім того, термовакуумна обробка здійснюється в два етапи. За рахунок чого досягається підвищення водневого показника та покращення хімічного складу води. UA 112142 C2 (12) UA 112142 C2 UA 112142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі теплоенергетики і може бути використаний в харчовій, хімічній, фармацевтичній промисловостях та бальнеології. Для корекції водневого показника (рН) і хімічного складу води використовують два основні методи: фізичний, переважно це використання тиску і температури або хімічний, що ґрунтується на використанні реагентів. Відомі способи обробки води, що дозволяють корегувати водневий показник води і водних систем (патенти РФ 2129993 C02F 1/66, опубл. 10.05.1997; 2186736 C02F 1/42, опубл. 10.08.2002) при яких використовують реагентні способи обробки води. Недоліками відомих способів обробки води є необхідність в регенерації катіоніта за рахунок використання хімічних реагентів, що потребує додаткових витрат і призводить до здорожчання. Крім того, солі, які утворюються в процесі регенерації катіоніта негативно впливають на екологію і потребують утилізації. Також є необхідність у попередній обробці води, при якій використовуються додаткове обладнання, що призводить до ускладнення технологічного процесу. Відомий спосіб обробки води без використання реагентів, який дозволяє корегувати хімічний склад води і показник рН (патенти РФ № 2196740 C02F 1/66, опубл. 27.11.2004), що включає багаторазове почергове підвищення і зниження тиску, при цьому воду нагрівають з підвищенням тиску до температури, близької до точки кипіння, але не доводячи до кипіння, витримують при такій температурі 5-10 хвилин і охолоджують при зниженні тиску. Недоліком є обмежений діапазон корегування рН (лише його зниження), що обмежує галузь застосування. За прототип обрано спосіб обробки води і водних розчинів, що корегує хімічний склад води і водневий показник, (патенти РФ № 2240984 C02F 1/66, опубл. 10.05.1997), який передбачає багаторазове почергове скидання тиску високонапірної рідини при її рециркуляції до виникнення кавітації, з наступним нагріванням та з подальшим частковим фільтруванням. Кавітація ініціюється гідродинамічним чи ультразвуковим способом. Недоліком цього способу є необхідність у фільтруванні твердих домішок, що утворилися в процесах рециркуляції та нагрівання. Також, до недоліків можна віднести складність проведення технологічного процесу, значні габаритні розміри обладнання та значні енергозатрати. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу корекції водневого показника і хімічного складу води шляхом термовакуумної обробки води в режимі імпульсної зміни тиску і температури, що викликає адіабатичне закипання, яке супроводжується фазовими переходами та кавітацією і дозволяє корегувати водневий показник та хімічний склад води. Поставлена задача вирішується тим, що в способі корекції водневого показника і хімічного складу води, який передбачає почергове зниження тиску до виникнення кавітації, нагрівання водяного потоку та його охолодження, згідно з винаходом, потік води піддається термовакуумній обробці, при якій відбувається адіабатичне закипання і конденсація пари в режимі імпульсної зміни тиску до величини 1,5 ГПа/с в межах від 100 до 5 кПа та температури від 5 до 95 °C, що супроводжується фазовими переходами та кавітацією. Крім того, термовакуумна обробка здійснюється в два етапи. Комплексний підхід у корекції водневого показника та хімічного складу води забезпечується проходженням потоку в 2 етапи в режимі імпульсної зміни тиску і температури. При виконанні умови Тводи< Ткип(Р) відбувається адіабатичне закипання, що ініціює фазові переходи парорідинної суміші та кавітації потоку води. В результаті процесів адіабатичного закипання, конденсації паро-рідинної суміші та кавітації потоку води відбувається прискорене протікання хімічних реакцій та зміщення вуглекислотної рівноваги, що призводить до видалення вуглекислого газу, зниження кількості гідрокарбонатів, утворення надлишкової кількості іонів ОН , що зумовлює лужну реакцію середовища, тобто відбувається підвищення водневого показника та корекція хімічного складу води. Зокрема змінюються показники загальної твердості та лужності, сухий залишок та інші параметри води. Спосіб здійснюється наступним чином. Потік води довільної температури подається у термовакуумний апарат на перший етап обробки в камеру конденсації, де відбувається скидання тиску до 5 кПа і підігрів води за рахунок охолодження паро-рідинної суміші, що надходить з камери адіабатичного закипання. Далі після першого етапу термовакуумної обробки підігріта вода подається на другий етап обробки, а саме у камеру конденсації, де при тиску 20 кПа відбувається нагрівання води за рахунок охолодження паро-рідинної суміші, що надходить з камери адіабатичного закипання другого етапу обробки. Підігрітий потік до 50-55 °C подається на теплообмінний апарат, де доводиться до температури перегріву ∆Т, для виконання умови Т води