Спосіб одержання води зі зниженим вмістом дейтерію

Реферат: Винахід належить до галузі обробки води, зокрема до одержання питної води зі зниженим вмістом у ній дейтерію й може бути використаний в медицині, зокрема, при комплексному лікуванні онкохворих. Завдання, на вирішення якого спрямований винахід одержання полегшеної за дейтерієм води з використанням нового технологічного прийому. Запропонований спосіб одержання води зі зниженим вмістом дейтерію полягає у використанні градієнта тонічності гіпертонічного й гіпотонічного розчинів і процес здійснюють з градієнтом тонічності 0,0086-0,0224 МПа й температурі Т=22±1 °C до встановлення рівноваги: як гіпертонічний розчин використовують воду з вмістом дейтерію D/H=140-155 частин на мільйон (ppm), а як гіпотонічний розчин використовують воду з вмістом дейтерію D/H не вище 10 частин на мільйон (ppm). Реалізація способу забезпечує одержання води із вмістом дейтерію 30-36 частин на мільйон (ppm) при відсутності енерговитрат. UA 103972 C2 (12) UA 103972 C2 UA 103972 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області обробки води, зокрема до одержання питної води зі зниженим вмістом у ній дейтерію й може бути використаний в медицині, зокрема, при комплексному лікуванні онкохворих. Вода зі зниженим, у порівнянні з материковими водами, вмістом дейтерію розглядається в цей час як стимулятор життя. Вода, у якій у результаті спеціального очищення знижений вміст дейтерію й збільшена частка самого легкого ізопотологу Н 2О, прискорює обмінні процеси - як фізико-хімічні, так і біологічні. Робіт з технології одержання води зі зниженим вмістом дейтерію для споживання біологічними об'єктами в патентній і періодичній літературі виявлено дуже мало. Відомий спосіб одержання цілющої питної води зі зниженим вмістом дейтерію й тритію (RU, патент 2091336, кл. С 02 F 9/00. опубл. 19.12.95) [1]. У способі [1] реалізується наступний технологічний процес обробки води: вода-пар-лід-вода. Суть способу полягає в одержанні з вихідної води, наприклад водопровідної, пари при вакуумуванні й температурі не вище 10 °C, у нагріванні пари при температурі вище 90 °C у присутності центрів його конденсації (наприклад, мінералів, іонів солей, корисних для організму) з наступним охолодженням пари до температури 4 °C для конденсації в рідку або тверду фази (сніг, лід). Одержують воду, очищену від шкідливих речовин, зі зниженим вмістом дейтерію й тритію і яка є біологічно активною й цілющою, і названа "реліктовою". Як випливає з даних, представлених у способі [1], його реалізація дозволяє знизити у водопровідній воді вміст дейтерію тільки на 8-10 %. Відомо (Kirk В. Goodall. In Search of the Fountain of Youth. Preliminary Analysis of Deuterium's Role in DNA Degradation. // Anti-Aging Medical News: The Official Newsletter of the American Academy of Anti-Aging Medicine. - Fall. 2003. P. 7-31. В поисках эликсира молодости. Предварительный анализ роли дейтерия в деградации ДНК: Перевод ООО "Лидер-Проджект", 2005. http://gerontology.narod.ru/) [2], що вміст дейтерію в природній воді, а також у водопровідній воді становить 147-150 ррm. Отже, вміст дейтерію в "реліктовій" воді перебуває на рівні 135 13Х ррm. Таким чином, до недоліків способу [1] можна віднести низьку ефективність зниження вмісту дейтерію в отриманій питній воді. Слід також зазначити, що для одержання даної води, потрібно здійснити послідовно багатоступеневий процес обробки, причому кожний ступінь процесу вимагає дуже великих енерговитрат. Відомий також спосіб одержання біологічно активної питної води зі зниженим вмістом дейтерію (RU, патент 2182562, МПК 7 С 02F 1/46. С 02F 103:04. В 01D 59/00, опубл. 10.12.2011) [3]. У способі [3] використовують фізико-хімічні й термічні процеси обробки вихідної води. Суть процесів, що протікають відповідно до даного способу, полягає в наступному. Очищений конденсат атмосферної вологи або дистилят надходить в анодну камеру електролізера із твердим іонообмінним електролітом, де при температурі 60-80 °C здійснюють процес електролізу; отриманий електролізний водень піддають ізотопному обміну з парами води, що міститься в електролізному водні, з використанням гідрофобізованого й промотованого каталізатора на носії з активного вугілля, що містить 4-10 % фторопласта й 2-4 % паладію або платини; електролізні водень і кисень осушують пропущенням через іонообмінні мембрани й після перетворення електролізних газів у воду проводять доочищення останньої і її мінералізацію контактом з кальцій- магнієвмісними карбонатними матеріалами, за які використовують доломіт. Реалізація способу [3] забезпечує одержання питної води зі зниженою концентрацією дейтерію - 770 %о або 35,8 ррm. До основних недоліків способу [3] слід віднести невиправдано високі енергетичні витрати для одержання води з низьким вмістом дейтерію, трудомісткість і багатостадійність процесу (8ми ступенева обробка вихідної води). Пошук заявника, проведений за відомими літературними джерелами і патентами, не виявив аналогу, який є найбільш близьким до винаходу за технічною суттю й результатом, що досягається. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб одержання води зі зниженим вмістом дейтерію з використанням нового фізико-хімічного процесу, в основі якого лежить перенос через синтетичну напівпроникну мембрану молекул-ізопотологів води, що забезпечило б досягнення необхідного технічного результату одержання води зі зниженим змістом дейтерію до рівня 30-36 ррm, якість якої дозволяє використовувати її в медицині, зокрема, при комплексному лікуванні онкохворих, а також виключення енерговитрат при здійсненні процесу одержання води, збідненої за дейтерієм. Для рішення поставленої задачі запропонований спосіб одержання води зі зниженим вмістом дейтерію, який характеризується тим, що використовують градієнт тонічності 1 UA 103972 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гіпертонічного й гіпотонічного розчинів і процес здійснюють з градієнтом тонічності 0,00860,0224 МПа й температурі T=22±1 °C до встановлення рівноваги, при цьому як гіпертонічний розчин використовують воду з D/H=140-155 ррm, а як гіпотонічний розчин - використовують воду з D/H не вище 10 ррт. Нами вперше запропонований спосіб одержання води зі зниженим змістом дейтерію, в основі якого лежить ізотопний осмос перенос молекул-ізопотологів води під дією рушійної сили градієнта тонічності в системі: гіпотонічний розчин → напівпроникна мембрана → гіпертонічний розчин і як гіпертонічний розчин використовують воду із вмістом дейтерію 140-155 ррm, а як гіпотонічний розчин - воду зі вмістом дейтерію не вище 10 ррm. Використовують розчини, які відрізняються вмістом дейтерію в них в 14-75 раз. Проведення процесу в зазначених умовах забезпечує одержання води із вмістом дейтерію на рівні 30-36 ррm при виключенні енерговитрат. Спосіб реалізується в такий спосіб. Одержання води зі зниженим вмістом дейтерію здійснюють у пристрої, схематичне зображення якого представлено на кресленні. Пристрій включає камеру (1) і камеру (2), які розділені напівпроникною мембраною (3) ESPA1. У камері (1) розміщається гіпотонічний розчин (4), у камері (2) - гіпертонічний розчин (5). На кресленні: а) зображено пристрій на початковій стадії процесу одержання води зі зниженим вмістом дейтерію, а на кресленні б) стадія одержання води з необхідним вмістом дейтерію. Процес одержання води зі зниженим вмістом дейтерію здійснюють з градієнтом тонічності 0,0086-0,0224 МПа, температурі 22±1 °C. Градієнт тонічності - це міра градієнта осмотичного тиску двох розчинів, розділених напівпроникною мембраною. Розчин, який має більш високий осмотичний тиск у порівнянні з іншим розчином, називається гіпертонічним, а розчин, що має більш низький осмотичний тиск - гіпотонічним розчином. Як гіпертонічний розчин, використовують воду із вмістом дейтерію D/H 140-155 ррm, як гіпотонічний розчин - воду із вмістом дейтерію D/H не вище 10 ррm. Процес переносу молекул-ізопотологів води з камери (1) у камеру (2) приводить до зниження концентрації дейтерію в камері (2). Процес переносу припиняється при встановленні рівноваги в системі: вода в камері (1) ↔ напівпроникна мембрана ↔ вода в камері (2). При цьому вміст D/H у камері (1) дорівнює вмісту D/H в камері (2) й не перевищує 30-36 ррm. Тривалість процесу встановлення зазначеного вмісту D/H становить 15-90 хв. Вміст D/H у воді визначали на модифікованому мас-спектрометрі (МІ-1201). Приклад виконання за винаходом. Воду зі зниженим змістом дейтерію одержували в пристрої, схематичне зображення якого представлено на кресленні. У камеру (1) поміщали воду із вмістом дейтерію 4,2 ррm, у камеру (2) - воду зі вмістом дейтерію 145 ррm. Процес одержання води зі зниженим вмістом дейтерію проводили з градієнтом тонічності 0,0194 МПа й температурі 22±1 °C до встановлення рівноваги, про що свідчило встановлення стабільного рівня води в обох камерах пристрою. Час процесу одержання води зі зниженим вмістом дейтерію на рівні 30 ррm становило 15 хв. Дані представлені в таблиці (приклад 2). Аналогічно прикладу виконання за винаходом одержували воду зі зниженим вмістом дейтерію при використанні різних величин градієнта тонічності й концентрацій гіпертонічного й гіпотонічного розчинів як у діапазоні, що заявляється, так і при позамежних значеннях (таблиця, приклади 1-7). Установлене, що тільки при параметрах проведення процесу, що заявляються, (градієнт тонічності 0,0086-0,0224 Мпа, концентрації гіпертонічного розчину D/H 140-155 ррm і гіпотонічного розчину D/H не вище 10 ррm) забезпечується одержання води із вмістом дейтерію 30-36 ррm (таблиця, приклади 1-4). При позамежних значеннях градієнта тонічності, наприклад 0,0062 МПа та концентрації дейтерію в гіпертонічному розчині, наприклад D/H 135 ррm, і при використанні технічно досяжної граничної концентрації дейтерію в гіпотонічному розчині на рівні 2 ррm, не досягається необхідний ступінь зниження дейтерію у воді. Концентрація дейтерію в одержуваному продукті становить D/H 48 ррm (таблиця, приклад 5). Верхня межа градієнта тонічності обмежена тим, що для його збільшення (0,0405 МПа) потрібне застосування гіпертонічного розчину із вмістом дейтерію, який суттєво перевищує йото вміст у материкових природних водах. При використаній як гіпертонічного розчину води з високим вмістом дейтерію, наприклад 170 ppm, a гіпотонічного розчину як з підвищеним вмістом дейтерію, наприклад 15 ррm, так і з низьким вмістом дейтерію, наприклад 2 ррm (нижня межа), 2 UA 103972 C2 не забезпечується одержання води з необхідним вмістом дейтерію - D/H перебуває на рівні 50 45 ррm (таблиця, приклади 6, 7, відповідно). Таблиця №№ п/п Градієнт тонічності, МПа за винаходом 1 0,0086 2 0,0194 3 0,0217 4 0,0224 позамежні значення 5 0,0062 6 0,0312 7 0,0405 5 10 Умови проведення процесу Вміст дейтерію в готовому Вміст дейтерію D/H, ppm продукті, D/H ppm гіпертонічний розчин гіпотонічний розчин 140 145 150 155 2,0 4,2 7,4 10,0 30 33 35 36 135 170 170 2,0 15,0 2,0 48 50 45 Експериментально встановлена оптимальна температура проведення процесу, яка становить 22±1 °C. Заявник відзначає оригінальність запропонованого способу одержання води зі зниженим вмістом дейтерію, що полягає у використанні нового фізико-хімічного процесу, а саме, ізотопного осмосу. Це забезпечує одержання води із вмістом дейтерію 30-36 ppm, що дозволяє ефективно використовувати її в медицині, а також повне виключення енерговитрат. Запропонований спосіб простий в апаратурному оформленні; його здійснення не вимагає висококваліфікованого обслуговуючого персоналу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 1. Спосіб одержання води зі зниженим вмістом дейтерію, який відрізняється тим, що використовують градієнт тонічності гіпертонічного й гіпотонічного розчинів і процес здійснюють з градієнтом тонічності 0,0086-0,0224 МПа й температурі Т=22±1 °C до встановлення рівноваги. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як гіпертонічний розчин використовують воду з вмістом дейтерію D/H=140-155 частин на мільйон (ppm). 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як гіпотонічний розчин використовують воду з вмістом дейтерію D/H не вище 10 частин на мільйон (ppm). 3 UA 103972 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4