Способ очистки воды от газов

 

Способ относится к области очистки воды от растворенных в ней газов, преимущественно от углекислого газа и аммиака, и может быть использовано в рыбоводной, пищевой и другой промышленности. Способ осуществляется обработкой воды жидким перфторорганическим соединением /ПФОС/ с дополнительным электролизом очищаемой жидкостью или дополнительной обработкой ее электролизной фракцией воды в количестве не менее 10% от общего объема жидкости, 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области очистки воды от растворенных в ней газов преимущественно аммиака и углекислого газа и может быть использовано с рыбоводной промышленности в устройствах для выращивания и транспортировки водных организмов, в очистных сооружениях пищевой промышленности, а также для очистки промышленных сточных вод.

Известен способ очистки бытовых и промышленных сточных вод от газов, заключающийся в механическом воздействии на поток смеси воды и газов, обеспечивающее ускорение расслоения многофазных систем и выделения газов из физических растворов в атмосферу [1] Недостатком данного способа являются низкие производительность и эффективность воды от газов, вследствие большой зависимости режимов осуществления способа от условий окружающей среды (давления атмосферы и температуры), кроме того, требуются большие энергетические затраты.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки воды, основанной на введении в загрязненную воду, жидкого перфторорганического соединения /ПФОС/ с последующим перемешиванием и отстаиванием [2] Недостатком данного способа является низкие производительность очистки воды от газов, связанная с тем, что жидкое ПФОС взаимодействует только с газами образующими 2^x фазные смеси или физические растворы. При этом происходит выравнивание парциальных давлений растворенных в воде и ПФОС газов. Однако газы находятся в воде не только в растворенном состоянии, а также в химическом или коллоидно-химическом взаимодействии. Например, аммиак в воде образует ионы аммония, углекислый газ угольную кислоту. При этом газ в виде физического раствора и газ химически связанный находятся в динамическом равновесии, зависящем от температуры и кислотности воды. Поскольку жидкое ПФОС поглощает растворенный газ, то происходит сдвиг равновесия, приводящий к постепенному переходу газа из химического или коллоидно-химического соединения с водой в состояние физического раствора в воде. Процесс растворения газа в жидком ПФОС происходит до тех пор, пока парциальные давления газа, растворенного в ПФОС и в воде, не уравняются.

Такая многоступенчитость протекания процесса поглощения газа жидким ПФОС обуславливает низкую производительность очистки воды от газов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по повышению производительности очистки воды от газов. Кроме того, предлагаемое изобретение направлено на решение задач по повышению производительности очистки воды от углекислого газа, являющегося конечным продуктом полного окисления, или от аммиака наиболее часто встречающихся при загрязнении воды в рыбоводной и пищевой промышленности и других промышленных сточных вод.

Сущность изобретения заключается в том, что воду, подлежащую очистке от газов путем обработки ее жидким перорторорганическим соединением, дополнительно подвергают электролизу или обработке электролизной фракцией воды.

Обработка воды электролизной фракцией углекислого газа осуществляется введением кислотной фракции в количестве не менее 10% от суммарного объема жидкости.

Обработка воды электролизной фракцией для очистки от аммиака осуществляется введением щелочной фракции в количестве не менее 10% от суммарного объема жидкости.

При электролизе или обработке воды, очищаемой от газов, электролизной фракцией вследствие изменения кислотности происходит сдвиг равновесия между количеством газа, находящегося в виде физического раствора в воде, и количеством газа, находящегося в химически связанном состоянии, причем, равновесие сдвигается в сторону увеличения количества газа, физически растворенного в воде. При этом в анодной области, где образуется кислотная электролизная фракция воды, или при обработке кислотной электролизной фракцией равновесие сдвигается в сторону выделения в физический раствор таких газов, как углекислый газ, двуокись серы, а в катодной области, где образуется щелочная электролизная фракция воды, или при обработке воды щелочной электролизной фракцией равновесие сдвигается в сторону выделения в физически растворенное состояние аммиака. Газы, находящегося в физически растворенном состоянии, поглощаются жидким ПФОС. Увеличение количества газов, находящихся в физически растворенном состоянии, посредством электролиза или обработки воды электролизной фракцией приводит к повышению производительности способа очистки воды от газов с использованием жидкого ПФОС.

При использовании электролиза очищаемой воды в емкости одновременно образуется щелочная и кислотная электролизные фракции в соответствующих электродных областях, что приводит к одновременному выделению в раствор всех вышеперечисленных газов и последующему их поглощению жидким ПФОС. При обработке воды электролизной фракцией в состояние физического раствора будут переходить газы соответствующей группы и для удаления всех вышеперечисленных газов необходимо чередовать обработку разными электролизными фракциями. Однако, на практике часто приходится очищать воду от какого-либо одного газа. Например, в рыбоводной промышленности при перевозке живой рыбы в герметичных емкостях необходимо очищать воду преимущественно от углекислого газа, а при перевозке в открытых емкостях от аммиака.

В этом случае для очистки воды от таких газов, как углекислый газ и/или двуокись серы, в очищаемую посредством жидкого ПФОС воду вводят кислотную электролизную фракцию воды в количестве не менее 10% от суммарного объема жидкости.

Для очистки воды от аммиака в очищаемую посредством жидкого ПФОС воду вводят щелочную электролизную фракцию в количестве не менее 10% от суммарного объема жидкости. Введение электролизной фракции воды менее 10% от суммарного объема не приведет к появлению выраженных свойств кислотной или щелочной среды, а следовательно, не приведет к переходу газов из химически связанного состояния в состояние физического раствора, а значит не произойдет увеличения производительности очистки воды от газов.

Способ очистки воды от газов осуществления следующим способом.

В емкость с очищаемой посредством жидкого ПФОС водой помещают два электрода для осуществления процесса электролиза. Форма и материал электродов принципиального значения не имеет. Для повышения эффективности процесса очистки воды от газов емкость разделяют на анодную и катодную области полупроницаемой перегородкой, выполненной из любого диэлектрического материала, например, хлопчатобумажной ткани, целлофана и др. При этом в анодной области будет создаваться кислотная электролизная фракция воды со значением pH меньше 7, способствующая переходу в физически растворенное состояние углекислого газа и двуокиси серы, а в катодной области щелочная электролизная фракция воды со значением pH больше 7, способствующая переходу в физически растворенное состояние аммиака. Режимы электролиза зависят от свойств воды и силы тока.

Наряду с электролизом очищаемой воды в указанную емкость подают жидкое ПФОС, например, перфтордекалин, перфтортрипропиламин.

Жидкое ПФОС подают любым способом, при этом, как известно, увеличение поверхности площади контакта жидкого ПФОС с очищаемой водой увеличивает скорость протекания процесса поглощения газов, а следовательно, и производительность.

При необходимости очищать воду от какого-либо газа можно подавать жидкое ПФОС в соответствующую электродную область.

Вместо осуществления электролиза в емкости с водой, очищаемой от газов посредством жидкого ПФОС, можно обрабатывать эту воду той или иной электролизной фракцией воды. Для этого в емкость с очищаемой водой наряду с подачей жидкого ПФОС дополнительно подают электролизную фракцию в количестве не менее в рыбоводной промышленности при перевозке живой рыбы любым транспортом при повышенных плотностях ее посадки, а также при разведении рыбы в системах с замкнутым циклом водоподготовки.

Предлагаемый способ очистки воды от газов позволит снизить энергозатраты, связанные с циркуляцией воды через очистные устройства, уменьшить объем этих устройств при незначительных энергозатратах для его осуществления.

Способ очистки воды может осуществляться как непрерывно в замкнутом цикле, так и дискретно. Причем, после очистки воды значение pH, воды устанавливается нейтральным (равным 7) любым известным способом. Кроме перечисленных газов возможна очистка воды также от двуокиси серы, сероводорода и метана.

Таким образом, предлагаемый способ очистки воды от газов позволяет существенно увеличить производительность процесса при незначительных затратах для осуществления способа.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды и газов, включающий обработку воды жидким перфторорганическим соединением, отличающийся тем, что очищаемую воду дополнительно подвергают электролизу или обработке электролизной фракцией воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку электролизной фракцией воды осуществляют введением в очищаемую воду кислотной электролизной фракции в количестве не менее 10% суммарного объема жидкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку электролизной фракцией воды осуществляют введением в очищаемую воду щелочной электролизной фракции в количестве не менее 10% от суммарного объема жидкости.