Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано в процессах умягчения, осветления, обесцвечивания и обезжелезивания воды в химической, пищевой, фармацевтической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В процессах очистки воды такие показатели, как скорость проведения процесса и степени очистки, зависят oт нескольких факторов, одним из которых является peгулирование значения рН.

При повышенных значениях рН порядка 8,0-9,5 происходит осаждение карбоната железа, гидроксида двухвалентного железа, карбонатов и гидроксидов марганца. При пониженных значениях рН (5,0-6,0) воды выпадают в осадок соли оксидов кремния, железа и алюминия.

Поэтому для обработки воды требуются ее подщелачивание или подкисление ("Технические записки по проблемам воды". "Дегремон". Пер. с английского. - М.: Стройиздат, 1983).

Известен способ обработки воды (Авт. св. СССР 1664750, MПK: C 02 F 146), включающий корректировку рН до величины 6,0, электрообработку с растворимым анодом, содержащим железо, алюминий и углерод, смену полярности тока на электродах и отстаивании. Причем при электрообработке используют анод, содержащий ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: алюминий 12,5-18,0: углерод 0,1-0,25: железо - остальное, а электрообработку ведут при плотности тока 200-3000 А/м².

Корректировку рН осуществляют путем добавления соляной кислоты для полного устранения пассивации анода, т.к. последняя снижает эффект очистки.

Недостатком описанного способа является то, что при обработке воды данным способом в ней в растворенном состоянии остаются ионы указанных металлов. Для применения обработанной данным способом воды в промышленности и в быту ее необходимо дополнительно очищать от растворенных металлов с применением различных химических реагентов и способов, которые удорожают процесс обработки воды.

Известен способ очистки воды (Авт. св. СССР 1756276, MПK: C 02 F 1/00), включающий перемешивание воды в течение 2-5 мин механической мешалкой с последующей корректировкой рН до величины, равной 8,0, путем обработки воды известью.

Недостатком этого технического решения является то, что после обработки воды данным способом необходимо дополнительно удалять нейтрализующий агент - известковое молоко, что приводит к дополнительным расходам. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокой степени очистки воды в процессах, где требуется высокое значение рН (при удалении карбонатов, железа, марганца), что не обеспечивает экологичности способа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обработки воды (Патент РФ 2104964, MПK: C 02 F 1/66, прототип) путем корректировки рН, которую осуществляют многократным поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, и последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается.

Описанным способом возможно повышение рН воды от 7,0 до величин порядка 9,0 без применения химических реагентов.

Недостатком данного способа является невозможность понизить рН воды ниже 7,0.

Изобретением решается задача расширения арсенала экологичных способов обработки воды за счет обеспечения уменьшения значений pН воды ниже 7,0 без применения химических реагентов.

Для достижения названного технического результата в способе обработки воды, включающем корректировку рН путем многократного поочередного повышения и понижения ее давления, воду нагревают при повышении давления до температуры, близкой к точке кипения, не допуская вскипания, выдерживают при такой температуре в течение 5-10 минут и охлаждают при понижении давления.

Отличием предлагаемого способа oт ближайшего аналога является то, что воду нагревают при повышении давления до температуры, близкой к точке кипения, не допуская вскипания, выдерживают при такой температуре в течение 5-10 минут и охлаждают при понижении давления.

Это позволяет диссоциировать молекулы воды и перестроить ее структуру, при которой рН воды уменьшается до величины порядка 5,6.

Заявителю не известны способы обработки воды, в которых бы уменьшение значений рН воды ниже 7,0 достигалось подобным образом.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображен график экспериментальной зависимости величины водородного показателя рН воды термодинамических параметров: температуры и давления. Кривая на графике отражает изменение pН воды oт 7,0 до 5,4 при изменении давления oт 5х10⁴ до 1,6х10⁶ Па при соответствующих этим давлениям температурах oт 293 до 473 К.

Такой способ корректировки рН воды не требует дополнительных затрат на химические реагенты и их нейтрализацию. Следовательно, расширяется арсенал экологически чистых процессов обработки воды.

Пример
Способ обработки воды осуществляют следующим образом. Герметичная емкость наполняется водой при нормальных условиях. Производят нагрев воды при изменении давления от 1х10⁵ до 1,6х10⁶ Па с одновременным нагреванием. Воду нагревают от 293 до температуры 473К - близкой к точке кипения, не допуская вскипания. Выдерживают воду при температуре 473К и давлении 1,65х10⁶ Па порядка 5-10 минут. При этом рН воды достигает величины 5,6. Затем производят снижение давления до величины 1х10⁵ Па при одновременном охлаждении воды до температуры 293К. Для усиления эффекта обработки воды описанный процесс повторяют.

Таким образом, нагревание воды при повышении давления до температуры, близкой к точке кипения, не допуская вскипания, выдерживание ее при такой температуре в течение 5-10 минут и охлаждение при понижении давления позволило расширить арсенал экологичных способов обработки воды за счет обеспечения уменьшения значений рН воды ниже 7,0 без применения химических реагентов.