Способ очистки воды от кислорода

 

Изобретение относится к способам обескислороживания воды и может быть использовано для удаления остаточного кислорода Лри очистке и анализе воды в биологических, радиационно-химических и фотохимических исследованиях. Для осуществления способа воду подвергают контакту с кремнеземным сорбентом-силикагелем или силихромом, гидрофобизированным диметилдихлорсиланом и активированным окрифиновым красителем - акрифлавином или фосфином 3R. Способ позволяет повыси гь степень очистки особенно от малых (остаточных) концентраций растворенного кислорода при снижении повторного загрязнения воды. 1 табл. Сдд ЭО ел :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) А1 (59 4

/ у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3768467/31-26 (22) 12.07.84 (46) 23.06.87, Бюл. Ф 23 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) И.А. Захаров, Т.И. Гришаева и В.Б. Алесковский (53) 663.63.069.84(088.8) (56) Патент ClliA У 3851797, кл. С 02 В 1/34, 1976. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ КИСЛОРОДА (57) Изобретение относится к способам обескислороживания воды и может быть использовано для удаления остаточного кислорода При очистке и анализе воды в биологических, радиационно-химических и фотохимических исследованиях. Для осуществления способа воду подвергают контакту с кремнеземным сорбентом-силикагелем или силихромом, гидрофобизированным диметнлдихлорсиланом и активированным окрифиновым красителем . — акрифлавином или фосфином 3R. Способ позволяет повыси гь степень очистки особенно от малых (остаточных) концентраций растворенного кислорода при снижении повторного загрязнения воды. 1 табл.! 13

Изобретение относится к способам обескислороживания воды и может быть использовано в процессах водоподготовки для удаления остаточного кислорода, Цель изобретения — повышение степени сорбции кислорода в области малых (остаточных) концентраций растворенного кислорода, уменьшение повторного загрязнения воды при обескислороживании и упрощение процесса с

O IHCTKH °

Обескислороживание воды ведут связыванием кислорода погруженными в воду зернами сорбента, активированного красителем-сенсибилизатором, при участии видимого света. В качестве сорбента используют гидрофобизованные диметилдихлорсиланом кремнеземные сорбенты, активированные акридиновым красителем.

Для достижения максимальных скоро. стей сорбции необходимо, чтобы исходные сорбенты имели развитую поверхность и крупнопористую жесткую структуру. Таким требованиям удовлетворяют кремнеземные сорбенты — силохром и силикагель. В кремнеземных сорбентах возможно создание большого числа центров фотосорбции, доступных кислороду. Выбор для активации

Носителей акридиновых красителей, например акрифлавина или фосфина 3R, определяется их способностью выступать в роли сенсибилизатора в процессах передачи энергии возбужденчя твердой подложке или кислороду.

Пример. Способ проводят на установке, моделирующей удаление кислорода из потока поды при скоростях потока v = 15-34 мл/мин. Глубокое обескислороживание исходной воздушнонасыщенной воды достигается применением большого объема (300 см ) з электроноионообменника (ИЭ) в цилиндрической колонке диаметром 2,7 см.

Остаточное содержание кислорода после колонки очистки составляет < 3 "

«1О моль/л. Между колонкой очистки и ячейки с сорбентом, испытываемым на фотосорбционную активность, находится источник кислорода периодического действия ° В качестве такого источника используют электролизер.

Включением тока в цепи электролизера задают в потоке предварительно обескислороженной воды ту или иную концентрацию растворенного кислорода С 6, . Воду с таким содержанием оа х

18531

1О

f5

20 кислорода подают в ячейку с сорбентом. Ячейка плоская — 5 5х0, 7 см з.

Общий объем сорбента в ячейке 53

5,5 см, высота слоя 5-5,5 см, толщина 0,5 см. Для освещения сорбента применяют лампу накаливания (300 Вт), расположенную на нормали к поверхности ячейки и удаленную от этой поверхности на 6-8 см. Концентрацию кислорода в потоке воды после прохождения через освещенный сорбент

С „„, определяют с помощью предварительно пракалиброванного индикатора. Индикацию кислорода осуществляют люминесцентно-кинетическим методом. Нижний предел определения растворенного кислорода (2-3)»

-11

«10 моль/л. Способность сорбента к фотосорбции кислорода в данных условиях характеризуется величиной

С „, равной наибольшей концентрации кислорода в потоке, при которой сорбент поглощает растворенный кислород еще практически полностью, так что остаточное содержание кислорода в потоке после сорбента не превышает

57 от содержаний его до сорбента.

Для характеристики способности некоторых образцов выделять (генериро- вать) кислород под освещением используют величину Со „ — концентрацию кислорода в потоке, создаваемую образцом в данных условиях.

В качестве кремнеземных сорбентов используют образцы немодифицированного или гидрофобизированного диметилдихлопсиланом силикагеля КСК-2 (средний радиус пор 7 HM) а также гидрофобизованный диметилдихлорсиланом силохром С-120 (12 нм). Гидрофобизацию кремнеземов диметилдихлорсиланом проводят по стандартной методике в статических условиях.Для активации образцов применяют акридиновые красители, — акрифлавин или фосфин ЗК. Немодифицированные кремнеземы активируют сорбцией красителя из водного раствора, а гидрофобиэи-: рованные — пропиткой спиртовым раствором красителя. Адсорбаты подсушивают при комнатной температуре и затем, перед заполнением их водой, непосредственно в ячейке для испытаний вакуумируют лри температуре не более 200 С в случае немодифицированных образцов и не более 150 С в случае гидрофобизированных.

Все образцы в темноте не обнаруживают какой-либо способности по1318531

Свойства сорбентов под освещением приведены в таблице, глощать растворенный в воде кислород, а также его выделять.

Освещение светом в видимой области

Количество

Образец

Сорбент (фракция,мм) красителя, введенного на 1 r сорбента, 1

10 моль

Сд - .Моль/л

gT (v, мл/мин) РеакЦиЯ на Сс1 а, моль/л освещение (v мл/мин) 6,4 10 (14)

3, 1 -10 (34) Немодифицированный силикагелем

КСК-2 (0,4-0,5) Генерирует кислород

Очень слабая

AKP

2 генерация или очень слабая сорб ция ") Слабая сорбция кислорода

Гидрофобизованный

1,0 10 (22) силикагелем

КСК-2 (О, 1-0, 6) 1,5-10 (21) Сильная сорбция кислорода

AKP

1, 1 10 (18) ФЗК

Сильная сорбция кислорода

1, 2 10 (16)

6, 2 .10 (21) АКР

Гидрофобизованный силохромом С-120 (О, 2-0, 3) Сильная сорбция кислорода

-11

При концентрациях кислорода в потоке (3-6) 10 моль/л отмечена Со, r того

-1О же порядка, при концентрации кислорода в потоке около 1,5 10 моль/л (v =

23 мл/мин) отмечено слабое поглощение, так что остаточное содержание кислорода после освещенного сорбента составляет 807 от исходной концентрации.

Как видно из полученных данных, немодифицированный гидрофильный силикагель не обнаруживает способности фотосорбировать растворенный кислород. Практически не обнаруживает этой способности и активированный образец силикагелей. Только после гидрофобизации кремнеземные сорбенты приобретают способность фотасорбировать растворенный кислород. Особен-55 но большую фотосорбционную активность обнаруживают активированные акрифлавином и фосфином 3R образцы 4-6. В примерах с образцов 4 показано, что максимальная фотосорбционная активность достигается при облучении образца в области поглощения красителя

<(3 поглощения 450 нм) . Скорость макс отосорбции пропорциональна интенсивности падающего на образец света.

После 75 ч работы под освещением образец 4 с общим содержанием акрифлавина 4 -10 моль фотосорбирует около 5 10 моль кислорода, при этом

его фотосорбционная активность уменьшается в 2 раза по сравнению с исходной. При скорости потока воды 2123 мл/мин уже через 8 мин после

31 6 няющих ее. Процесс обескислороживания упрощается.

Способ обескислороживания воды видймым светом обеспечивает легкую управляемость процессом очистки, в том числе и в замкнутых системах.

Предложенный способ может быть применен как .корректирующий способ при очистке и анализе воды в биологических, радиационно-химических и фотохимических исследованиях.

Формула изобретения

Составитель Л. Ананьева

Техред В.Кадар Корректор А. Обручар

Редактор О. Головач

Заказ 2471/18 Тираж 851 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 13185 начала освещения образца концентра- ция растворенного кислорода вокруг

9 индикатора падает от 2,5 10 моль/л . до нуля. Такое быстродействие в области малых концентраций кислорода свидетельствует о высоких скоростях

4отосорбции. Степень очистки увеличивается по мере уменьшения скорости потока воды {образец 6).

Таким образом, предложенный способ 10 очистки воды от кислорода отличается высокими скоростями и степенью удаления кислорода уже в области малых (остаточных) концентраций растворенного кислорода. Поэтому для полного 15 связывания остаточного кислорода достаточно сравнительно небольших объемов сорбента. Это упрощает техническое осуществление способа так как при малых количествах сорбента легко 2п создать условия для равномерного освещения всех зерен сорбента. Так как определяющим механизмом связывания кислорода при используемом сорбенте является фотосорбция кислорода, отпа- 25 дает необходимость введения в воду реагентов-восстановителей, загрязСпособ очистки воды от кислорода, включающий сорбцию кислорода зернами адсорбента, активированного красителем„ при облучении видимым светом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сорбции кислорода, уменьшения повторного загрязнения воды и упрощения способа, в качестве сорбента используют гидрофобизированные диметилдихлорсиланом кремнеземы — силикагель или силохром, а в качестве красителя — акридиновые красители — акрифлавин или фосфин 3R.