Способ и устройство для очистки воды
Изобретение относится к области очистки воды замораживанием с одновременным приданием ей свойств талой воды. Способ включает охлаждение сосуда 1 до температуры замораживания, выдержку с поэтапным замерзанием воды в следующей последовательности - сначала замерзает тяжелая вода на стенках сосуда, затем чистая вода и в последнюю очередь вода с повышенным содержанием солей в центральной части сосуда и размораживание льда, при этом замораживанию подвергают все количество воды. Затем сосуд с замерзшей водой переворачивают и подвергают оттаиванию, причем при оттаивании льда первые порции воды с повышенным содержанием тяжелой воды сливаются самотеком в герметичную емкость 4 через отверстие 5, соединяющее сосуд и герметичную емкость, а после заполнения герметичной емкости следующие порции талой воды заполняют сосуд до уровня переливных отверстий 6 и вытекают наружу из сосуда, и последние порции воды с повышенным содержанием солей, получающиеся от таяния центральной части льда, остаются в сосуде. Сосуд выполнен герметичным, имеет заливную горловину 3 с крышкой 2, к которой присоединена герметичная емкость 4, при этом герметичная емкость соединена с сосудом отверстием 5 и имеет объем, составляющий 3-6% от объема сосуда, в верхней части сосуда ниже отверстия, соединяющего сосуд с герметичной емкостью, выполнено одно или несколько переливных отверстий 6 на высоте, соответствующей 60-90% объема сосуда. Технический эффект - упрощение процесса разделения воды с получением очищенной талой воды, имеющей пониженное содержание тяжелой воды и солей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области очистки воды с одновременным приданием ей свойств талой воды и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, медицинской промышленности и в быту.
Известен способ очистки воды [Способ очистки воды / Патент 2282596. Бондаренко В.А., Касперович В.Л., Межуева Л.В. Заявка 2004136101/15. Россия. МПК C02F 9/08. Заявл. 2004.12.09., опубл. 2006.08.27], в котором исходную воду замораживают до перехода 4-5 мас.% воды в твердую фазу, и которую затем удаляют.
Недостатком этого способа является необходимость контроля по времени операций замораживания и удаления льда.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки воды [Способ очистки воды путем ее замораживания и устройство для его осуществления / Патент 2142914. Стахиев Ю.М. Заявка 98108077/12 Россия. МПК C02F 1/22. Заявл. 1998.04.24, опубл. 1999.12.20], при котором удаление дейтериевого льда с внешних боковых поверхностей производят путем выдержки сосуда со льдом при комнатной температуре в течение времени, которое на 20…40% превышает время оттаивания, необходимое для отделения льдины от емкости. Затем оставшийся лед удаляют из сосуда, в котором остается тяжелая вода. С торцов оставшейся льдины удаляется слой льда, остаточный рассол выливается. Оставшаяся льдина растапливается и получается чистая вода.
Недостатком этого способа является необходимость контроля по времени операций замораживания, оттаивания и удаления льда.
Задачей изобретения является упрощение процесса разделения воды.
Предлагаемый способ и устройство основаны на явлении поэтапного замерзания воды: сначала замерзает тяжелая вода на стенках сосуда, затем чистая вода и в последнюю очередь в центральной части сосуда замерзает вода с повышенным содержанием солей. При размораживании льда при комнатной температуре таяние происходит в той же последовательности, т.е. таяние льда идет с поверхности к центру. Разделение воды на составляющие происходит за счет последовательного сливания ее в герметичную емкость и за счет перелива.
Предлагается следующий способ и устройство для очистки воды. Воду наливают в сосуд (1), у которого имеется крышка (2) заливной горловины (3). К крышке (2) присоединена герметичная емкость (4), которая соединена с сосудом (1) отверстием (5). В сосуде выполнены одно или несколько переливных отверстий (6), которые располагаются ниже отверстия (5).
Вода в сосуд (1) наливается до уровня переливных отверстий (6) или ниже них. Сосуд (1) с водой подвергается замораживанию и выдержке. При этом в процессе замораживания всего количества воды происходит самопроизвольное разделение льда на дейтериевый лед, который образуется в первую очередь в пристеночной области сосуда (1), на чистый лед, который образуется во вторую очередь на большем расстоянии от стенок сосуда (1), и на лед с повышенным содержанием солей, который образуется в последнюю очередь в центральной части сосуда (1). Затем сосуд (1) с замерзшей водой переворачивается и подвергается оттаиванию.
Первые порции воды с повышенным содержанием тяжелой воды, получившиеся от таяния поверхностного слоя льда сливаются самотеком в герметичную емкость (4) через отверстие (5). После растаивания поверхностного слоя льда оставшаяся часть льда освобождается от контакта со стенками сосуда (1) и опускается вниз. После заполнения герметичной емкости (4) очередные порции чистой талой воды заполняют зазор между льдиной и стенками сосуда (1), уровень воды поднимается до переливных отверстий (6) и чистая талая вода вытекает наружу. Последние порции воды с повышенным содержанием солей, получающиеся от таяния центральной части льда, остаются в сосуде (1). Таким образом, происходит разделение воды: в герметичной емкости (4) собирается тяжелая вода, в сосуде (1) остается вода с повышенным содержанием солей и вне сосуда (1) собирается чистая талая вода.
Предлагается выполнять герметичную емкость (4) объемом 3…6% от объема сосуда (1), переливные отверстия (6) выполнять на высоте, соответствующей 60…90% объема сосуда (1).
Этот способ может также использоваться для разделения воды на 2 части:
- при объеме герметичной емкости (4) 3…6% объема сосуда (1) и минимальной разнице в уровнях переливных отверстий (6) и отверстия (5), соединяющего сосуд (1) и герметичную емкость (4), разделение произойдет на тяжелую воду и на воду с пониженным ее содержанием;
- при объеме герметичной емкости (4) 60…90% объема сосуда (1) и минимальной разнице в уровнях переливных отверстий (6) и отверстия (5), соединяющего сосуд (1) и герметичную емкость (4), разделение произойдет на чистую воду с тяжелой водой и на воду с повышенным содержанием солей.
Предлагаемый способ и устройство позволяют производить разделение воды без контроля времени и без выполнения ручных операций как в процессе замораживания воды, так и в процессе оттаивания льда.
Предлагаемое устройство также может быть использовано для повышения концентрации растворов.
Для проверки предлагаемого способа и работы устройства был проведен ряд экспериментов с различными формами и объемами сосуда (1), размерами и расположением переливных отверстий (6) и герметичной емкости (4). Проверялись режимы замораживания и оттаивания. Эксперименты проводились с водопроводной и артезианской водой. Были получены качественные результаты по очистке воды в широком диапазоне конструктивных и технологических параметров. Стабильно получалась вода с улучшенными органолептическими свойствами.
1. Способ очистки воды замораживанием с одновременным приданием ей свойств талой воды, включающий охлаждение сосуда до температуры замораживания, выдержку с поэтапным замерзанием воды в следующей последовательности: сначала замерзает тяжелая вода на стенках сосуда, затем чистая вода и в последнюю очередь, вода с повышенным содержанием солей в центральной части сосуда, и размораживание льда, отличающийся тем, что замораживанию подвергают все количество воды, затем сосуд с замерзшей водой переворачивают и подвергают оттаиванию, причем при оттаивании льда первые порции воды с повышенным содержанием тяжелой воды сливаются самотеком в герметичную емкость через отверстие, соединяющее сосуд и герметичную емкость, а после заполнения герметичной емкости следующие порции талой воды заполняют сосуд до уровня переливных отверстий и вытекают наружу из сосуда и последние порции воды с повышенным содержанием солей, получающиеся от таяния центральной части льда, остаются в сосуде.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее сосуд, отличающееся тем, что сосуд выполнен герметичным, имеет заливную горловину с крышкой, к которой присоединена герметичная емкость, при этом герметичная емкость соединена с сосудом отверстием и имеет объем, составляющий 3-6% от объема сосуда, в верхней части сосуда ниже отверстия, соединяющего сосуд с герметичной емкостью, выполнено одно или несколько переливных отверстий на высоте, соответствующей 60-90% от объема сосуда.
