Каталитический способ удаления кислорода из воды



Каталитический способ удаления кислорода из воды
Каталитический способ удаления кислорода из воды

Владельцы патента RU 2636996:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П.Королева" (RU)
Акционерное общество "Металлист-Самара" (RU)

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к способам подготовки воды для энергетических установок. Каталитический способ удаления кислорода из воды, согласно которому исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, отличающийся тем, что пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля. Технический результат - повышение эффективности каталитического способа удаления кислорода из воды при ее взаимодействии с растворенным газообразным водородом на зернах высокоосновного анионита, покрытых слоем металлизированного палладия. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в различных отраслях техники и, прежде всего, для подготовки воды энергетических установок и систем теплоснабжения потребителей.

Известен способ термической деаэрации воды (патент РФ на изобретение №2244208, МПК F22D 1/50, опубл. 10.01.2005), по которому в деаэратор подают исходную воду и греющий агент, из деаэратора отводят деаэрированную воду и выпар, измеряют остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде, импульс от датчика содержания кислорода передают на регулятор расхода выпара, от которого, в свою очередь, передают управляющий сигнал на исполнительный механизм регулирующего органа расхода выпара, при этом на регулятор расхода выпара одновременно подают импульс от датчика остаточного содержания диоксида углерода в деаэрированной воде, а регулирование расхода выпара осуществляют по заданной величине остаточного содержания удаляемого газа, для достижения которой необходимо большее количество выпара.

Недостатками этого способа является необходимость использования тепловой энергии для подогрева обрабатываемой воды до состояния насыщения, применения мероприятий по увеличению поверхности массообмена, поддержанию постоянного давления деаэрируемой воды и минимального парциального давления кислорода над ее свободной поверхностью. Реализация способа термической деаэрации воды требует применения сложных и дорогих деаэраторов и вспомогательного оборудования.

Известен также способ удаления из воды растворенного кислорода (В.В. Васильев и др. Исследование метода удаления кислорода из воды с применением ионита, содержащего палладий в качестве катализатора. Энергосбережение и водоподготовка. №1(51). 2008 г., стр. 23-25), согласно которому в обрабатываемую воду инжектируют газообразный водород, растворяют пузырьки водорода в воде и производят каталитическое восстановление растворенного кислород, пропуская воду через ионообменную смолу, содержащую палладиевый катализатор. Каталитический процесс взаимодействия растворенных в воде кислорода и водорода описывается уравнениями:

2H2+O2→2H2O

Или с учетом катализатора - палладия:

KO+H2→K+H2O,

где K - палладий, H - водород, O - кислород.

Недостатком описанного каталитического способа, принятого за прототип изобретения, является пониженная скорость растворения в воде пузырьков инжектируемого водорода, приводящая к превышению его расхода над стехиометрическим, снижению скорости кинетической реакции и производительности установок обескислороживания, работающих по этому способу.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности каталитического способа удаления кислорода из воды при ее взаимодействии с растворенным газообразным водородом на зернах высокоосновного анионита, покрытых слоем металлизированного палладия.

Поставленная задача решается за счет того, что исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, при этом пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля.

Схема устройства для реализации каталитического способа удаления кислорода из воды, работающего по предлагаемому способу, изображена на чертеже.

Устройство содержит трубопровод исходной воды 1, фильтр механической очистки воды 2, трубопровод очищенной воды 3, инжектор 4, трубопровод 5, электролизер 6, выпрямитель 7, кислородопровод 8, трубопровод водорода 9, вихревой электромагнитный аппарат 10, электрическую сеть 11, каталитический фильтр 12, трубопровод обескислороженной воды 13.

Реализацию каталитического способа удаления кислорода из воды осуществляют в изобретении следующим образом.

Исходную воду, содержащую растворенный кислород, по трубопроводу 1 исходной воды направляют в фильтр 2, где производят ее очистку от механических примесей. По трубопроводу 3 очищенную воду подают в сопло инжектора 4, расширяют ее в сопле с увеличением скорости и снижением ее статического давления в камере смешения инжектора 4. По трубопроводу 5 часть расхода очищенной исходной воды подают в электролизер 6, питаемый постоянным током через выпрямитель 7. В электролизере 6 воду разлагают на газообразные водород и кислород. Выделившийся кислород по кислородопроводу 8 сбрасывают в атмосферу. Газообразный водород по трубопроводу водорода 9 подают в камеру смешения инжектора 4, где производят его предварительное смешение с очищенной водой и образованием в ней водородных пузырьков. В вихревом электромагнитном аппарате 10 при пропускании обрабатываемой воды через слой вращающихся ферромагнитных иголок производят мелкодисперсное дробление водородных пузырьков с завершением их растворения в воде. Индукторы вихревого электромагнитного аппарата 10 питают переменным током от электрической сети 11. Воду с растворенным в ней водородом подают в каталитический фильтр 12 и пропускают через слой высокоосновного анионита, состоящего из зерен, поверхность которых металлизирована палладием. В каталитическом фильтре 12 осуществляют каталитическую реакцию между растворенными в воде молекулами кислорода и водорода с образованием дополнительных молекул воды H2O. Прореагировавшую воду по трубопроводу обескислороженной воды 13 направляют к потребителям.

Предлагаемый каталитический способ удаления кислорода из воды позволяет:

- за счет интенсификации в аппарате вихревого слоя процесса смешения в воде пузырьков инжектируемого водорода увеличить скорость и полноту их растворения в воде до получения оптимального стехиометрического состава растворенных водорода и кислорода (около 1 г H2 на 8 г O2 в одном кубическом метре воды);

- снизить количество потребляемого водорода, упростить и удешевить установки, работающие по данному способу;

- вырабатывать газообразный водород непосредственно в составе установок для каталитического удаления кислорода из воды путем электрохимического разложения части обрабатываемой воды на водород и кислород.

Каталитический способ удаления кислорода из воды, согласно которому исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, отличающийся тем, что пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для очистки воды от наносов, и предназначено для предотвращения попадания донных и взвешенных наносов, фракций более 0,2 мм, в трубопроводы с машинным орошением и аванкамеры насосных станций.

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря подаче жидкости через патрубок ввода на диаметральный дисковый ротор, разделению потока жидкости за счет центробежных сил в междисковом пространстве на области с повышенным и пониженным давлением и раздельный вывод жидкости и выделенного газа через патрубки.

Изобретение относится к прикладной электрохимии и может быть использовано для получения методом электролиза воды с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, совместимой с внутренней средой организма.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов, например, в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств.

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано при процессах разделения, концентрирования и очистки компонентов сточных вод и технологических жидких смесей.

Группа изобретений может быть использована для биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.

Изобретение относится к электрохимической очистке воды или водных растворов. Электролизер для очистки и обеззараживания воды содержит вертикально установленные в диэлектрических втулках, коаксиально расположенные по отношению друг к другу цилиндрические электроды и коаксиально расположенные между электродами две микропористые диафрагмы, образующие в межэлектродном пространстве наружную электродную камеру, внутреннюю электродную камеру и среднюю междиафрагменную камеру.

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания.

Изобретение относится к системе, аппарату и способу электролиза жидкостей, в частности солесодержащей воды, для создания полезных композиций и может быть использовано для получения напитков.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки отходящих хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком.

Изобретение относится к носителям для катализаторов гидроочистки. Описан носитель для катализатора гидроочистки, содержащий, мас.
Изобретение относится к способу получения композиции, содержащей оксиды Al-, Ce- и Zr-, и к самой композиции. Способ включает стадии (a) приготовления водного раствора смеси солей металлов церия, циркония и алюминия, причем этот водный раствор содержит одну или несколько солей редкоземельных металлов иных, чем церий, (b) добавления к раствору, полученному на стадии (а), основания в присутствии Н2О2, при температурах от 0°С до 95°С, и осаждения полученных смешанных солей металлов в форме гидроксидов или окси-гидроксидов, (c) необязательного выделения осадка, полученного на стадии (b), (d) обработки водной суспензии, полученной на стадии (b), или выделенного осадка, полученного на стадии (с), с помощью поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, состоящей из Triton®, Tergitol®, неионных поверхностно-активных веществ, содержащих единицы этиленоксида/пропиленоксида, этилфенолэтоксилатов, сополимеров этиленоксида/пропиленоксида и лауриновой кислоты, и (e) выделения осадка, полученного на стадии (d) и обработки указанного осадка при температуре от 450°С до 1200°С.

Изобретение относится к способам получения катализаторов для дегидрирования парафиновых углеводородов. В соответствии с указанным способом используют алюмооксидный носитель со структурой гиббсита, дозируют раствор предшественника модификатора - оксида кремния и проводят пропитку носителя этим раствором, катализатор сушат, дозируют водные растворы предшественников активного вещества и промотора - оксида хрома и оксида калия, проводят пропитку носителя указанными растворами, сушку после каждой пропитки и прокалку носителя после пропитки активным веществом в течение 4-6 часов, перед нанесением компонентов на носитель проводят его прокалку при средней температуре 450-1000°С, затем прокаленный носитель подвергают гидротермальной обработке острым паром, подавая пар непосредственно в суспензию через барботеры внутрь автоклава, в течение 1-5 часов при соотношении воды и твердой фазы 2:1, далее продукт подвергают вторичной термической обработке и наносят активный компонент и промотор, после нанесения активного компонента и сушки носителя проводят прокалку катализатора при температуре 600-1000°С, выгруженный продукт подвергают классификации по размерам частиц с выделением требуемого распределения частиц.

Изобретение относится к наноструктурированной каталитической системе для удаления меркаптанов и/или сероводорода из углеводородных газовых смесей, содержащей:(а) одно каталитическое вещество, причем это каталитическое вещество является металлом в элементной форме или оксидом металла, или сульфидом металла, который выбирают из группы, состоящей из Na, V, Mn, Mo, Cd, W,(b) наноструктурированную подложку, причем материал для подложки выбирают из группы, состоящей из однослойных углеродных нанотрубок, двухслойных углеродных нанотрубок, многослойных углеродных нанотрубок, нанопористого углерода, углеродных нановолокон или их смесей, в которой одно каталитическое вещество нанесено на наноструктурированную подложку в количестве от 0,05% (масса/масса) до 9% (масса/масса) относительно суммарной массы каталитической системы, причем эта каталитическая система не содержит второго или любого другого каталитического вещества.

Изобретение относится к способу получения алюмохромового катализатора для процессов дегидрирования парафиновых углеводородов до соответствующих непредельных углеводородов, к катализатору и к способу дегидрирования.

Изобретение относится к способам получения катализаторов для дегидрирования парафиновых углеводородов. В соответствии со способом берут алюмооксидный носитель - гидроксид алюминия, дозируют раствор предшественника модификатора - оксида кремния, и проводят пропитку носителя этим раствором, после пропитки катализатор сушат, далее дозируют водные растворы предшественников активного вещества и промотора - оксида хрома и оксида калия, проводят пропитку носителя указанными растворами, его сушку и прокалку в течение 4-6 часов после пропитки активным веществом.

Изобретение относится к способу получения железо-калиевых катализаторов для дегидрирования метилбутенов в изопрен. Способ получения железо-калиевого катализатора для дегидрирования метилбутенов осуществляют следующим образом: проводят смешение компонентов катализатора в следующем соотношении, мас.

Изобретение относится к аккумулирующему NOx компоненту, содержащему его поглощающему NOx катализатору для использования в очистке отработавших газов от автомобилей, системе выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и способу очистки отработавших газов, содержащих NOx.

Изобретение относится к получению твердых катализаторов разложения высококонцентрированного пероксида водорода (ВПВ), которые могут использоваться в ракетно-космической технике, системах ориентации космического аппарата, маршевых жидких реактивных двигателях для вывода большей массы полезной нагрузки на орбиту и для разработки систем жизнеобеспечения межпланетных пилотируемых кораблей.

Изобретение относится к катализатору для эпоксидирования этилена. Данный катализатор содержит каталитически эффективное количество серебра, промотирующее количество рения и цезия.

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря подаче жидкости через патрубок ввода на диаметральный дисковый ротор, разделению потока жидкости за счет центробежных сил в междисковом пространстве на области с повышенным и пониженным давлением и раздельный вывод жидкости и выделенного газа через патрубки.

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к способам подготовки воды для энергетических установок. Каталитический способ удаления кислорода из воды, согласно которому исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, отличающийся тем, что пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля. Технический результат - повышение эффективности каталитического способа удаления кислорода из воды при ее взаимодействии с растворенным газообразным водородом на зернах высокоосновного анионита, покрытых слоем металлизированного палладия. 1 ил.

Наверх