Комплексный способ удаления углекислого газа из низкотемпературных вод, содержащих гидрокарбонат-ион. Российский патент 2018 года по МПК C02F5/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Очистка низкотемпературных природных и сточных вод.

Уровень техники

Для удаления углекислого газа широко применяются разные способы аэрации.

Для умягчения воды широко применяются способы, преобразующие гидрокарбонаты в нерастворимые или малорастворимые карбонаты.

Заявителю не известны аналоги, совмещающие перечисленные процессы для удаления углекислого газа.

Вероятно такие аналоги не существуют, так как необходимость обработки больших объемов подобных вод появилась только при освоении северных территорий России.

Раскрытие изобретения

Предложенный способ основан на следующих положениях.

Углекислый газ в воде может содержаться в разных видах: в виде растворенного газа СО_2раст, количество которого подчиняется закону растворимости газов Генри-Дальтона, как и все другие газы; в виде химически связанного углекислого газа СO_2связ (угольной кислоты Н₂СО₃ и ее солей).

Под низкотемпературными водами подразумеваются воды, имеющие температуру, близкую к температуре максимальной плотности воды или ниже нее, и соответственно повышенную растворимость углекислого газа СO_2раст.

Концентрация СO_2раст зависит от динамического равновесия между окружающей атмосферой и раствором углекислого газа в воде.

Угольная кислота, образовавшись при взаимодействии углекислого газа с водой CO₂+H₂O=H₂CO₃, частично диссоциирует с образованием ионов Н⁺ и НСО₃^- или СО₃^2-. Соотношение между Н₂СО₃, НСО₃^- и СО₃^2- зависит от разных факторов, в том числе от химического состава вод, кислотности и концентрации растворенного углекислого газа СО_2раст.

При удалении методом аэрации части растворенного углекислого газа происходит уменьшение концентрации СO_2раст. В соответствии с принципом Ле Шателье - Брауна часть имеющихся ионов НСО₃^- превращается в угольную кислоту H₂CO₃ и карбонат-ион СО₃^2-. Угольная кислота разлагается на воду H₂O и углекислый газ CO₂. Процесс образования углекислого газа CO₂ идет, пока не установится новая равновесная концентрация растворенного углекислого газа СО_2раст, соответствующая температуре воды и окружающей атмосфере.

Технический результат предложенного способа заключается в устранении или уменьшении после окончания аэрации возможности образования растворенного углекислого газа в результате самопроизвольного превращения оставшихся в воде веществ.

Осуществление изобретения

Основанием для использования способа является наличие в низкотемпературных водах гидрокарбонат-ионов НСО₃^-. Воды смешиваются с веществом, преобразующим гидрокарбонат-ионы HCO₃^- в нерастворимые или малорастворимые карбонаты. После этого производится аэрация любым из существующих способов.

Изобретение относится к очистке низкотемпературных природных и сточных вод. Комплексный способ удаления углекислого газа из низкотемпературных вод, содержащих гидрокарбонат-ион, состоящий в удалении растворенного углекислого газа аэрацией с обеспечением безвозвратности удаления предварительным химическим переводом содержащихся в воде гидрокарбонат-ионов НСО3- в нерастворимые или малорастворимые карбонаты. Технический результат предложенного способа заключается в устранении или уменьшении после окончания аэрации возможности образования растворенного углекислого газа в результате самопроизвольного превращения оставшихся в воде веществ.

Комплексный способ удаления углекислого газа из низкотемпературных вод, содержащих гидрокарбонат-ион, состоящий в удалении растворенного углекислого газа аэрацией с обеспечением безвозвратности удаления предварительным химическим переводом содержащихся в воде гидрокарбонат-ионов НСО₃^- в нерастворимые или малорастворимые карбонаты.