СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ВОДЫ И УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C02F9/12 C02F1/22 C02F1/48 B01D36/00 

Изобретение относится к области экологии, в частности к производству экологически чистой талой и обеззараженной от грибковой флоры воды, пригодной для употребления в пищу без дополнительной домашней обработки (фильтрация, кипячение), соответствующей стандартам качества питьевой, и может быть использовано на объектах АПК, ЖКХ, пищевой, медицинской, фармацевтической, радиотехнической и электронной промышленности.

Известно устройство замораживания и размораживания с фильтрацией воды [1]. Однако это устройство имеет следующие недостатки:

- не позволяет удалять из воды карбонатные соли, что ведет при употреблении воды к образованию шлаков и камней в организме,

- из воды не удаляется составная часть - тяжелая, вредная для организма вода, содержащая дейтерий, отрицательно влияющая на здоровье людей, животных и окружающую среду.

Известен способ получение чистой воды с применением магнитов [2], при котором процесс получения воды происходит в магнитном поле кратковременно, так как вода используется проточная и с добавление вкусовых добавок. Однако этот способ не решает главную задачу - удаление тяжелой воды, содержащей дейтерий, и карбонатных солей, структурирование и обеззараживание воды.

Известен способ получения чистой воды [3], длительный по времени процесс, при котором перед обработкой предварительно создают устойчивый поток воды с помощью насосов, на следующем этапе ее последовательно обрабатывают сорбцией на гранулированном активированном угле, продолжительность его занимает 5-10% времени очистки, затем 40-80% - анионирование и 20-60% - катионирование. При этом производят очистку фильтра путем создания реверсивного турбулентного потока воды, которую далее обрабатывают ультрафиолетовым излучением и бактериями, выполняющими функции биосорбции, а также уничтожения микроорганизмов: вирусов и возбудителей заболеваний. К недостаткам можно отнести сложность осуществления этого процесса очистки воды.

Существует другой способ и устройство для получения особо чистой воды [4]. К сожалению, в связи со сложностью в применении технологической цепочки он не нашел широкого распространения.

Известен способ и устройство получения особо чистой воды [5] для проведения аналитического, лабораторного анализа, заключающийся в последовательной многостадийной очистке путем предварительной механической фильтрации, сорбции, обработке обратным осмосом, дистилляции, электродеионизации. Устройство включает последовательно соединенные механический префильтр, сорбционный угольный фильтр, повышающий насос, обратноосмотическую мембрану, дистиллятор с устройством управления и накопительную емкость с устройством управления, второй насос, последовательно соединенный с накопительной емкостью и электродеионизатором, который соединен выходным штуцером с атмосферной емкостью. После второго насоса перед электродеионизатором расположен манометр с электромагнитным клапаном. Техническим результатом изобретения является повышение качества фильтрации воды, обеспечивающей получение очищенной воды.

Цель предлагаемого изобретения - повышение качества питьевой воды, очистка организмов растений, людей и животных от карбонатных нерастворимых в обычной воде солей, шлаков и камней, а также грибковой флоры, отрицательно на них влияющих.

Задачи изобретения:

- получение экологически чистой воды;

- создание двухступенчатого устройства для получения экологически чистой талой воды, обеззараженной от бактериальной флоры и микроскопических грибов.

Способ получения экологически чистой воды включает охлаждение воды с образованием льда и последующее таяние, обработку магнитным полем и кристаллами кремния, обработку воды осуществляют поэтапно в две стадии: первоначально замораживают воду, содержащую дейтерий, при температуре от 0 до +3,8^оС в верхнем сосуде и переливают незамерзшую воду в нижний сосуд, где создают температуру - 15^оС, замораживают воду в нижнем сосуде на 85%, после чего незамерзшую воду, содержащую примеси, из нижнего сосуда и воду, полученную после таяния льда, содержащего дейтерий, из верхнего сосуда сливают в канализацию, а растаявшую чистую талую воду из нижнего сосуда сливают в наполняемые емкости. При этом место установки датчика второго реле уровня в нижнем сосуде рассчитывают так, чтобы прекратить охлаждение воды при ее заморозке на 85%.

Универсальное устройство для получения экологически чистой воды содержит резервуар 20, содержащий соединенные между собой трубопроводами два сосуда А, Б с соленоидными клапанами, на противоположных наружных стенках которых прикреплены постоянные магниты 4, направленные внутрь с противоположных сторон разноименными полюсами, создающими магнитное поле, в нижней части верхнего сосуда А установлен фильтр 5, над которым размещена сетка с кристаллами кремния 6, в верхнем сосуде А также располагаются датчики температуры 9 и уровня воды 3, позволяющие контролировать и регулировать заданные параметры, вокруг сосудов А, Б расположены трубчатые охладители 7, 18, работающие от холодильного агрегата 8.

Способ и универсальное устройство обеспечивают:

1) удаление воды, содержащей дейтерий, и карбонатных солей;

2) получение экологически чистой обеззараженной воды.

Способ получения экологически чистой воды представляет собой технологический процесс, заключающийся в охлаждении воды с образованием льда, характеризующийся тем, что обработка воды осуществляется в определенной последовательности поэтапно в универсальном устройстве, предназначенном для его осуществления (фигура 1), характеризующимся тем, что содержит резервуар 20, в котором находятся соединенные между собой трубопроводами два сосуда с соленоидными клапанами, работает следующим образом: из водопровода после открытия соленоидного клапана 1 через фильтр 2 наливается вода в регулируемом регулятором уровня 3 количестве в сосуд А, к наружным стенках которого прикреплены постоянные магниты 4, направленные внутрь с противоположных сторон разноименными полюсами, создающие магнитное поле, в нижней его части находится фильтр 5, над которым размещена сетка с кристаллами кремния 6, а вокруг него расположен фреоновый трубчатый охладитель 7 с включающейся после наполнения водой сосуда А холодильной установкой 8, при этом регулятор температуры с установленным внутри него датчиком 9, поддерживает ее в пределах от «-3» до «+3,8» град. Цельсия и охлаждает воду до температуры «-3» град. Цельсия, при которой происходит замерзание тяжелой воды, содержащей дейтерий, с образованием кристаллов льда.

В процессе замерзания воды под действием магнитного поля происходит упорядочение структуры ее молекул, расположенных вокруг гидрофобных молекул и коллоидов, при котором разрушаются водородные связи и изменяется вращение протонов, то есть вода обретает однородную структуру, повышенную текучесть и растворяющую способность.

Одновременно, кроме воздействия на воду магнитного поля, активную роль выполняют кристаллы кремния 6, которые образуют в реакции с водой коллоиды, поглощающие грязь и микрофлору, нейтрализуют действие хлора, поглощают радионуклиды, уничтожают микробы и микроскопические грибы, подавляют рост бактерий, вызывающих гнилостные процессы в воде.

После образования льда, содержащего дейтерий, холодильная установка 8 выключается по команде терморегулятора с датчиком 9, находящимся в верхнем сосуде А, затем установленный над ним соленоидный клапан 1, открывается, кристаллы льда остаются в сосуде А, из которого вода сливается в нижний сосуд В, после чего по команде датчика температуры 15 закрывается соленоидный клапан 10 и открывается соленоидный клапан 11, через который после таяния льда, содержащего дейтерий, вода сливается в канализацию, включается холодильная установка 8, поддерживающая температуру в сосуде В «-15» - «-17» градусов Цельсия.

Во время охлаждения воды происходит процесс воздействия магнитного поля и кристаллов кремния на воду, делающих ее более чистой, обеззараженной. Замерзание воды с образованием льда 17 происходит от стенок сосуда к центру, плотность образовавшегося льда 17 при замерзании меньше плотности воды, занимающей больший объем, и соответственно большую высоту в сосуде, поэтому данный эффект применен для прекращения охлаждения воды при ее заморозке на 85% с установкой датчика второго реле уровня 12 в сосуде В, расчет места установки которого определяется по формуле:

ΔH = 0,85 × Н × (ρ воды - ρ льда)/ρ льда, где

ΔН - изменение уровня воды, разность между высотой воды в сосуде до замораживания и после образования льда;

0,85 - степень замерзания льда;

Н - начальный уровень воды;

ρ воды = 1000 кг/м3 - плотность воды,

ρ льда = 910 кг/м3 - плотность льда.

После замерзания воды на 85% и образования льда 17, по команде датчика уровня 12 холодильная установка 8 выключается, открывается соленоидный клапан 13 и содержащий соли и различные примеси рассол сливается в канализацию, после чего по команде таймера соленоидный клапан 16 закрывается, температура в сосуде постепенно повышается и происходит таяние льда, по окончании которого процесс получения чистой, обеззараженной от бактериальной флоры и микроскопических грибов воды заканчивается и, открыв соленоидный клапан 16 и ручной кран 19, можно наполнить готовой к употреблению водой емкости, используемые в последствии.

Предлагаемое изобретение «Способ получения экологически чистой воды и универсальное устройство для его осуществления» прошло испытания в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний» в Сергиево-Посадском филиале МО, в которых участвовали три вида образцов водопроводной воды: 1) исходная без обработки, 2) частичного замораживания, 3) после полного замораживания.

Каждый из образцов исследовался согласно Инструкции по проведению исследования изотопного состава воды методом CRDS на наличие следующих показателей:

1) массовая концентрация железа, мг/дм3 (при помощи средства измерения «Сектрометр атомно-абсорбционный КВАНТ-2 AT, №06-210134000069, 2012»);

2) содержание изотопа водорода дейтерия δ D/H, (при помощи средства измерения «Анализатор изотопного состава воды Picarro L2120-i, №06-101040008683, 2012»);

3) содержание изотопа кислорода δ O¹₁₈/O¹₁₆, (при помощи средства измерения «Анализатор изотопного состава воды Picarro L2120-i, №06-101040008683, 2012»).

В результате испытаний воды значения исследуемых показателей изменились:

- массовая концентрация железа с 0,06 (без обработки воды) уменьшилась после полного замораживания и составило менее 0,01(мг/дм3)

- содержание изотопа водорода дейтерия с «- 80,61» (без обработки воды) уменьшилось после полного замораживания до «- 86, 59» δ D/H, ;

- содержание изотопа кислорода с «- 11,75» (без обработки воды) уменьшилось после полного замораживания до «- 12,82» δ O¹₁₈/O¹₁₆ ,

Результаты исследований показали, что с помощью предложенного способа получена вода, качество которой улучшилось в целом после полного замораживания.

Применение в производство изобретения «Способ получения экологически чистой воды и универсальное устройство для его осуществления», отвечающего требованиям экологической безопасности, имеет положительный эффект за счет омагничивания воды, проявляющийся в трех сферах:

1) экономической:

- минимизация финансовых затрат за счет моделирования процессов получения экологически чистой воды, пригодной для употребления в пищу без дополнительной обработки (фильтрация, кипячение).

- увеличение рентабельности производства и снижение себестоимости получаемой продукции на объектах пищевой, медицинской, фармацевтической, радиотехнической, электронной промышленности, АПК: в теплицах, оранжереях, животноводческих и птицеводческих комплексах, ЖКХ за счет повышения качества питьевой воды и для полива, соответствующего общепринятым стандартам;

2) экологической:

- создание благоприятных условий для улучшения экологической обстановки, сохранение экосистемы в стране;

- увеличение в десятки раз способности к растворению неорганических солей, находящихся в организме людей и животных до употребления омагниченной воды откладывающихся в виде солей, шлаков и камней, которые после обработки воды выводятся из организма;

- создание благоприятных условий для экологически чистого водоснабжения, способствующего оздоровлению организмов людей, растений и животных в помещениях различного назначения;

- профилактика ряда заболеваний растений, животных и людей путем снижения наличия и выведения из организма различных бактерий, вирусов, отложенных солей, шлаков и камней;

- получение экологически чистой растениеводческой продукции защищенного грунта;

3) социальной:

- улучшение условий производства и жизнедеятельности населения за счет использования чистой питьевой воды и на полив;

- сохранение трудовых ресурсов и территориальной целостности страны;

- увеличение продолжительности жизни за счет улучшения здоровья населения;

- широкое применение на различных объектах: АПК, ЖКХ, здравоохранения, пищевой, медицинской, фармацевтической, химической, радиотехнической, электронной, автомобильной промышленности и многих социальных;

- способствование наращиванию экспорта растениеводческой и животноводческой продукции, сырья и продовольствия по мере насыщения ими внутреннего рынка.

Источники информации

1. Патент RU 2294898.

2. Патент RU 2085296.

3. Патент США №4876014

4. Патент RU 2073359

5. Патент RU 2513904.

6. Вода и магнит. В.И. Классен. Наука, 1973.

7. Магнитная обработка водных систем. Тезисы докладов IV Всесоюзной НПК ВДНХ.

8. Накипь: как она образуется и как с ней бороться. Статья www.udi.ru/clauses/na UP/.

9. К вопросу о терапевтическом эффекте воды, обработанной магнитным полем (нормализует холестериновый обмен и положительно влияет на течение заболевания). Л.Н.. Клячкин, В.В. Лисин. НИИТЭХИМ. Тезисы докладов IV Всесоюзной НПК ВДНХ.

10. Лечение больных обледермитом нижних конечностей магнитной водой. В.А. Данилин, Ю.А. Свешников, Е.В. Утехин, Е.А. Куликов. Куйбышевский мединститут. Тезисы докладов IV Всесоюзной НПК ВДНХ.

11. Влияние магнитного поля на кинетику растворения карбоната кальция. Н.А. Розно, О.Г. Крылов, О.Б. Брук, В.И. Классен. НИИ технико-экономических исследований (НИИТЭХИМ) подготовлено и издано, Москва, ул. Кирова 37а, 1981 г.

12. Щедрость магнита безмерна. В.И. Классен. Наука, 1993 г.

Группа изобретений относится к водоочистке и может быть использована на объектах АПК, ЖКХ, пищевой, медицинской, фармацевтической, радиотехнической и электронной промышленности. Способ получения экологически чистой воды включает охлаждение воды с образованием льда и последующее таяние, обработку магнитным полем и кристаллами кремния. Обработку воды осуществляют поэтапно в две стадии: первоначально замораживают воду, содержащую дейтерий, при температуре от 0 до +3,8°С в верхнем сосуде А и переливают незамерзшую воду в нижний сосуд Б, где создают температуру - 15°С. Замораживают воду в нижнем сосуде Б на 85%. Незамерзшую воду, содержащую примеси, из нижнего сосуда Б и воду, полученную после таяния льда, содержащего дейтерий, из верхнего сосуда А сливают в канализацию. Растаявшую чистую талую воду из нижнего сосуда Б сливают в наполняемые емкости. Универсальное устройство для получения экологически чистой воды содержит резервуар 20, содержащий соединенные между собой трубопроводами сосуды А и Б с соленоидными клапанами 10, 11, 13, 16, на противоположных наружных стенках которых прикреплены постоянные магниты 4, направленные внутрь с противоположных сторон разноименными полюсами, создающими магнитное поле. В нижней части верхнего сосуда А установлен фильтр 5, над которым размещена сетка с кристаллами кремния 6. В верхнем сосуде А также располагаются датчики температуры 9 и уровня воды 3. Вокруг сосудов расположены трубчатые охладители 7, 18, выполненные с возможностью работы от холодильного агрегата 8. Группа изобретений позволяет получить экологически чистую воду и повысить ее качество. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения экологически чистой воды, включающий охлаждение воды с образованием льда и последующее таяние, обработку магнитным полем и кристаллами кремния, отличающийся тем, что обработку воды осуществляют поэтапно в две стадии: первоначально замораживают воду, содержащую дейтерий, при температуре от 0 до +3,8°С в верхнем сосуде и переливают незамерзшую воду в нижний сосуд, где создают температуру - 15°С, замораживают воду в нижнем сосуде на 85%, после чего незамерзшую воду, содержащую примеси, из нижнего сосуда и воду, полученную после таяния льда, содержащего дейтерий, из верхнего сосуда сливают в канализацию, а растаявшую чистую талую воду из нижнего сосуда сливают в наполняемые емкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что место установки датчика второго реле уровня в нижнем сосуде рассчитывают так, чтобы прекратить охлаждение воды при ее заморозке на 85%.

3. Универсальное устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что содержит резервуар, содержащий соединенные между собой трубопроводами два сосуда с соленоидными клапанами, на противоположных наружных стенках которых прикреплены постоянные магниты, направленные внутрь с противоположных сторон разноименными полюсами, создающими магнитное поле, в нижней части верхнего сосуда установлен фильтр, над которым размещена сетка с кристаллами кремния, в верхнем сосуде также располагаются датчики температуры и уровня воды, позволяющие контролировать и регулировать заданные параметры, вокруг сосудов расположены трубчатые охладители, работающие от холодильного агрегата.