Способ очистки воды от кислорода Советский патент 1987 года по МПК C02F1/20 C02F1/20 C02F101/10 C02F103/34 C02F103/40 

Изобретение относится к способам обескислороживания воды и может быть использовано в процессах водоподго- товки 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 очистки.

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

Для достижения максимальных скоростей сорбции необходимо, чтобы исходные сорбенты имели развитую поверхность и крупнопористую жесткую структуру. Таким требованиям удовлетворяют кремнеземные сорбенты - си- . лохром и силикагель. В кремнеземных сорбентах возможно создание большого числа центров фотосорб ции, доступных кислороду. Выбор для активации Носителей акридиновых красителей, например акрифлавина или фосфина 3R, определяется их способностью выступать в роли сенсибилизатора в процессах передачи энергии возбуждения 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 воздушно насьщенной воды достигается применением большого объема (300 см ) электроноионообменника -(ИЭ) в цилиндрической колонке диаметром 2,7 см. Остаточное содержание кислорода после колонки очистки составляет ; 3 10 ° 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 CQ в . Воду с таким содержанием

0

5

8531 2

кислорода подают в ячейку с сорбентом. Ячейка плоская - 5,5x0,7 см. Общий объем сорбента в ячейке 5- 5,5 см , высота слоя 5-5,5 см, тол5 щина 0,5 см. Для освещения сорбента применяют лампу накаливания (300 Вт), расположенную на нормали к поверхности ячейки и удаленную от этой пбверхности на 6-8 см. Концентрацию

О кислорода в потоке воды после прохождения через освещенный сорбент «ss&txx определяют с помощью предварительно прокалиброванного индикатора. Индикацию кислорода осущест 5 вляют люминесцентно-кинетическим методом. Нижний предел определения растворенного кислорода (2-3) моль/л. Способно.сть сорбента к фотосорбции кислорода в данных условиях характеризуется величиной Сд р, 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 5% от содержаний его до сорбента. Для характеристики способности неко- -торых образцов выделять (генериро30 вать) кислород под освещением используют величину. концентрацию кислорода в потоке, создаваемую образцом в данных условиях.

В качестве кремнеземных сорбентов

35 используют образцы немодифицированного или гидрофобизированного диметилдихлорсиланом силикагеля КСК-2 (средний радиус пор 7 нм), а также гидрофобизованный диметилдихлорси40 ланом силохром С-120 (12 нм). Гид- рофобизацию кремнеземов диметилдихлорсиланом проводят по стандартной методике в статических условиях.Для активации образцов применяют акри45 диновые красители, - акрифлавин или фосфин 3R. Немодифицированные кремнеземы активируют сорбцией красителя из водного раствора, а гидрофобизи- . рованные - пропиткой спиртовым рас50 твором красителя. Адсорбаты подсушивают при комнатной температуре и затем, перед заполнением их водой, непосредственно в ячейке для испытаний вакуумируют при температуре

55 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 по313185314

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

Немодифицированныйсиликагелем КСК-2 (0,4-0,5)

АКР 2

Гидрофобизованный

силикагелем

КСК-2

(0,1-0,6)

Гидрофобизо- ванный сило- хромом С-120 (0,2-0,3)

При концентрациях кислорода в потоке (3-6)-10 моль/л отмечена COj г того 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 80% от исходной концентрации.

максимальная фотосорбционная активность достигается при облучении образца в области поглощения красителя

Как видно из полученных данных, немодифицированный гидрофильный си- ликагель не обнаруживает способности фотосорбировать растворенньй кис- (/ поглощения 450 нм). Скорость

I

лород. Практически не обнаруживает 50 |Фотосорбции пропорциональна интенсив- этой способности и активированный ности падающего на образец света, образец силикагелей. Только после После 75 ч работы под освещением об- гидрофобизации кремнеземные сорбенты разец 4 с обпщм содержанием акрифла- приобретают способность фотосорби- вина 4-10 моль фотосорбирует око- ровать растворенньй кислород. Особен-55 ло 5 моль кислорода, при этом но большую фотосорбционную активность его фотосорбционная активность умень- обнаруживают активированные акрифла- щается в 2 раза по сравнению с исход- вином и фосфином 3R образцы 4-6. В ной. При скорости потока воды 21- примерах с образцов 4 показано, что 23 мл/мин уже через я 8 мин после

Генерирует кислород

6,4-10 (14) 3,1 -Ю (34;

Очень слабая генерация или очень слабая сорбция )

Слабая сорбция кислорода

1,0-10(22)

1,5-10(21)

1,1 10 (18)

1,2-10 (16) 6,2 -10 (21)

мечена COj г тог

моль/л (v

максимальная фотосорбционная активность достигается при облучении образца в области поглощения красителя

(/ поглощения 450 нм). Скорость

513

начала освещения образца концентра™ ция растворенного кислорода вокруг индикатора падает от 2,540 моль/л до нуля. Такое быстродействие в области малых концентраций кислорода свидетельствует о высоких скоростях (фотосорбции. Степень очистки увеличивается по мере уменьшения скорости потока воды (образец 6). I Таким образом, предложенный способ очистки воды от кислорода отличается высокими скоростями и степенью удаления кислорода уже в области малых (остаточных) концентраций растворенного кислорода. Поэтому для полного .связывания остаточного кислорода достаточно сравнительно небольших объемов сорбента. Это упрощает техническое осуществление способа так как при малых количествах сорбента легко создать условия для равномерного освещения всех зерен сорбента. Так как определяющим механизмом связывания кислорода при используемом сорбенте является фотосорбция кислорода, отпадает необходимость введения в воду реагентов-восстановителей, загрязРедактор О, Головач

Составитель Л. Ананьева

Техред В.Кадар Корректор А. Обручар

Заказ 2471/18 Тираж 851Подписное

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

1 6

няющих ее. Процесс обескислороживания упрощается.

Способ обескислороживания воды видимым светом обеспечивает легкую управляемость процессом очистки, в том числе и в замкнутых системах. Предложенный способ может быть применен как .корректируютций способ очистке и анализе воды в биоло- гических, радиационно-химических и фотохимических исследованиях.

Формула изобретения

Способ 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 гидро- фобизированные диметилдйхлорсиланом

кремнеземы - силикагель или силохром, а в качестве красителя - акридиновые красители - акрифлавин или фосфин 3R.

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