Устройство для очистки жидких и газовых сред от кислорода Советский патент 1991 года по МПК C02F1/20 

Изобретение относится к технологии очистки жидких и газовых сред и может быть использовано в лабораторной практике.

Целью изобретения является повышение степени очистки жидких и газовых сред от кислорода.

На чертеже изображено схематически устройство для очистки жидких и газовых сред от кислорода.

Устройство содержит вакуумный дезоксигенатор 1 , содержащий корпус 2 и стеклянные колбы 3 и 4.

Колба 3 заполнена водным раствором оксигемоглобина, модифицированного пиридоксалем Колба 4 соединена при помощи трубопровода 5 и трехходово-- го крана 6 с вакуумным насосом 7 и с емкостью 8, содержащей азот„ На корпусе вакуумного дезоксигенато- ра закреплен привод 9, на колбе - манометр 10. Вакуумный дезоксигенатор 1 соединен при помощи входного 11 и выходного 12 трубопроводов, выполненных из прозрачного материала, с ёмкостью 13.Внутри емкости 13 разОЭСО

ГО

со

Ј Јь

мещен оксигенатор- 14 с зигзагообразным каналом 15, Стенки канала 15 (не показаны), контактирующие с обес- кислоооживаемой средой, выполнены из кислородопроницаемого материала

(мембрана ЙДК-1), Площадь поверхности мембраны 100 см2, глубина канала 0,3 см. Входной 11 и выходной 12 с перистальтическим насосом 16 трубопроводы соединены между собой посредством трубопровода 17 и трехходовых кранов 18 и 19. Входное 20 и выходное 21 отверстия в емкости соединены трубопроводом 22 с перистальтическим насосом 23 и трехходовым краном 24. В емкости установлен кислородный электрод 25. Входной трубопровод размещен в измерительной камере спектрофотометра 26,

Устройство работает следующим образом.

Готовят водный раствор оксигемо- глобина. Для этого 15 г гемоглобина растворяют в 300 мл воды или к 50 мл осадка отмытых эритроцитов добавляют 250 мл воды, что позволяет получить концентрацию водного раствора оксигемоглобина, равную 2-10 М. К полученному водному раствору оксигемоглобина с целью его модифицирования добавляют эквимолярное количество пиридоксаля, т.е. 135 мг, и затем через 15 мин добавляют 30 мг NaBH. Через 1 ч приготовленный водный раст- вор модифицированного пиридоксалем оксигемоглобина в количестве 300 мл помещают в стеклянную круглодонную колбу 3 объемом 500 мл. Стеклянную колбу с водным раствором модифицированного оксигемоглобина устанавливают на корпусе 2 вакуумного дезоксигена- тора .1. Затем , открывают трехходовой кран 6, соединяя насос 7 через трубопровод 5 с колбой 4. Открывают трех ходовые краны 18 и 19 в позицию, обеспечивающую откачку воздуха из трубопроводов 11 и 12 и зигзагообразного канала 15. Включают вакуумный насос и контролируют полноту откачки воздуха из вакуумного дезо- ксигенатора 1, трубопроводов 11 и 12 и оксигенатора 14 манометром 10. При достижении давления 20 мм рт.ст. осуществляют дезоксигенацию водного раствора оксигемоглобина, находящегося в колбе 3. Для этого включают привод 9 врашения колбы 3 вакуумного дезоксигенатора 1. Вращательное дви

0

5

0

5

5

0

0

5

0

5

жение колбы 3 с водным раствором оксигемоглобина (150 об/мин) вызывает интенсивное перемешивание препарата, одновременно распределяя его по стенкам колбы 3. Экспериментально спектро- фотометрически установлено, что через 15 мин после начала работы вакуумного

насоса 7 водный раствор оксигемоглобина, модифицированного пиридоксалем, полностью очищается от кислорода.

Таким образом, в стеклянной колбе 3 вакуумного дезоксигенатора 1 после 10-минутной работы вакуумного насоса 7 получают очищенный от кислорода водный раствор гемоглобина - де- зоксигемоглобина, имеющий отличия от оксигемоглобина в цветовой окраске, а следовательно, и в спектральных характеристиках. После получения дезоксигемоглобина отключают вакуумный насос 7 и привод 9 вращения колбы 3 и поворотом трехходового крана 6 соединяют емкость 8 с колбой 4. Уравновесив давление, включают перистальтический насос 16 и закачивают дезоксигемоглобин из колбы 3 вакуумного дезоксигенатора 1 по трубопроводу 12 через открытый трехходовой кран 18 в зигзагообразный канал 15 оксигенатора 14. Откачав дезоксигемоглобин из колбы 3 и заполнив им трубопроводы 12 и 11 и оксигенатор 14, перекрывают трехходовые краны 18 и 19 в позицию, обеспечивающую циркуляцию водного раствора дезоксигемоглобина по следующей цепи: трубопровод 12 - оксигенатор 14 - трубопровод 11 - трубопровод 17, минуя вакуумный дезоксигенатор 11. Циркуляция водного раствора дезоксигемоглобина по указанной цепи осуществляется со скоростью 20 мл/мин. Размеры трубопроводов 12, 11 и 17 и оксигенатора 4 рассчитывают так, что объем очищенного от кислорода водного раствора гемоглобина (300 мл) в колбе 3 вакуумного дезоксигенатора 1 полностью закачивается в указанную цепь для циркуляции дезоксигемоглобина. Затем открывают трехходовой кран 24, включают перистальтический насос 23 и закачивают в емкость 13 через трубопровод 22 и входное отверстие 20 обескислороживаемую среду - воду. Заполнив емкость 13 водой для очистки ее от кислорода, закрывают трехходовой кран 24. Обескислороживаемую воду непрерывно насосом 23 перекачивают по замкнутой системе: трубопровод 22 - входное отверстие 20 - емкость 13 - выходное отверстие 21 - трубопровод 22„ Скорость циркуляции воды через реактор равна 1 л/мин„ Циркуляция воды через емкость 13 осуществляется навстречу циркуляции водного раствора дезокси- гемоглобина в оксигенаторе 14.

При контактировании обескислорожи- ваемой воды со стенками зигзагообразного канала 15 кислород из воды диффундирует через мембрану в полость канала 15, заполненную циркулирующим раствором дезоксигемоглобина, и связывается с ним (дезоксигемоглобином) с образованием оксигемоглобина. Очиску воды от кислорода контролируют кислородным электродом 25. Степень очистки воды от кислорода достигает 98-99%. Очищенную воду выпускают из замкнутой системы с емкостью 13 через трехходовой кран 24 и заполняют емкость 13 следующей порцией обескисло- роживаемой воды„

Процесс оксигенирования дезоксигемоглобина контролируют спектрофото- метрически при помощи измерительной камеры спектрофотометра 26, установленного на участке трубопровода 1 1 . При 100%-ном насыщении дезоксигемоглобина кислородом (контроль по спектрофотометру 26) открывают трехходовой кран 19 и закачивают образовавшийся оксигемоглобин в колбу 3 вакуумного дезоксигенатора 1.

После перехода в вакуумном дезо- ксигенаторе 1 оксигемоглобина в де- зоксигемоглобин последний вновь используют для очередного цикла очистки воды от кислорода. Циклы очистки воды и регенерации водного раствора гемоглобина повторяются. Устройство работает и в непрерывном режиме. В этом случае одновременно с очисткой обескислороживаемой среды готовят очередную порцию дезоксигемоглобина. За 15 мин циркуляции водного раствора дезоксигемоглобина весь его объем (300 мл) проходит через оксигенатор 14. За этот интервал времени дезоксигемоглобин оксигенируется на 40%. Так как 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода, то оксиге- нация 15 г гемоглобина, растворенного в 300 мл воды, соответствует связыванию 8,04 мл кислорода за 15 мин. Скорость поступления кислорода из

JQ воды через мембрану МДК-1 в оксигенатор 14 с 1 дезоксигемоглобином составляет 0,53 мл/мин. Так как в 1 л воды при 20°С и атмосферном давлении 760 мм рт.ст. растворяется 6,6 мл

5 кислорода, то устройство позволяет обескислородить 1,2 л воды за 15 мин.

Извлечение кислорода из газовой среды также может быть осуществлено при помощи предлагаемого устройств з

0 В этом случае газовую среду пропускают через емкость 13 навстречу циркуляции раствора дезоксигемоглобина в оксигена торе 14.

При обескислороживании воды или

5 воздуха процент очистки от кислорода составляет 99%.

Формула изобретения

Q Устройство для очистки жидких и газовых сред от кислорода, содержащее емкость с очищаемой средой, размещенный внутри нее оксигенатор, дезоксигенатор с гемоглобином в качестве переносчика кислорода, насос

5 и трубопроводы для прокачки очищаемой среды через емкость и измеритель концентрации кислорода в ней, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения степени очистки, дезоксиге- натор снабжен вакуумным насосом и t емкостью с азотом, оксигенатор выполнен в виде зигзагообразного канала со стенками из кислородопрони- цаемого мембранного материала, а оксигенатор и дезоксигенатор снабжены соединенным с ними посредством трубопроводов дополнительным насосом, прокачивающим через них раствор гемоглобина.

0

5

К

Изобретение относится к технологии очистки жидких и газовых сред и может быть использовано в лабораторной практике. Целью изобретения является повышение степени очистки жидких и газовых сред от кислорода. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее емкость с очищаемой средой, рас- положенный внутри нее оксигенатор, дезоксигенатор с гемоглобином в качестве переносчика кислорода, насос и трубопроводы для прокачки очищаемой среды через емкость и измеритель концентрации кислорода в ней, снабжено вакуумным насосом и емкостью с азотом, оксигенатор выполнен в виде зигзагообразного канала со стенками из кислородопрони- цаемого мембранного материала, а оксигенатор и дезоксигенатор, соединены посредством трубопроводов с дополнительным насосом, прокачивающим через них раствор гемоглоби- на0 Устройство позволяет извлекать 99% кислорода из очищаемой среды. 1 ил. se (Л