Очистка дождевой воды. Очиститель Кристалл К
Вопрос:
1. На каком уровне лучше отбирать воду с емкости, глубиной 4 метра с дождевой водой для дальнейшей очистки и использования как питьевой?
2. Очиститель воды "Кристал К" уменьшает содержание в воде дейтерия и трития?
Заранее благодарю за ответ.
С уважением, А.Плотников
Ответ:
Здравствуйте, уважаемый Альберт. Думаю, в вашем случае это не имеет большого значения, но лучше брать воду со среднего уровня, поскольку верхний уровень может содержать следы масел или бензина, а нижний – мелкодисперстые примеси, грязь и ил. Вообще нужно быть очень аккуратным с использованием дождевой воды для очистки. Ведь дождевая вода — одна из форм атмосферных осадков. Основной ее источник — влага, испаряющаяся с поверхности водоемов и увлажненной почвы. Массы воды, скапливающейся в атмосфере, огромны: одно облако может содержать сотни тонн воды. Они непрерывно перемещаются над поверхностью земли, перераспределяя не только тепло и влагу, но и твердые вещества — различные химические элементы, их соли, пыль. Обычная дождевая капля весом 50 миллиграммов при падении промывает 16 литров воздуха, а один литр дождевой воды поглощает примеси, содержащиеся в 300 тысячах литров воздуха. Таким образом, состав дождевой воды зависит и от того, над какой территорией образовались облака, от загрязнения атмосферы там, где осадки выпадают, от направления ветра и других обстоятельств. Воздух, а следовательно, и дождевую воду загрязняют прежде всего транспорт, промышленные и сельскохозяйственные предприятия. Автотранспорт «поставляет» в атмосферу угарный газ, окислы азота и серы, а различные промышленные предприятия — соединения мышьяка, свинца, ртути. В сельскохозяйственных районах воздух загрязняется аммиаком, сероуглеродом, пестицидами, ядохимикатами. И это перечень далеко не всех веществ, которые из атмосферы вместе с дождем могут вновь попасть на землю.
Наибольший процент в промышленных выбросах составляют соединения серы и азота. Вступая в атмосфере в реакцию с водой, они превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде так называемых кислотных дождей. Термин «кислотные дожди» введен около ста лет назад английским химиком А. Смитом, выявившим зависимость между уровнем загрязнения воздуха и кислотностью осадков. Но пагубные их последствия стали проявляться лишь 10—15 лет назад. Сегодня почти любой дождь в той или иной степени «кислотный». Кислотные дожди наносят ущерб и народному хозяйству: ускоряют коррозию металлических конструкций, разрушают песчаник, известняк, мрамор, закисляют воды рек и озер, почву, что приводит к гибели рыбы, лесов.
В условиях загрязненной атмосферы в дождевую воду попадают растворяющиеся в ней оксиды азота, серы, вредные примеси выхлопных газов, предприятий, хлорорганика. При растворении в дождевой воде значительных количеств оксидов серы и азота выпадают кислотные дожди. В некоторых промышленных регионах дождевая вода оказывается более грязной, чем городские стоки. Поэтому такой водой не только не рекомендуется умываться, но даже мыть ею голову. Даже в чистой сельской местности не следует использовать дождевую воду для бытовых нужд.
Системы очистки дождевой воды – сложные технические агрегаты,. А выбор методов очистки дождевых и талых вод, разработка на их основе технологической схемы очистки обосновываются теоретическими основами технологии кондиционирования воды, учитывающими концентрации загрязняющих веществ, их фазово-дисперсное состояние, а также особенности использования для очистки и доочистки загрязненных вод гидробионтов разных трофических уровней. Необходимая степень очистки загрязненных дождевых вод с применением того или иного метода или их комбинаций в каждом конкретном случае определяется также категорией водоема, принимающего возвратные воды, или технологическими требованиями к очищенным дождевым водам при их повторном использовании.
Для загрязненных дождевых, талых и сбросных моечных вод определяющим загрязняющим веществом для выбора способов их очистки являются взвешенные вещества, концентрация которых в этих водах значительно — в 10100 раз превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) при сбросе возвратных вод в водоемы. Эти загрязнения могут быть отнесены к I группе дисперсности, которые наиболее рационально извлекаются на установках и сооружениях механической очистки (песколовках, нефтеловушках, гидроциклонах, процеживателях, ситах, отстойниках и пр.). Степень очистки дождевых вод от грубодисперсных взвешенных веществ на этих сооружениях достигает 85 % 90 %, но даже остаточная концентрация 2040 мг/л не соответствует нормативным требованиям, допускающим водоотведение возвратных вод с концентрацией взвешенных веществ менее 1215 мг/л.
Не менее значимыми загрязнениями дождевых и талых вод являются мелкодисперсные взвешенные вещества, вещества коллоидной степени дисперсности, нефтепродукты в состоянии эмульсий. В загрязненных дождевых водах органические высокомолекулярные загрязняющие вещества, как растворенные, так и коллоидной степени дисперсности, контролируются по химическому потреблению загрязненной водой кислорода (ХПК) или биохимическому потреблению кислорода за 5 суток (БПК). Концентрация нефти и нефтепродуктов в загрязненных дождевых водах определяется как эфирорастворимых веществ (эти вещества в воде мало растворимы).
Для извлечения примесей II группы дисперсности (коллоидов, высокомолекулярных веществ в эмульгированном и растворенном состоянии) целесообразно использовать технологии, в состав которых включены установки ФЛОКФИЛ.
Более подробно о промышленных установках по очистке сточных вод смотрите на сайте: potential4.com.ua/tehnologii_ochistki_dojdevih_i_talih_vod.html
Необходимо осознать, что грамотно организованное водоснабжение обеспечивает постоянную подачу чистой питьевой воды в загородный дом, что крайне необходимо для здоровья. Поэтому в будущем Вам нужно подумать о сооружении колодца. Только он способен снабжать вас чистой водой.
Относительно фильтров и систем очистки компании АКВАФОР-КРИСТАЛЛ должен сказать, что эта компания относится к крупнейшим Российским производителям фильтров очистки воды. Водоочистители АКВАФОР содержат многоступенчатые фильтрующие элементы и разрабатываются с учетом особенностей воды в водопроводах различных регионов и являются гарантией надежной очистки воды от тяжёлых металлов, железа и многих примесей. В основе действия фильтра для очистки воды лежит принцип обратного осмоса.
Обратный осмос - это способ очистки воды, при котором вода, проходит через специальную полупроницаемую мембрану. Предельно малый размер пор и особое физико-химическое строение мембраны позволяют проникать сквозь нее только молекулам воды. Для остальных же примесей мембрана представляет непреодолимую преграду.
Само явление осмоса было открыто при изучении процесса обмена веществ в живых организмах. Именно феномен осмоса обеспечивает поступление питательных веществ внутрь живых клеток. Именно благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.
Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает маленькие молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.
Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, то молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.
Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".
В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Это и есть "обратный осмос".
По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса. В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.
Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности. Этот полимер образован из двух слоев, неразрывно соединенных между собой. Наружный очень плотный барьерный слой толщиной около 10 миллионных см лежит на менее плотном пористом слое, толщина которого составляет пять тысячных см. Осмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, а также органических молекул с молекулярной массой более 100. Молекулы воды свободно проходят через мембрану, создавая поток пермеата. Качество пермеата сопоставимо с качеством обессоленной воды, полученной по традиционной схеме Н-ОН-ионирования, а по некоторым параметрам (окисляемость, содержание кремниевой кислоты, железа и др.) превосходит.
Обратноосмотическая мембрана — это прекрасный фильтр и теоретически содержание растворенных минеральных веществ в полученной в результате фильтрации чистой воде должно составлять 0 мг/л, независимо от их концентрации во входящей воде. Фактически же, в нормальных рабочих условиях, из входящей воды извлекается 98 – 99 % растворенных в ней минеральных веществ. В полученной в результате фильтрации чистой воде, остается 6 – 7 мг/л растворенных минеральных веществ.
Но не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Обратноосмотическая мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине самых маленьких в природе молекул воды, поэтому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ, а самые опасные крупные молекулы, например, солей тяжелых металлов, не смогут проникнуть через нее.
На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки при применении метода обратного осмоса. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.
В процессе очищения воды по принципу обратного осмоса концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.
Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.
В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает.
Неорганические вещества очень хорошо отделяются мембраной обратного осмоса. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.
Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану обратного осмоса.
В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.
обратный осмос;
нанофил ьтрация (нанометр — одна миллиардная метра, или одна тысячная микрона, то есть 1 нм = 10 ангстрем = 0,001 мкм.);
ультрафильтрация;
Ультрафильтрация (УФ)
УФ-мембрана задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, значительно снижает мутность воды. В ряде случаев, УФ-мембраны эффективно уменьшают окисляемость и цветность воды. Ультрофильтрация заменяет отстаивание, осаждение, микрафильтрацию.
В промышленной водоподготовке наибольшее распространение получили половолоконные мембраны, основным элементом которых является полое волокно диаметром 0,5-1,5 мм с нанесенной на внутренней поверхности ультра-фильтрационной мембраной. Для получения большой фильтрующей поверхности группы полых волокон группируются в модули обеспечивая 47-50 м2.
Ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав воды и осуществить ее осветление и обеззараживание практически без применения химреагентов.
Обычно, УФ-установка работает в режиме "тупиковой фильтрации" без сброса концентрата. Процесс фильтрации чередуется с обратной промывкой мембран от накопившихся загрязнений. Для этого часть очищенной воды подается в обратном направлении. Периодически в промывную воду дозируется раствор моющих реагентов. Промывные воды, являющиеся концентратом составляют не более 10?20 % от потока исходной воды. Один-два раза в год производится усиленная циркуляционная промывка мембран специальными моющими растворами.
Ультрафильтрация может применяться для получения питьевой воды непосредственно из поверхностного источника. Поскольку УФ-мембрана является барьером для бактерий и вирусов, не требуется первичное хлорирование воды. Обеззараживание осуществляется уже непосредственно перед подачей воды потребителю.
Поскольку ультрафильтрат полностью свободен от взвешенных и коллоидных веществ, то возможно применение данной технологии как предподготовки воды перед обратным осмосом.
Традиционно, для умягчения воды используется технология ионообменного Na-катионирования.
При умягчении больших количеств воды данная технология становится убыточной в связи со сложностью автоматизации, значительными расходами поваренной соли на регенерацию, образования большого количества стоков с высоким солесодержанием.
Нанофильтрационные установки лишены всех вышеперечисленных недостатков, что делает их реальной альтернативой установкам ионообменного умягчения.
Системы обратного осмоса АКВАФОР Осмо:
Предельно малый размер пор и особое физико-химическое строение мембраны позволяют проникать сквозь нее только молекулам воды. Для остальных же примесей мембрана представляет непреодолимую преграду.
Выпускаются в различной комплектации, и на разную производительность. Все системы обратного осмоса имеют накопительную емкость объемом 10 литров и кран для чистой воды;
Идеально подходят как для квартиры, так и для использования в кафе, ресторанах, барах. Рекомендуются для использования в кофеварках и ледогенераторах;
Надежно задерживают все примеси;
Снижают жесткость воды без необходимости регенерации модулей;
В любое время питьевая вода доступна Вам без малейших усилий. Просто откройте кран и наберите воду.
Для нормальной и эффективной работы системе обратного осмоса АКВАФОР Осмо требуется давление воды не менее трех атмосфер. Если давление меньше необходимого, нужно использовать АКВАФОР Осмо ПН или снабдить АКВАФОР Осмо комплектом для повышения давления.
Принцип работы водоочистных фильтров, работающих на основе процесса обратного осмоса, показан на рисунке.
В одну часть сосуда, разделенного полупроницаемой мембраной, под давлением поступает водный раствор большой концентрации. Вода продавливается через мембрану во вторую половину сосуда, а минеральные вещества, оставшиеся в первой половине сосуда сбрасываются в канализацию. Таким образом, проходя через Аквафор Осмо, питьевая вода максимально освобождается от примесей.
Фильтр Аквафор Кристалл – идеальное решение для качественной очистки питьевой воды благодаря сочетанию обратноосмотической мембраны UltraTeck (USA) и сорбционных модулей Аквафор, изготовленных по технологии карбон-блок.
Благодаря оригинальной запатентованной конструкции коллектора и использованию новой концепции "блок-модуль" достигнута сверхкомпактность водоочистителя Аквафор Кристалл. Сменные фильтрующие модули представляют собой единый "блок-модуль" с прочным пластиковым корпусом. При замене модуля Вы не только заменяете фильтрующую среду, но и обновляете корпус водоочистителя. Это гарантирует защиту от размножения бактерий при длительном использовании фильтра. При замене модулей вам не придется отмывать водоочиститель изнутри от накопившейся грязи - вы просто выбрасываете старые модули и ваш фильтр снова готов к работе.
Количество сорбента, содержащегося в фильтрующих модулях, увеличено на 10%. Это позволило добиться еще более высокого качества очистки воды и увеличить ресурс блоков преди постфильтрации.
Cовременный кран с керамической парой делает использование фильтра очень простым: чистая вода доступна Вам и Вашим близким без дополнительных усилий в любое время суток. Замена картриджей не требует ни усилий, ни специального инструмента.
Фильтр для воды АКВАФОР ОСМО-Кристал состоит из пяти фильтующих модулей:
1. Предварительная сорбционная очистка питьевой воды.
Сменный фильтрующий модуль К1-03.
2. Глубокая сорбционная доочистка питьевой воды. Сменный фильтрующий модуль К1-02.
3. Мембранная очистка воды. Блок обратно-осмотической фильтрации.
4. Хранение очищенной воды. Накопительный бак.
5. Финишная сорбционная очистка и кондиционирование питьевой воды.
Сменный фильтрующий модуль К1-07.
Сменный фильтрующий модуль К1-02
Снижает содержание активного хлора, тяжелых металлов и органических веществ. Благодаря высокой гидрофильности материала и лабиринтной структуре пор эффективно фильтрует нерастворимые примеси размером до 5 микрон, в том числе гидроокись железа. Изготовлен по технологии карбонблок и представляет собой макропористую фильтрующую матрицу, составленную из активированного кокосового угля и ионообменного волокна Аквален. Содержит в качестве бактерицида микрокристаллическое серебро. Глубокая сорбционная доочистка питьевой воды. Нерастворимые механические примеси размером до 5 микрон остаются внутри сменного модуля.
Замену данного модуля следует производить раз в 3-4 месяца в случае воды с большим колличеством механических примесей раз в 1-2 месяца, в таких случаях рекомендуется установка.
Благодаря оптимальному соотношению порошкообразных и волокнистых сорбентов эффективно удаляет активный хлор, ионы тяжелых металлов и органические вещества. Изготовлен по технологии карбонблок и представляет собой фильтрующую матрицу с повышенным содержанием активированного кокосового угля и ионообменного волокна Аквален. Содержит в качестве бактерицида микрокристаллическое серебро. Замену данного модуля следует производить раз в 3-4 месяца.
Блок обратно-осмотической фильтрации
Предельно малый размер пор и особое физико-химическое строение обратно-осмотической мембраны позволяют проникать сквозь нее только молекулам воды. Для остальных же примесей мембрана представляет непреодолимую преграду. Таким образом, проходя через обратно-осмотическую мембрану, питьевая вода освобождается от всех примесей. Замену данного модуля следует производить раз в 1,5-2 года.
Накопительный бак
Предназначен для хранения воды, очищенной по технологии обратного осмоса. Чтобы чистая вода всегда была под рукой, в систему фильтров включен накопительный бак, компенсирующий малую производительность обратно-осмотической мембраны, гаранта высочайшего качества очистки воды.
Сменный фильтрующий модуль К1-07
Эффективно и полностью удаляет даже микроколичества вредных примесей, в том числе активного хлора, тяжелых металлов и органических веществ. Эффективно фильтрует нерастворимые примеси размером до 0,8 микрон. Изготовлен по технологии карбонблок и представляет собой сверхплотную микропористую фильтрующую среду с увеличенным содержанием микродисперсного активированного кокосового угля. Содержит в качестве бактерицида микрокристаллическое серебро. Замену данного модуля следует производить раз в год.
Предфильтр
В корпусе предфильтра установлен полипропиленовый модуль пористостью 5 мкм. Предназначен для очистки холодной воды от механических примесей и обладает высокой устойчивостью к воздействию бактерий и химикатов. Особенно необходимо использование предфильтров в районах с устаревшими коммуникациями, где существуют повышеные содержания нерастворимых частиц в воде.
Замену данного модуля следует производить раз в 1-2 месяца.
1.Увеличение количества сорбента в модуле на 10%. За счет этого возросли ресурс и качество очистки.
2. Благодаря своей компактности и новому "слим-дизайну" фильтр сможет поместиться на любой кухонной территории.
Для сравнения на рисунке приведены в разрезе: cлева - модуль обычного водоочистителя, справа - модуль АКВАФОР Кристалл-Осмо
Следует помнить, что фильтр работает при давлении от 0,1 до 6 атмосфер. Если водопроводное давление больше 6 атм. необходима установка редуктора.
В заключение следует отметить, что фильтры "Аквафор" отлично справляются со своими основными загрязнителями, такими как органические вещества, тяжелые металлы, активный хлор, коллоидное железо, механические примеси.
Если у Вас небольшая семья из 2-3 человек, а вода в Вашем водопроводе с невысоким содержанием механических примесей, эта модель удовлетворит все Ваши потребности в чистой питьевой воде. Максимальная производительность - 7.8 л/час.
Для удаления вредных примесей можно воспользоваться любой моделью фильтра. Если же вы дополнительно столкнулись с проблемой жёсткой воды, обратите внимание на модели ("Аквафор Кристалл-Н"), умягчающие воду.
Относительно того, может ли обратноосмотический фильтр задержать молекулы тяжёлой и тритиевой воды, к сожалению, пока нет. Хотя некоторые разработчики фильтров, основанных на обратном осмосе уверяли меня, что ими сконструирован обратноосмотический фильтр, позволяющий проводить разделение обычной воды не только от примесей тяжёлых металлов и посторонних катионов, но также проводить разделение на уровне изотопов. Но ведь осмотическое давление обычной и тяжёлой воды одинаковое. Так что пока это всё в теории.
Однако, не стоит отчаиваться – Ваш фильтр Аквафор-Кристалл очень хорошо очищает воду от примесей тяжёлых металлов, хлора, органики, солей, но чтобы очистить воду от тяжёлых изотопов здесь нужны не фильтры, а целые установки.
Удаление тяжёлых изотопов дейтерия и кислорода из обычной питьевой воды – задача далеко непростая. Она достигается различными физико-химическими методами – изотопным обменом, электролизом, вакуумной заморозкой с последующим оттаиванием, ректификацией, центрифугированием. Об этих методах неоднократно говорилось на нашем сайте.
Пока это достаточно громоздкие установки со сложным циклом очистки. В качестве примера на рисунке ниже показано изображение установки ВИН-4 "Надія" для получения талой питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия и трития.
Схематическое изображение установки ВИН-4 “Надія” в двух проекции: вдоль - фиг.1 и поперек - фиг.2.
Работает эта установка так: из водопровода испарительную емкость 2 наполняют водой и через устройство 4 прокачивают хладагент. При достижении заданной температуры, не превышающей +10°С, процесс охлаждения воды прекращают. Герметизируют корпус 1 и через патрубок П начинают откачивать воздух -создавать разряжение во внутреннем объеме корпуса установки. Создание разряжения сопровождается сначала интенсивным выделением из всего объема исходной воды растворенных в ней газов и их удаление, а затем интенсивным парообразованием вплоть до кипения воды, за которым наблюдают через иллюминаторы 13 и 14. Образующийся холодный пар конденсируется и намерзает на поверхности фигурных элементов морозильника 7. Когда толщина льда достигает заранее заданной величины, процесс испарения прекращают. Выключают форвакуумный насос, включают источники ультрафиолетового 8 и инфракрасного 9 излучений, а через устройство 12 вводят в полость корпуса 1 очищенный воздух или специально подготовленный состав активированных газов; доводят давление в корпусе 1 до уровня или выше атмосферного. Остаток воды емкости 2, обогащенный тяжелыми изотопами, через вентиль 6 сливают в отдельные емкости или выливают вон. По мере облучения и таяния льда талая вода поступает в емкость 10, затем в блок 17 формирования структуры и свойств талой воды. Проходя через минералы внутренней 18 и наружной 19 конических емкостей и далее через фильтр 20, талая вода завершает свой путь, приобретая особые живительные и целебные свойства.
Аналогичное устройство по получению биологически питьевой активной воды с пониженным содержанием дейтерия сконструировали в 2000 году российские учёные Синяк Ю.Е.; Гайдадымов В.Б. и Григорьев А.И. из Института медико-биологических проблем. Конденсат атмосферной влаги или дистиллят разлагают в электролизере с твердым ионообменным электролитом. Полученные электролизные газы преобразуют воду и конденсируют. Электролиз осуществляют при температуре 60-80oС. Электролизный водород подвергают изотопному обмену с парами воды в водороде на катализаторе на носителе из активного угля, содержащем 4-10% фторопласта и 2-4% палладия или платины. Из полученных электролизных водорода и кислорода удаляют пары воды пропусканием их через ионообменные мембраны, преобразуют очищенные от дейтерия электролизные газы в воду, проводят доочистку последней и последующую ее минерализацию контактом с кальций-магнийсодержащими карбонатными материалами, преимущественно доломитом.
В реакторе изотопного обмена D2/H2O используют активный уголь ПАУ-СВ, промотированный 2-4% палладия и 4-10% фторопласта при температуре электролиза. Через катализатор пропускают электролизный водород, изотопный обмен D2/H2O происходит с парами воды, находящимися в водороде, образующимися при температуре проведения электролиза (60-80oС). Это позволяет повысить степень изотопного обмена D2/H2O, который повышается при снижении температуры изотопного обмена и исключить дополнительные затраты энергии на парообразование воды.
Устройство содержит электролизер с твердым ионообменным электролитом, зажатым между пористым анодом и катодом, преобразователь электролизных газов в воду, конденсатор последних и сборник бездейтериевой воды. Кроме того, устройство дополнительно снабжено осушителем кислорода, реактором изотопного обмена D2/H2O и кондиционером для воды. Внешние стенки реактора и осушителя образованы из ионообменных мембран, кроме того, осушитель кислорода содержит ионообменный катионит, а кондиционер для воды образован из фильтра с зажатыми смешанными слоями ионообменных материалов, адсорбента и минерализатора, содержащего гранулированные кальций-магний карбонатные материалы. При этом получается питьевая вода, глубоко обеднённая дейтерием, обладающая большой биологической активностью.
При электролизном процессе у воды с пониженным на 60% содержанием дейтерия сохраняются негативные свойства дистиллированной воды (отсутствие минерализации, повышенное содержание растворенных газов, неупорядоченная молекулярная структура воды). Она является лишь исходным материалом для получения питьевой воды космонавтов.
Преимуществом электролизного процесса является потенциально возможное удаление дейтерия (до 90%), поэтому она используется для экспериментов на животных и растениях.
При вакуумной технологии производства воды с пониженным содержанием дейтерия получают микроминерализованную питьевую воду со сниженным содержанием растворенных в ней газов и с упорядоченной льдоподобной структурой.
Другую технологию глубокой очистки воды от дейтерия и трития методом колоночной ректификации разработал в 2004 году Виктор Иванович Петрик. Ректификация воды – сложный массообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами – насадками или тарелками. В процессе ректификации воды происходит непрерывный обмен между движущимся относительно друг друга молекул жидкой и паровой фазы. При этом жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза - более низкокипящим – тяжёлой водой и другими тяжёлыми изотопами трития 3Н и кислорода 18О.
В большинстве случаев ректификацию осуществляют в противоточных колонных аппаратах с различными контактными элементами - насадками или тарелками. Процесс массообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром. Что интенсифицировать процесс массообмена применяют контактные элементы – насадки и тарелки, что позволяет увеличить поверхность массообмена. В случае применения насадки жидкость стекает тонкой пленкой по ее поверхности, в случае применения тарелок пар проходит через слой жидкости на поверхности тарелок.
Рис. Схема ректификационной колонны
Рис. Экспериментальная ректификационная установка по депротеинизации обычной воды, разработанная в Санкт-Петербургской лаборатории разделения изотопов водорода. Фото с сайта nrd.pnpi.spb.ru/lriv/home_rus.htm
На практике для более глубокой очистки воды от изотопов используется не одна ректификационная колонная, а целая серия – батарея колонн из 20 отдельных колонн.
Рис. Общий вид батареи колонн ректификации для разделения молекул воды на “лёгкие” и ”тяжёлые”. Фото с сайта www.langvey.ru
Подобная технология позволяет произвести очистку природной воды от дейтерия до рекордных величин порядка 1-2 ppm. Это по-настоящему химически чистая лёгкая вода заданного изотопного состава. Кроме того, производительность очистки воды этим методом на порядок величин выше любого другого способа, что, соответственно, снижает ее стоимость. При широкомасштабном производстве лёгкой воды, почти полностью свободной от дейтерия, в будущем она станет доступной любому человеку.
С уважением,
к.х.н. О.В. Мосин