+

WO2008136701A1 - Method and device for producing light water - Google Patents

Method and device for producing light water Download PDF

Info

Publication number
WO2008136701A1
WO2008136701A1 PCT/RU2007/000721 RU2007000721W WO2008136701A1 WO 2008136701 A1 WO2008136701 A1 WO 2008136701A1 RU 2007000721 W RU2007000721 W RU 2007000721W WO 2008136701 A1 WO2008136701 A1 WO 2008136701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
membrane
filter element
group
light
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000721
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Sergey Pavlovich Soloviev
Original Assignee
Woodford Associates Limited
Timantti Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Woodford Associates Limited, Timantti Ab filed Critical Woodford Associates Limited
Publication of WO2008136701A1 publication Critical patent/WO2008136701A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/10Separation by diffusion
    • B01D59/12Separation by diffusion by diffusion through barriers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B5/00Water
    • C01B5/02Heavy water; Preparation by chemical reaction of hydrogen isotopes or their compounds, e.g. 4ND3 + 7O2 ---> 4NO2 + 6D2O, 2D2 + O2 ---> 2D2O
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2321/00Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/02Forward flushing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for purifying water from impurities in the form of water molecules containing heavy hydrogen and oxygen isotopes, and more particularly, to a method and apparatus for producing light, high-purity water with a high content of light molecules 1 H 2 6 O .
  • the quality and purity of water used in various fields of industry make a significant contribution to the quality of the final product and affect the technological characteristics of the production process.
  • the quality and environmental friendliness of food and drinks, including drinking water, determine the quality of life and human health.
  • the problem of water purification for its use in various industries is very acute.
  • Water from the point of view of chemistry is a substance consisting of H 2 O molecules. In nature, completely pure water does not exist. Natural water always in one way or another contains mechanical, chemical and biological impurities. By various cleaning methods, the amount of these impurities in water can be reduced to very low levels. However, in this case, impurities in the form of water molecules containing heavy isotopes of hydrogen and oxygen can amount to up to 2.97 g / kg by weight in natural water (calculations are given below).
  • Water is an integral component of all biological systems. Its functions are extremely diverse and are not limited to the role of the environment in which biochemical processes and diffusion of metabolites occur. Water takes a direct part in chemical and biochemical reactions, actively participates in the structure formation and stabilization of biopolymers and supramolecular systems, provides conformational mobility of biopolymers, participates in osmoregulation and transport of substances ["Food Chemistry”. Ed. Nechaeva A.P. St. Russia, from the "GIOPD", 2003 g]. The presence in water of an excessive amount of heavy isotopes negatively affects living organisms [Kushper DJ., Baker F., Dupstall T.G. Glanders. J. Phusiol. Pharmacol. 1999, Feb. 77 (2): 79-88].
  • H 2 O water molecule
  • H hydrogen
  • oxygen oxygen
  • water means any real water, including natural or industrially obtained water, which is a mixture of H 2 O and a large number of different substances, in the form of mechanical impurities, dissolved gases, salts, biological impurities, etc., subject to or not suitable for disposal, depending on the further use of water
  • H 2 O means the totality of all possible isotopic varieties of water molecules formed by isotopes of chemical elements - hydrogen H and oxygen O.
  • Hydrogen in nature is represented by stable non-radioactive isotopes: - protium (letter designation 1 H);
  • Oxygen in turn, is represented by three stable non-radioactive isotopes:
  • This invention relates only to the listed stable, non-radioactive isotopes, since the presence in the water used for human needs of radioactive elements is unacceptable.
  • Stable hydrogen isotopes with stable oxygen isotopes form 9 isotopic varieties of water molecules, namely: 1 H 2 16 O, 1 H 2 17 O,
  • H 2 18 O 1 H 2 18 O, 1 HD 16 O, 1 HD 17 O, 1 HD 18 O, D 16 O, D 17 O, D 18 O.
  • H 2 O molecules consisting of light isotopes 1 H and 16 O.
  • the number of water molecules containing heavy isotopes D, 17 0, 18 O depends on the concentration of these isotopes, which in natural water varies within the limits fixed in the basic standards of the isotopic composition of the hydrosphere SMOW and SLAP
  • the volume of water reserves in various reservoirs of the Earth's hydrosphere is approximately 1834 million m 3 .
  • the share of the oceans is 1370 million m 3 , river and lake waters - 0.231 million m 3 , glacial waters - 24 million m 3 , etc.
  • the concentration of isotope D, 17 O, 18 O in the water can be expressed either in parts or in atomic percentage (0% or AT / 00.), Or in units of ppm (Part rer milliop - parts per million) [Andreev B.M. , Zelvensky Y.D., Katalnikov S.G. “Heavy hydrogen isotopes in a nuclear texnik. " Moscow, "Pubat", 2000; S Springfieldmluai G. “Let's Def Canal Sapser!”. Akademiia Kiado, Woodrest, 2001].
  • the lowest concentrations of deuterium and oxygen-18 found in natural water are described by the international standard SLAP (Standard for Light Antarctic Precipitation).
  • H 2 O molecules contain on average 997,284 molecules of 1 H 2 16 O, 311 molecules of 1 HD 16 O, 390 molecules of 1 H 2 17 O and about 2005 molecules of 1 H 2 18 O.
  • Mass fraction and the corresponding weight quantity of isotopic varieties of H 2 O molecules in natural water that complies with the SMOW standard is shown in Table 1.
  • Similar indicators for natural water that complies with the SLAP standard are shown in Table 2.
  • the content of 1 H 2 1 O in natural water is in the range from 997.0325 g / kg (which is 99.729%) to 997.3179 g / kg (which is 99.755%).
  • concentration of H 2 1 O in natural water is in the range from 99.731% to 99.757% [Rothmap et al., J. Quapt. Socialist. Radiat. Trapsfer, 1998, 60, 665. Rothmap et al., J. Quapt. Socialist. Radiat. Trapsfer, 2003, 82, p. 9; R. vap Trigt, Lasher Resource for Stable Isotore Apalysis of Water Biomedisal apl Raleoslimatologisal Arlistiops, 2002, Group: Group Libr. fifty].
  • the weight concentration of molecules is 1 H 2 17 O, 1 H 2 18 0, 1 HD 16 0, 1 HD 17 0, 1 HD 18 O, D 2 16 O 5 D 2 17 O, D 2 18 O, can be up to 2.97 g / kg, which is a significant value comparable to the content in natural water other characteristic components.
  • the total salinity in drinking water can be up to 1 g / kg, and in mineral water up to 5 g / kg and higher.
  • the transition from conventional atomic units to weight indicators of the number of isotopic varieties of H 2 O molecules makes it possible to visually assess the purity and uniformity of water by its isotopic composition.
  • the 1 H 2 16 O molecule is the lightest of the totality of isotopic varieties of water molecules. Therefore, water with an increased proportion of 1 H 2 16 O is characterized by a lower molecular weight, has a lower density. Such water in the claimed invention is terminologically defined as light water.
  • the prior art presents methods for producing light water based on isotope separation processes: rectification, electrolysis, centrifugation, a method including the steps of cooling water and subsequent thawing of frozen water [RU 2295493; RU 2182562; RU 2031085; RU 2091335; RU2091336;]. Nevertheless, due to the current increase in demand for light water, the development of new methods for its production remains relevant. In addition, it is assumed that in the near future the basis of world energy will be controlled thermonuclear fusion, and deuterium and radioactive heavy hydrogen tritium - components of thermonuclear fuel. Consequently, the probability of their accumulation in the environment will increase.
  • Membrane isotope separation methods are also provided in the prior art. However, to date, these technologies have been applied only to substances in a gaseous state. (Shaposhnik V.A. “Membrane methods for the separation of mixtures of substances)))
  • the objective of the present invention is the implementation of a fundamentally new approach in the production of light water, i.e. water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, which has no analogues in the prior art.
  • the problem is solved by developing a method for producing light water, which is high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, providing for the purification of the source water through a membrane filter element, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is at least 99.734% of the total amount of H 2 O.
  • the proposed method relates to physical methods for isotope separation based directly on the difference in mass of isotopic molecules, atoms and ions, including hydrate in good condition. This allows you to remove molecules from the water containing heavy isotopes of hydrogen and oxygen, including their radioactive species, in particular tritium.
  • the separation coefficient of molecules in this method depends on the characteristics of the membrane (material, configuration, pore size and geometry, etc.) and the process technology (pressure, temperature, additional effects, for example, magnetic), which, in turn, are determined by the desired quantitative characteristics of the obtained light water.
  • a distinctive feature of the proposed membrane method is also that both the poor and rich fractions are water, while there are no phase transitions during separation on the membrane.
  • the proposed method allows in a single technological process, i.e., at the same time, to carry out the process of isotopic separation and And water purification from all extraneous impurities, including mechanical, chemical, biological pollution.
  • the content of light molecules 1 H 2 16 O in the obtained light water can be at least 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O.
  • the concentration of D in the obtained light water can be no more than 138 ppm.
  • the concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm.
  • the concentration of 18 O in the resulting light water can be no more than 1960 ppm.
  • the ⁇ D value in the obtained light water can be in the range from - 994% 0 to - 114 0 A) 0 .
  • ⁇ value 18 ⁇ in the received light water can be in the range from -500 ° / 00 to - 22% 0
  • Total holding Soles obtained in light water can be not more than 20 g / l.
  • Light water may be water selected from the group of distilled water, laboratory quality water, deionized water, ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
  • Light water may be water selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including. number, for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services.
  • Non-exclusive examples of water for cosmetic purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form and with various additives.
  • Non-exclusive examples of water for perfumery and hygiene purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form, and with various additives.
  • light water for medical purposes and procedures may be bath water, pharmaceutical water, sterile water, pyrogen-free water, water for injection.
  • the separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, facilitated diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof.
  • the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
  • the filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof
  • the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
  • the membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane
  • the membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multilayer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
  • the filter element is selected from the group: a filter element with a single-layer membrane, a filter element with a two-layer membrane, a filter element with a multilayer membrane, a filter element with an asymmetric membrane, a filter element with an isotropic membrane, or a combination thereof.
  • the intermembrane space in the filter element may be filled with granular ion exchangers.
  • the membrane material of the filter element can be selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof.
  • Modified natural materials can be selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, ammonia copper cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate.
  • Synthetic materials can be selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorine-derived olefins
  • the membrane of the filter element can be selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane
  • the pore size in the membrane of the filter element can be selected in the range from 0.0001 ⁇ m to 0.5 ⁇ m
  • the pore geometry in the membrane of a filter element can be selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
  • the membrane of the filter element may be a track membrane.
  • the filtration process can occur at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
  • the resulting volume of light water V 1 can be from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration.
  • the source water entering the filtration can be subjected to an additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation treatment, heat treatment, chemical treatment.
  • Chemical treatment of the source water may include adding components to the source water that improve the process of purifying the source water on the membrane.
  • the membrane of the filter element during the process can be subjected to additional effects selected from the group: mechanical exposure, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, exposure to radiation, thermal exposure, chemical exposure.
  • the membrane method for producing light water may include a cascade of the same type of filter elements, starting with two.
  • the membrane method for producing light water may include a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two
  • a cascade can be selected from a number of: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof.
  • the problem is also solved by developing a facility for producing light high-purity water with a high content of light molecules
  • H 2 1 O the main node of which is a filter element of the membrane type, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is not less than 99.734% of the total amount of H 2 O.
  • the proposed installation makes it quite simple to solve the problem of multiplying a single act of isotopic separation by creating a multi-stage system.
  • the proposed installation allows in a single technological process, i.e., at the same time, to carry out the process of isotopic separation and purification of water from all foreign impurities, including mechanical, chemical, biological contaminants.
  • the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water may be at least 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O.
  • the concentration of D in the resulting light water can be no more than 138 ppm.
  • the concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm.
  • the concentration of 18 O in the resulting light water can be no more than
  • the ⁇ D value in the light water obtained can be in the range from - 994 ° / oo to - 114 ° / 00 .
  • ⁇ 18 ⁇ in the resulting light water can be in the range from -500 ° / O o to - 22 ° / o 0
  • the total salinity in the resulting light water can be no more than 20 ⁇ g / L.
  • Light water may be water selected from the group of distilled water, laboratory quality water, deionized water, ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
  • Light water may be water selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services.
  • Non-exclusive examples of water for cosmetic purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form and with various additives.
  • Non-exclusive examples of water for perfumery and hygiene purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form, and with a variety of additives.
  • light water for medical purposes may be bath water, pharmaceutical water, sterile water, pyrogen-free water, water for injection.
  • the separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, facilitated diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof.
  • the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
  • the filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof.
  • the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
  • the membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane.
  • the membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multilayer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
  • the filter element is selected from the group: a filter element with a single-layer membrane, a filter element with a two-layer membrane, a filter element with a multilayer membrane, a filter element with an asymmetric membrane, a filter element with an isotropic membrane, or a combination thereof.
  • the intermembrane space in the filter element may be filled with granular ion exchangers.
  • the membrane material of the filter element can be selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof.
  • Modified natural materials can be selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, ammonia copper cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate.
  • Synthetic materials can be selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorinated olefins.
  • the membrane of the filter element can be selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane.
  • the pore size in the membrane of the filter element can be selected in the range from 0.0001 ⁇ m to 0.5 ⁇ m
  • the pore geometry in the membrane of a filter element can be selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
  • the membrane of the filter element may be a track membrane.
  • the filtration process can occur at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
  • the resulting volume of light water V 1 can be from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration.
  • FIG. 1 The process of filtering feed water through a membrane in order to obtain light high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O is illustrated in FIG. 1, where the installation is schematically shown, where C is the concentration of 1 H 2 16 O in the source water, V is the volume of the feed water that is filtered, C 1 is the concentration of 1 H 2 16 O in the light water obtained, with C 1 > C, Vi is the volume of light water obtained, V 2 is the volume of wastewater passing through the flow ratio controller.
  • the arrows show the flow directions.
  • the source water entering the filtration can be subjected to an additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation treatment, heat treatment, chemical treatment.
  • Chemical treatment of the source water may include adding components to the source water that improve the process of purifying the source water on the membrane.
  • the membrane of the filter element during the process can be subjected to additional effects selected from the group: mechanical exposure, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, exposure to radiation, thermal exposure, chemical exposure.
  • the membrane method for producing light water may include a cascade of the same type of filter elements, starting with two.
  • the membrane method for producing light water may include a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two
  • a cascade can be selected from a number of: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof.
  • the cascade dividing steps are equipped with the necessary regulatory bodies: flow and pressure regulators, critical washers, laminar resistances, which allow the cascading conditions to be achieved to achieve the maximum dividing ability of the steps
  • the degree of enrichment depends on the specific purpose of using light high-purity water.
  • the technical result of the present invention is the creation of a new effective method and installation for the production of light high-purity water.
  • the method and installation proposed in the patent allow to obtain light high-purity water without the use of additional reagents and solvents, minimize phase transitions, increase energy saving, conduct processes at relatively low temperatures, the result of which is to reduce costs and meet environmental standards. In this case, the production of light water and purification from impurities occurs simultaneously in a single technological process.
  • the source water for the production of light high-purity water with a high content of 1 H 2 16 O can be natural, natural water, including with impurities and varying degrees of pollution, tap water, water of any degree of purification (distilled, deionized, etc. )
  • the production process of light high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O using the method and installation of the invention is shown in the examples. The examples are given only to illustrate the effectiveness and capabilities of this invention, in no way limiting the scope of its application.
  • Example 1 The production process of light high-purity water with a high content of light molecules 1 Eb 16 O using the method and installation of the invention (Fig. 1).
  • water with a total salt content of 400 mg / l is subjected to preliminary treatment. To do this, it passes through a filter system, as a result of which it is completely freed from mechanical impurities, in it the content of foreign impurities is reduced to a possible minimum, including softening, iron removal, removal of organic matter.
  • the housing of the filter element [3] is made of stainless steel.
  • the membrane [4] is made of a specially modified mixture of cellulose triacetate with a pore size of 0.0001 ⁇ m, ordered pores have a complex configuration.
  • the flow ratio controller [6] is an adjustable laminar resistance and maintains the flow ratio in such a way that V 1 is 0.3 of the total volume V of the source water received for filtration.
  • the process takes place at a temperature of 15 ° - 30 ° C.
  • Example 2 The production process of light high-purity water with a high content of light molecules 1 H ⁇ 16 O using the method and installation of the invention, in a sequential cascade of two stages with the same filter elements ( " Fig. 2).
  • the flow ratio regulator [13] is an adjustable laminar resistance and maintains the flow ratio in such a way that V 3 is 0.3 of the volume V 1 of the initial light water of the first stage of the cascade, which entered the filtration in the second stage.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a device for removing from water impurities in the form of water molecules containing hydrogen and oxygen heavy isotopes, in particular to a method and a device for producing light high-purity water having a greater content of light 1H216O molecules. The inventive method using a device for producing light water in the form of the high-purity water having a greater content of light 1H216O molecules, consists in purifying the initial water by means of a membrane-type filtering element in such a way that the content of light 1H216O molecules in the thus obtained light water is equal to or greater than 99.734% the total H2O quantity. The invention discloses a novel efficient method for producing light high-purity water and a device for carrying out said method. The inventive method and device make it possible to produce light high-purity water without using any additional reagents and solvents, to minimise phase transitions, increase energy-saving factor and to carry out processes at relatively low temperatures, thereby reducing costs and satisfying ecological standards.

Description

СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКОЙ ВОДЫ METHOD AND INSTALLATION FOR PRODUCTION OF LIGHT WATER
Изобретение относится к способу и устройству для очистки воды от примесей в виде молекул воды, содержащих в своем составе тяжелые изотопы водорода и кислорода, а более конкретно - к способу и установке для получения легкой, высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H2 6O.The invention relates to a method and apparatus for purifying water from impurities in the form of water molecules containing heavy hydrogen and oxygen isotopes, and more particularly, to a method and apparatus for producing light, high-purity water with a high content of light molecules 1 H 2 6 O .
Качество и чистота воды, используемой в различных областях промышленности, вносят существенный вклад в качество конечного продукта и влияют на технологические характеристики процесса производства. Качество и экологичность пищевых продуктов и напитков, в том числе питьевой воды, определяют качество жизни и здоровья человека. В связи с этим, проблема очистки воды для её использования в различных отраслях промышленности стоит очень остро.The quality and purity of water used in various fields of industry make a significant contribution to the quality of the final product and affect the technological characteristics of the production process. The quality and environmental friendliness of food and drinks, including drinking water, determine the quality of life and human health. In this regard, the problem of water purification for its use in various industries is very acute.
Вода с точки зрения химии является веществом, состоящим из молекул H2O. В природе совершенно чистой воды не существует. Природная вода всегда в той или иной мере содержит механические, химические и биологические примеси. Разными способами очистки количество этих примесей в воде может быть снижено до весьма низких уровней. Однако при этом примеси в виде молекул воды, содержащих тяжелые изотопы водорода и кислорода, могут составлять в природной воде суммарно по весу до 2,97 г/кг (расчеты приведены ниже).Water from the point of view of chemistry is a substance consisting of H 2 O molecules. In nature, completely pure water does not exist. Natural water always in one way or another contains mechanical, chemical and biological impurities. By various cleaning methods, the amount of these impurities in water can be reduced to very low levels. However, in this case, impurities in the form of water molecules containing heavy isotopes of hydrogen and oxygen can amount to up to 2.97 g / kg by weight in natural water (calculations are given below).
Вода является неотъемлемым компонентом всех биологических систем. Ее функции чрезвычайно многообразны и не ограничиваются ролью среды, в которой происходят биохимические процессы и диффузия метаболитов. Вода принимает непосредственное участие в химических и биохимических реакциях, активно участвует в структурообразовании и стабилизации биополимеров и надмолекулярных систем, обеспечивает конформационную подвижность биополимеров, участвует в процессах осморегуляции и транспорта веществ [«Пищeвaя xимия». Под ред. Нечаева А.П.Санкт-Петербург, из-во «ГИOPД», 2003 г]. Присутствие в воде избыточного количества тяжелых изотопов негативно влияет на живые организмы [Кushпеr DJ., Ваkеr F., Duпstаll Т.G. Сап. J. Рhуsiоl. Рhаrmасоl. 1999, Fеb. 77(2): 79-88].Water is an integral component of all biological systems. Its functions are extremely diverse and are not limited to the role of the environment in which biochemical processes and diffusion of metabolites occur. Water takes a direct part in chemical and biochemical reactions, actively participates in the structure formation and stabilization of biopolymers and supramolecular systems, provides conformational mobility of biopolymers, participates in osmoregulation and transport of substances ["Food Chemistry". Ed. Nechaeva A.P. St. Petersburg, from the "GIOPD", 2003 g]. The presence in water of an excessive amount of heavy isotopes negatively affects living organisms [Kushper DJ., Baker F., Dupstall T.G. Glanders. J. Phusiol. Pharmacol. 1999, Feb. 77 (2): 79-88].
Научные разработки и многие технологические процессы в промышленности также требуют применения воды с очень высокой степенью чистоты, включая однородность ее изотопного состава.Scientific developments and many technological processes in industry also require the use of water with a very high degree of purity, including the uniformity of its isotopic composition.
В связи с этим актуальной является разработка способов получения воды с меньшим содержанием тяжелых изотопов и одновременно являющейся высокочистой водой, т.е. водой с минимальным количеством посторонних примесей.In this regard, it is urgent to develop methods for producing water with a lower content of heavy isotopes and at the same time being highly pure water, i.e. water with a minimum amount of impurities.
Общеизвестно, что молекула воды H2O состоит из двух химических элементов - водорода H и кислорода О. В свою очередь каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов [Глинка. «Oбщaя xимия». Из-во «Xимия»,1975 г]. В дальнейшем в тексте: понятие «вoдopoд» (буквенное обозначение: H) подразумевает под собой химический элемент, как совокупность всех возможных изотопов водорода; понятие «киcлopoд» (буквенное обозначение: О) подразумевает под собой химический элемент, как совокупность всех возможных изотопов кислорода; понятие «вoдa» подразумевает под собой любую реальную воду, в том числе природную или полученную промышленным способом, представляющую собой смесь H2O и большого числа различных веществ, в виде механических примесей, растворенных газов, солей, биологических примесей и т.д., подлежащих или неподлежащих удалению в зависимости от дальнейшего применения воды; буквенное обозначение H2O подразумевает под собой совокупность всех возможных изотопных разновидностей молекул воды, образованных изотопами химических элементов - водорода H и кислорода О.It is well known that a water molecule H 2 O consists of two chemical elements - hydrogen H and oxygen O. In turn, each element is a combination of several isotopes [Glinka. "General chemistry." Because of Chemistry, 1975]. Further in the text: the concept of “hydrogen” (letter designation: H) means a chemical element, as a set of all possible hydrogen isotopes; the concept of “oxygen” (letter designation: O) means a chemical element, as the totality of all possible oxygen isotopes; the term “water” means any real water, including natural or industrially obtained water, which is a mixture of H 2 O and a large number of different substances, in the form of mechanical impurities, dissolved gases, salts, biological impurities, etc., subject to or not suitable for disposal, depending on the further use of water; the letter designation H 2 O means the totality of all possible isotopic varieties of water molecules formed by isotopes of chemical elements - hydrogen H and oxygen O.
Водород в природе представлен стабильными нерадиоактивными изотопами: - протием (буквенное обозначение 1H);Hydrogen in nature is represented by stable non-radioactive isotopes: - protium (letter designation 1 H);
- дейтерием (буквенное обозначение 2H, историческое обозначение D, далее по тексту используются буквенные обозначения D, либо равнозначное 2H). Кислород, в свою очередь, представлен тремя стабильными нерадиоактивными изотопами:- deuterium (letter designation 2 H, historical designation D, hereinafter referred to as letter designations D, or equivalent 2 H). Oxygen, in turn, is represented by three stable non-radioactive isotopes:
- кислородом- 16 (буквенное обозначение О);- oxygen - 16 (letter designation O);
- кислородом- 17 (буквенное обозначение 17O); - киcлopoдoм-18 (буквенное обозначение 18O).- oxygen - 17 (letter designation 17 O); - oxygen-18 (letter designation 18 O).
Данное изобретение касается только вьппеперечисленных стабильных, нерадиоактивных изотопов, так как присутствие в воде, используемой для нужд человека, радиоактивных элементов недопустимо.This invention relates only to the listed stable, non-radioactive isotopes, since the presence in the water used for human needs of radioactive elements is unacceptable.
Стабильные изотопы водорода со стабильными изотопами кислорода образуют 9 изотопных разновидностей молекул воды, а именно: 1H2 16O, 1H2 17O,Stable hydrogen isotopes with stable oxygen isotopes form 9 isotopic varieties of water molecules, namely: 1 H 2 16 O, 1 H 2 17 O,
1H2 18O, 1HD16O, 1HD17O, 1HD18O, D16O, D17O, D 18O. В количественном отношении основная масса воды природных источников представлена молекулами H2 О , состоящими из легких изотопов 1H и 16O. Количество молекул воды, содержащих тяжелые изотопы D, 170, 18O, зависит от концентрации указанных изотопов, которая в природной воде колеблется в пределах, зафиксированных в основных стандартах изотопного состава гидросферы SMOW и SLAP 1 H 2 18 O, 1 HD 16 O, 1 HD 17 O, 1 HD 18 O, D 16 O, D 17 O, D 18 O. In quantitative terms, the bulk of the water of natural sources is represented by H 2 O molecules consisting of light isotopes 1 H and 16 O. The number of water molecules containing heavy isotopes D, 17 0, 18 O, depends on the concentration of these isotopes, which in natural water varies within the limits fixed in the basic standards of the isotopic composition of the hydrosphere SMOW and SLAP
Объем запасов воды в различных резервуарах гидросферы Земли равен примерно 1834 млн. м3. Из них доля вод Мирового океана составляет 1370 млн. м3, речных и озерных вод - 0,231 млн. м3, ледниковых вод - 24 млн. м3 и.т.д. [Андреев Б.M., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Tяжeлыe изотопы водорода в ядерной тexникe». Москва, «ИздAT», 2000 г].The volume of water reserves in various reservoirs of the Earth's hydrosphere is approximately 1834 million m 3 . Of these, the share of the oceans is 1370 million m 3 , river and lake waters - 0.231 million m 3 , glacial waters - 24 million m 3 , etc. [Andreev B.M., Zelvensky Y.D., Katalnikov S.G. "Heavy hydrogen isotopes in a nuclear texnik." Moscow, "Pubat", 2000].
Поскольку основная часть воды на Земле сосредоточена в Мировом океане, и океаническая вода весьма стабильна по изотопному составу, количественное содержание тяжёлых изотопов 2H и 18O в ней принято в качестве международного стандарта SMOW (стандарт среднеокеанической воды).Since the bulk of the water on Earth is concentrated in the oceans, and ocean water is very stable in isotopic composition, the quantitative content of heavy 2 H and 18 O isotopes in it is accepted as the international standard SMOW (standard for mid-ocean water).
Для стандарта SMOW отношение содержания в воде дейтерия к прόтию составляет D/ H = 155,76 хlО , а отношение содержания изотопов кислорода составляет 18O/O = 2005,20 х 10 "6 [Ферронский B.И., Поляков В.А. «Изoтoпия гидpocфepы». Из-во «Hayкa»Д983 г].For the SMOW standard, the ratio of the deuterium content to water in water is D / H = 155.76 xlO "b , and the ratio of oxygen isotopes is 18 O / lb O = 2005.20 x 10 " 6 [Ferronsky VI, Polyakov V .BUT. "Isotopy of the hydrosphere." Because of "Hayka" D983 g].
Концентрация изотопов D, 17O, 18O в воде может выражаться либо в долях, либо в атомных процентах (aт.% или 0/00), либо в единицах ррm (раrt реr milliоп - часть на миллион) [Андреев Б.M., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Tяжeлыe изотопы водорода в ядерной тexникe». Москва, «ИздAT», 2000 г; Sоmlуаi G. «Let's Dеfеаt Сапсеr !». Аkаdеmiаi Кiаdо, Вudареst, 2001]. Сумма концентраций протия и дейтерия, равно как и сумма концентраций трех изотопов кислорода, равна 100 aт.% или миллиону (в единицах ррm). По международному стандарту SMOW абсолютное содержание дейтерия и кислорода- 18 в океанической воде составляет:The concentration of isotope D, 17 O, 18 O in the water can be expressed either in parts or in atomic percentage (0% or AT / 00.), Or in units of ppm (Part rer milliop - parts per million) [Andreev B.M. , Zelvensky Y.D., Katalnikov S.G. “Heavy hydrogen isotopes in a nuclear texnik. " Moscow, "Pubat", 2000; Sоmluai G. “Let's Defе Sapser!”. Akademiia Kiado, Woodrest, 2001]. The sum of the concentrations of protium and deuterium, as well as the sum of the concentrations of three oxygen isotopes, is 100 at.% Or a million (in units of ppm). According to the international standard SMOW, the absolute content of deuterium and oxygen-18 in ocean water is:
DSмo\/Hsмow = (155,76 ± 0,05) хlО или 155,76 ррmD S mo \ / Hsmow = (155.76 ± 0.05) xlO "b or 155.76 ppm
18Osмow/ 16OsMOW =(2005,20 ± 0,45) хlО или 2005 ррm [Ферронский B.И., Поляков В. А. «Изoтoпия гидpocфepы». Из-во «Hayкa»,1983 г]. Именно эти значения в стандарте SMOW приняты за точку отсчета. 18 Osmow / 16 Os MOW = (2005.20 ± 0.45) хlО "b or 2005 ppm [Ferronsky B.I., Polyakov V. A." Isotopy of the hydrosphere. "From" Hayka ", 1983]. It is these values in the SMOW standard that are taken as a reference point.
Существуют относительные единицы, выражающие содержание дейтерия и кислорода- 18 в молекулах воды, приравненные к нулю и обозначаемые для дейтерия как 5D = 0 0/00 (или 155,76 ррm), для киcлopoдa-18 δ18θ = 0 °/00 (или 2005,2 ррm).There relative units expressing deuterium and oxygen-18 water molecules equated to zero and referred to as the deuterium 5D = 0 0/00 (155.76 or ppm) for 18-kiclopoda 18 δ θ = 0 ° / 00 ( or 2005.2 ppm).
В образцах проб воды с содержанием изотопных разновидностей молекул H2O, отличающимся от SMOW, величины δD и δ18θ выражаются °/00 в виде относительного отклонения от нулевого значения в большую (со знаком +) или меньшую (со знаком -) сторону.In samples of water samples with a content of isotopic varieties of H 2 O molecules different from SMOW, the values of δD and δ 18 θ are expressed as ° / 00 as a relative deviation from the zero value to a larger (with a + sign) or a smaller (with a - sign) side.
Для расчета единиц δD и δ0 используется следующая формула [Сrеig H. «Standard fоr reporting concentration оf dеutеrium апd oxygen-18 iп паturаl water». Science.1961, vol.133, p.1833-1834]:To calculate the units δD and δ 0, the following formula is used [Сreig H. "Standard for reporting concentration оf dеutеrium аd oxygen-18 ip water water". Science.1961, vol.133, p.1833-1834]:
Figure imgf000006_0001
В результате проведения математических преобразований и подстановок значений вышеуказанных величин, получаем следующую формулу для пересчета концентрации из относительных величин δD и δ18θ в единицы ррm: (D) ррm = 155,76 (δD/1000+1) (18O) ppm= 2005,2 (δ18θ /1000+1), где (D) ррт и (18O) ррт - содержание, соответственно, D и 18O, выраженное в ррm.
Figure imgf000006_0001
As a result of mathematical transformations and substitutions of the values of the above values, we obtain the following formula for converting the concentration from the relative values of δD and δ 18 θ into ppm units: (D) ppm = 155.76 (δD / 1000 + 1) ( 18 O) ppm = 2005.2 (δ 18 θ / 1000 + 1), where (D) ppm and ( 18 O) ppm are the contents of D and 18 O, respectively, expressed in ppm.
Наименьшие концентрации дейтерия и кислорода- 18, обнаруженные в природной воде, описываются международным стандартом SLAP (стандарт легких антарктических осадков). Концентрация дейтерия по SLAP составляет D/ H = 89 х 10 "6 (89 ррm или δD = -428 °/00). Концентрация кислорода- 18 по SLAP составляет 18O/16O - 1894x10 (1894 ррm или 518O = -55,5 %0) [Ферронский B.И., Поляков В. А. «Изoтoпия гидpocфepы». Из-во «Hayкa», 1983 г]. Изменение концентрации кислорода- 17 в природных водах в связи с его физико-химическими свойствами достаточно жестко связано с изменением концентрации киcлopoдa-18. По данным разных авторов соотношение концентраций 18O /17O находится в пределах от 4,9 до 5,5 [Шатенштейн А.И. Варшавский ЯМ. и соавт. «Изoтoпный анализ во ды» .Москва. Издательство Академии Наук, 1954 г., стр.15 ; ACOS Вullеtiп, JNa 21 , Осtоbеr 1979, стр.14] .The lowest concentrations of deuterium and oxygen-18 found in natural water are described by the international standard SLAP (Standard for Light Antarctic Precipitation). The deuterium concentration by SLAP is D / H = 89 x 10 "6 (89 ppm or δD = -428 ° / 00 ). The oxygen concentration of 18 by SLAP is 18 O / 16 O - 1894x10 " b (1894 ppm or 5 18 O = -55.5% 0 ) [Ferronsky V.I., Polyakov V. A. "Isotopy of the hydrosphere." Because of Hayka, 1983]. The change in the concentration of oxygen-17 in natural waters due to its physicochemical properties is rather rigidly connected with a change in the concentration of oxygen-18. According to various authors, the concentration ratio of 18 O / 17 O is in the range from 4.9 to 5.5 [Shatenshtein A.I. Warsaw NM. et al. “Isotope analysis of water.” Moscow. Publishing House of the Academy of Sciences, 1954, p. 15; ACOS Wooltip, JNa 21, Ostober 1979, p. 14].
Таким образом, концентрация кислорода- 17 в природных водах по SMOW составляет 372 ррm (0,0372 aт.%), а по SLAP снижается до 368 ррm (0,0368 aт.%) [Андреев Б.M., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Tяжeлыe изотопы водорода в ядерной тexникe». Москва, «ИздAT», 2000 г; Ферронский B.И., Поляков В.А. «Изoтoпия гидpocфepы». Из-во «Hayкa»,1983 г; Шатенштейн А.И. Варшавский ЯМ. и соавт. «Изoтoпный анализ во ды» .Москва. Издательство Академии Наук, 1954 г., cтp.15; ACOS Вullеtiп, JNb 21, Осtоbеr 1979, cтp.14].Thus, the concentration of oxygen-17 in natural waters by SMOW is 372 ppm (0.0372 at.%), And by SLAP it decreases to 368 ppm (0.0368 at.%) [Andreev B.M., Zelvensky Ya.D. ., Katalnikov S.G. "Heavy hydrogen isotopes in a nuclear texnik." Moscow, "Pubat", 2000; Ferronsky B.I., Polyakov V.A. "Isotopy of the hydrosphere." Because of Hayka, 1983; Shatenshtein A.I. Warsaw NM. et al. “Isotope analysis of water.” Moscow. Publishing House of the Academy of Sciences, 1954, p.15; ACOS Wooltip, JNb 21, Ostober 1979, p. 14].
Вышеприведенные стандартные значения концентраций тяжелых изотопов дают возможность подсчитать процентное и, в конечном итоге, весовое количество изотопных разновидностей молекул H2O в воде из природных источников в рамках стандартов SMOW и SLAP.The above standard concentrations of heavy isotopes make it possible to calculate the percentage and, ultimately, the weight quantity of isotopic varieties of H 2 O molecules in water from natural sources within the framework of the SMOW and SLAP standards.
В воде между молекулами H2O происходит интенсивный изотопный обмен атомами водорода (протием и дейтерием). При этом устанавливается термодинамическое равновесие между изотопными разновидностями молекул воды, содержащими дейтерий. В результате этого процесса наибольшую в количественном отношении долю молекул воды, содержащих дейтерий, составляют молекулы 1HD16O. В водах близких по изотопному составу к природным количественная доля молекул D2 16O, D2 17O, D2 18O, 1HD17O, 1HD18O мала, и составляет в сумме менее 0,0009 г/кг. В дальнейшем в некоторых упрощенньж расчетах доля этих молекул может присоединяться к доле 1HD16O.Intensive isotopic exchange of hydrogen atoms (protium and deuterium) occurs in water between H 2 O molecules. In this case, a thermodynamic equilibrium is established between isotopic varieties of water molecules containing deuterium. As a result of this process, the largest quantitatively proportion of water molecules containing deuterium are 1 HD 16 O molecules. In waters close to the natural isotopic composition, the quantitative fraction of D 2 16 O, D 2 17 O, D 2 18 O, 1 HD molecules 17 O, 1 HD 18 O is small, and totals less than 0,0009 g / kg. Subsequently, in some simplified calculations, the fraction of these molecules can be added to the fraction of 1 HD 16 O.
В результате перераспределения атомов дейтерия между молекулами воды величина 1HD16OZ1H2 16O удваивается по сравнению с величиной D/ H.As a result of the redistribution of deuterium atoms between water molecules, the value of 1 HD 16 OZ 1 H 2 16 O doubles in comparison with the value of D / H.
Так, для SMOW при соотношении концентрации D/1H = 155,76 хlО , соотношение 1HD16O / 1H2 16O удваивается и составляет 311,52 хlО "6.So, for SMOW with a concentration ratio of D / 1H = 155.76 xlO "b , the ratio of 1 HD 16 O / 1 H 2 16 O doubles and amounts to 311.52 xlO " 6 .
Таким образом, в природных водах в 1000 000 молекул H2O в среднем содержится 997284 молекул 1H2 16O , 311 молекул 1HD16O, 390 молекул 1H2 17O и около 2005 молекул 1H2 18O. Массовая доля и соответствующее ей весовое количество изотопных разновидностей молекул H2O в природной воде, соответствующей стандарту SMOW, приведено в таблице 1. Аналогичные показатели для природной воды, соответствующей стандарту SLAP, приведены в таблице 2.Thus, in natural waters, 1,000,000 H 2 O molecules contain on average 997,284 molecules of 1 H 2 16 O, 311 molecules of 1 HD 16 O, 390 molecules of 1 H 2 17 O and about 2005 molecules of 1 H 2 18 O. Mass fraction and the corresponding weight quantity of isotopic varieties of H 2 O molecules in natural water that complies with the SMOW standard is shown in Table 1. Similar indicators for natural water that complies with the SLAP standard are shown in Table 2.
Таблица 1. Количественные показатели содержания изотопных разновидностей молекул H2OTable 1. Quantitative indicators of the content of isotopic varieties of H 2 O molecules
(средняя молекулярная масса = 18,01528873) в природной воде, соответствующей стандарту SMOW (содержание D = 155,76 ррm, 18O=2005,2 ррm, 17O=390 ррm)(average molecular weight = 18.01528873) in natural water that meets the SMOW standard (content D = 155.76 ppm, 18 O = 2005.2 ppm, 17 O = 390 ppm)
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
Таблица 2. Количественные показатели содержания изотопных разновидностей молекул H2O (средняя молекулярная масса 18,01491202) в природной воде, соответствующей стандарту SLAPTable 2. Quantitative indicators of the content of isotopic varieties of H 2 O molecules (average molecular weight 18.01491202) in natural water that meets the SLAP standard
(содержание D = 89,1 ррm, 18O=1894,9 ррm, 17O=368,6 ррm)(content D = 89.1 ppm, 18 O = 1894.9 ppm, 17 O = 368.6 ppm)
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
При расчете молекулярных масс изотопных разновидностей молекул воды использовались следующие значения атомных масс в международных углеродных единицах: масса 1H равна 1,007825035 масса D равна 2,014101779 масса 16O равна 15,99491463 масса 17O равна 16,9991312 масса 18O равна 17,9991603 [Куликов И.С. «Изoтoпы и свойства элeмeнтoв». Справочник. Москва. «Meтaллypraя», 1990].When calculating the molecular masses of isotopic varieties of water molecules, the following atomic masses were used in international carbon units: mass 1 H is 1.007825035 mass D is 2.014101779 mass 16 O is equal to 15.99491463 mass 17 O is equal to 16.9991312 mass 18 O is equal to 17 , 9991603 [Kulikov I.S. "Isotopes and properties of elements." Directory. Moscow. "Metal", 1990].
Как видно из таблиц, содержание 1H2 1 О в природной воде находится в пределах от 997,0325 г/кг (что составляет 99,729%) до 997,3179 г/кг (что составляет 99,755%). Приведенные расчеты полностью согласуются с данными других авторов, в соответствие с которыми концентрация H2 1 О в природной воде лежит в диапазоне от 99,731% до 99,757% [Rоthmап еt аl., J. Quапt. Sресtrоsс. Rаdiаt. Тrапsfеr, 1998, 60, 665. Rоthmап еt аl., J. Quапt. Sресtrоsс. Rаdiаt. Тrапsfеr, 2003, 82, p.9; R. vап Тrigt, Lаsеr Sресtrоmеtrу fоr Stаblе Isоtоре Апаlуsis оf Wаtеr Вiоmеdiсаl апd Раlеосlimаtоlоgiсаl Аррliсаtiопs, 2002, Grопiпgеп: Uпivеrsitу Librаrу Grопiпgеп, р. 50].As can be seen from the tables, the content of 1 H 2 1 O in natural water is in the range from 997.0325 g / kg (which is 99.729%) to 997.3179 g / kg (which is 99.755%). The above calculations are completely consistent with the data of other authors, according to which the concentration of H 2 1 O in natural water is in the range from 99.731% to 99.757% [Rothmap et al., J. Quapt. Socialist. Radiat. Trapsfer, 1998, 60, 665. Rothmap et al., J. Quapt. Socialist. Radiat. Trapsfer, 2003, 82, p. 9; R. vap Trigt, Lasher Resource for Stable Isotore Apalysis of Water Biomedisal apl Raleoslimatologisal Arlistiops, 2002, Group: Group Libr. fifty].
В совокупности в природной воде весовая концентрация молекул 1H2 17O, 1H2 180, 1HD160, 1HD170, 1HD18O, D2 16O5 D2 17O, D2 18O, может составлять до 2,97 г/кг, что является значимой величиной, сопоставимой с содержанием в природной воде других характерных компонентов. Например, общее солесодержание в питьевой воде может составлять до 1 г/кг, а в минеральной до 5 г/кг и выше. Переход от условных атомарных единиц к весовым показателям количества изотопных разновидностей молекул H2O позволяет наглядно оценить чистоту и однородность воды по изотопному составу.In total, in natural water, the weight concentration of molecules is 1 H 2 17 O, 1 H 2 18 0, 1 HD 16 0, 1 HD 17 0, 1 HD 18 O, D 2 16 O 5 D 2 17 O, D 2 18 O, can be up to 2.97 g / kg, which is a significant value comparable to the content in natural water other characteristic components. For example, the total salinity in drinking water can be up to 1 g / kg, and in mineral water up to 5 g / kg and higher. The transition from conventional atomic units to weight indicators of the number of isotopic varieties of H 2 O molecules makes it possible to visually assess the purity and uniformity of water by its isotopic composition.
Наличие примесей в виде тяжелых молекул воды, уменьшая долю H2 О, ухудшает качество воды, так как активным действующим началом является именно вода с молекулярным составом 1H2 16O, т.е. собственно «вoдa по определению)) в химическом, физическом и биологическом смыслах. Т.е. эффективность воды в качестве универсального растворителя, катализатора, носителя и т.д., как в биосистемах, так и в технологических процессах, может быть существенно повышена за счет увеличения в ее составе доли 1H2 16O.The presence of impurities in the form of heavy water molecules, decreasing the proportion of H 2 O, degrades the quality of water, since the active principle is precisely water with a molecular composition of 1 H 2 16 O, i.e. actually “water by definition)) in the chemical, physical and biological senses. Those. the effectiveness of water as a universal solvent, catalyst, carrier, etc., both in biosystems and in technological processes, can be significantly increased due to an increase in its composition of 1 H 2 16 O.
Молекула 1H2 16O является наиболее легкой из совокупности изотопных разновидностей молекул воды. Поэтому вода с увеличенной долей 1H2 16O характеризуется меньшим молекулярным весом, обладает меньшей плотностью. Такая вода в заявленном изобретении терминологически определяется как легкая вода.The 1 H 2 16 O molecule is the lightest of the totality of isotopic varieties of water molecules. Therefore, water with an increased proportion of 1 H 2 16 O is characterized by a lower molecular weight, has a lower density. Such water in the claimed invention is terminologically defined as light water.
В уровне техники представлены способы получения легкой воды, основанные на процессах разделения изотопов: ректификация, электролиз, центрифугирование, способ, включающий операции охлаждения воды и последующего оттаивания замороженной воды [RU 2295493; RU 2182562; RU 2031085; RU 2091335; RU2091336;]. Тем не менее, в связи с увеличением в настоящее время потребности в легкой воде, разработка новых способов ее производства остается актуальной. Кроме того, предполагается, что в ближайшем будущем основой мировой энергетики станет управляемый термоядерный синтез, а дейтерий и радиоактивный тяжелый водород тритий - компоненты термоядерного топлива. Следовательно, вероятность их накопления в окружающей среде будет нарастать.The prior art presents methods for producing light water based on isotope separation processes: rectification, electrolysis, centrifugation, a method including the steps of cooling water and subsequent thawing of frozen water [RU 2295493; RU 2182562; RU 2031085; RU 2091335; RU2091336;]. Nevertheless, due to the current increase in demand for light water, the development of new methods for its production remains relevant. In addition, it is assumed that in the near future the basis of world energy will be controlled thermonuclear fusion, and deuterium and radioactive heavy hydrogen tritium - components of thermonuclear fuel. Consequently, the probability of their accumulation in the environment will increase.
В уровне техники также представлены мембранные методы разделения изотопов. Однако до настоящего времени эти технологии применялись лишь для веществ в газообразном состоянии. (Шапошник В.А. «Meмбpaнныe методы разделения смесей веществ))) Задача настоящего изобретения — реализация принципиально нового подхода в производстве легкой воды, т.е. воды с большим содержанием легких молекул 1H2 16O, который не имеет аналогов в уровне техники.Membrane isotope separation methods are also provided in the prior art. However, to date, these technologies have been applied only to substances in a gaseous state. (Shaposhnik V.A. “Membrane methods for the separation of mixtures of substances))) The objective of the present invention is the implementation of a fundamentally new approach in the production of light water, i.e. water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, which has no analogues in the prior art.
Поставленная задача решается за счет разработки способа получения легкой воды, представляющей собой высокочистую воду с большим содержанием легких молекул 1H2 16O, предусматривающий очистку исходной воды через фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 99,734 % от общего количества H2O. Предложенный способ относится к физическим методам разделения изотопов, основанным непосредственно на разности масс изотопных молекул, атомов и ионов, в том числе, в гидратированном состоянии. Это позволяет удалять из воды молекулы, содержащие в своем составе тяжелые изотопы водорода и кислорода, включая их радиоактивные разновидности, в частности, тритий.The problem is solved by developing a method for producing light water, which is high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, providing for the purification of the source water through a membrane filter element, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is at least 99.734% of the total amount of H 2 O. The proposed method relates to physical methods for isotope separation based directly on the difference in mass of isotopic molecules, atoms and ions, including hydrate in good condition. This allows you to remove molecules from the water containing heavy isotopes of hydrogen and oxygen, including their radioactive species, in particular tritium.
Количественной характеристикой разделительного эффекта является коэффициент разделения изотопов, представляющий собой отношение относительных концентраций целевого продукта, в данном случае это молекула 1H2 16O в богатой и бедной фракциях: α = x (l-y)/[(l-x)y], где x,y — молекулярные доли целевого продукта в богатой и бедной фракциях; x/(l-x); y/(l-y) - относительные концентрации целевого продукта в богатой и бедной фракциях.A quantitative characteristic of the separation effect is the isotope separation coefficient, which is the ratio of the relative concentrations of the target product, in this case, the 1 H 2 16 O molecule in the rich and poor fractions: α = x (ly) / [(lx) y], where x, y are the molecular fractions of the target product in the rich and poor fractions; x / (lx); y / (ly) are the relative concentrations of the target product in the rich and poor fractions.
Коэффициент разделения молекул при данном способе зависит от характеристик мембраны (материал, конфигурация, размер и геометрия пор и т.д.) и технологии процесса (параметры давления, температуры, дополнительные воздействия, например, магнитное), которые, в свою очередь, определяются желаемыми количественными характеристиками получаемой легкой воды.The separation coefficient of molecules in this method depends on the characteristics of the membrane (material, configuration, pore size and geometry, etc.) and the process technology (pressure, temperature, additional effects, for example, magnetic), which, in turn, are determined by the desired quantitative characteristics of the obtained light water.
Отличительной чертой предложенного мембранного способа является также то, что и бедная, и богатая фракция представляют собой воду, при этом фазовые переходы в процессе разделения на мембране отсутствуют.A distinctive feature of the proposed membrane method is also that both the poor and rich fractions are water, while there are no phase transitions during separation on the membrane.
Более того, предложенный способ позволяет в едином технологическом процессе, т.е., одновременно, осуществлять процесс изотопного разделения и И очистку воды от всех посторонних примесей, включая механические, химические, биологические загрязнения.Moreover, the proposed method allows in a single technological process, i.e., at the same time, to carry out the process of isotopic separation and And water purification from all extraneous impurities, including mechanical, chemical, biological pollution.
Содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде может составлять не менее 997,08 г/кг от общего количества H2O. Концентрация D в полученной легкой воде может составлять не более 138 ррm.The content of light molecules 1 H 2 16 O in the obtained light water can be at least 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O. The concentration of D in the obtained light water can be no more than 138 ppm.
Концентрация 17O в полученной легкой воде может составлять не более 372 ррm.The concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm.
Концентрация 18O в полученной легкой воде может составлять не более 1960 ррm.The concentration of 18 O in the resulting light water can be no more than 1960 ppm.
Значение δD в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от - 994 %0 до - 1140A)0.The δD value in the obtained light water can be in the range from - 994% 0 to - 114 0 A) 0 .
Значение δ18θ в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от -500 °/00дo - 22 %0 Суммарное солесо держание в полученной легкой воде может составлять не более 20 мкг/л.Δ value 18 θ in the received light water can be in the range from -500 ° / 00 to - 22% 0 Total holding Soles obtained in light water can be not more than 20 g / l.
Легкая вода может представлять собой воду, выбранную из группы: дистиллированная вода, вода общелабораторного качества, деионизованная вода, суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.Light water may be water selected from the group of distilled water, laboratory quality water, deionized water, ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
Легкая вода может представлять собой воду, выбранную из группы: вода для питьевых целей, в том числе, для производства алкогольных и безалкогольных напитков; вода для пищевых целей, в том числе, для производства пищевых продуктов; вода для косметических целей и процедур, в том числе, для производства косметической продукции; вода для парфюмерно- гигиенических целей и процедур, в том . числе, для производства парфюмерно- гигиенической продукции; вода для медицинских целей и процедур, в том числе, для производства лекарственных средств и бальнеологии; вода для технических целей, в том числе, для сельского хозяйства, растениеводства, животноводства; вода для технологических процессов, в том числе, в промышленности, жилищно- коммунальном хозяйстве. Неэксклюзивными примерами воды для косметических целей и процедур могут являться: вода для умывания, вода для ванн, вода для компрессов, во всех случаях, как в исходном виде, так и с разнообразными добавками.Light water may be water selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including. number, for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services. Non-exclusive examples of water for cosmetic purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form and with various additives.
Неэксклюзивными примерами воды для парфюмерно-гигиенических целей и процедур могут являться: вода для умывания, вода для ванн, вода для компрессов, во всех случаях, как в исходном виде, так и с разнообразными добавками.Non-exclusive examples of water for perfumery and hygiene purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form, and with various additives.
Преимущественно, легкая вода для медицинских целей и процедур может представлять собой воду для ванн, фармацевтическую воду, стерильную воду, апирогенную воду, воду для инъекций.Advantageously, light water for medical purposes and procedures may be bath water, pharmaceutical water, sterile water, pyrogen-free water, water for injection.
Метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, Доннановский диализ, баромембранный метод, метод первапорации, или их сочетание. Баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, или их сочетание.The separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, facilitated diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof. The baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
Фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа, или их сочетаниеThe filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof
Фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа, или их сочетание.The volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
Конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, рулонная мембрана, трубчатая мембрана, мембрана из полых волокон Мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.The membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane The membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multilayer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
Фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент с однослойной мембраной, фильтровальный элемент с двухслойной мембраной, фильтровальный элемент с многослойной мембраной, фильтровальный элемент с асимметричной мембраной, фильтровальный элемент с изотропной мембраной, или их сочетанием. Межмембранное пространство в фильтровальном элементе может быть заполнено гранулированными ионообменниками.The filter element is selected from the group: a filter element with a single-layer membrane, a filter element with a two-layer membrane, a filter element with a multilayer membrane, a filter element with an asymmetric membrane, a filter element with an isotropic membrane, or a combination thereof. The intermembrane space in the filter element may be filled with granular ion exchangers.
Материал мембраны фильтровального элемента может быть выбран из группы: природные материалы, модифицированные природные материалы, синтетические материалы, или их сочетание.The membrane material of the filter element can be selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof.
Модифицированные природные материалы могут быть выбраны из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно- аммиачный целлофан, купрофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы. Синтетические материалы могут быть выбраны из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефиновModified natural materials can be selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, ammonia copper cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate. Synthetic materials can be selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorine-derived olefins
Мембрана фильтровального элемента может быть выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана, торсионная мембранаThe membrane of the filter element can be selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane
Размер пор в мембране фильтровального элемента может быть выбран в диапазоне: от 0,0001 мкм до 0,5 мкмThe pore size in the membrane of the filter element can be selected in the range from 0.0001 μm to 0.5 μm
Геометрия пор в мембране фильтровального элемента может быть выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, прерывистые поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры, или их сочетание.The pore geometry in the membrane of a filter element can be selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
Мембрана фильтровального элемента может быть трековой мембраной.The membrane of the filter element may be a track membrane.
Процесс фильтрации может происходить при давлении от 0,1 бар до 30 бар.The filtration process can occur at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
Фильтрация может производиться методом разделения потоков, при котором общий поток воды V с концентрацией 1H2 16O, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1H2 16O, равной C1, а оставшаяся часть воды V2, омывая и регенерируя мембрану, поступает на слив через регулятор соотношения потоков в виде отработанной воды, при этом V= V1 + V2 и C1 > С.Filtration can be performed by the method of flow separation, in which the total flow of water V with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C is directed along the membrane, while part of the water V 1 is filtered through the membrane in the form of light water with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 , and the remaining part of water V 2 , washing and regenerating the membrane, enters the drain through the flow ratio regulator in the form of waste water, with V = V 1 + V 2 and C 1 > C.
Полученный объем легкой воды V1 может составлять от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию. Исходная вода, поступающая на фильтрацию, может подвергаться дополнительной обработке, выбранной из группы: механическая обработка, обработка магнитными полями, обработка электрическими полями, обработка излучением, термическая обработка, химическая обработка. Химическая обработка исходной воды может включать в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране.The resulting volume of light water V 1 can be from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration. The source water entering the filtration can be subjected to an additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation treatment, heat treatment, chemical treatment. Chemical treatment of the source water may include adding components to the source water that improve the process of purifying the source water on the membrane.
Мембрана фильтровального элемента в течение технологического процесса может подвергаться дополнительному воздействию, выбранному из группы: механическое воздействие, воздействие магнитными полями, воздействие электрическими полями, воздействие излучением, термическое воздействие, химическое воздействие.The membrane of the filter element during the process can be subjected to additional effects selected from the group: mechanical exposure, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, exposure to radiation, thermal exposure, chemical exposure.
Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух. Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двухThe membrane method for producing light water may include a cascade of the same type of filter elements, starting with two. The membrane method for producing light water may include a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two
Каскад может быть выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад, или их сочетание.A cascade can be selected from a number of: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof.
Поставленная задача также решается за счет разработки установки для получения легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекулThe problem is also solved by developing a facility for producing light high-purity water with a high content of light molecules
H2 1 О, основным узлом которой является фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 99,734 % от общего количества H2O.H 2 1 O, the main node of which is a filter element of the membrane type, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is not less than 99.734% of the total amount of H 2 O.
Более того, предложенная установка позволяет достаточно просто решать задачу умножения однократного акта изотопного разделения путем создания многоступенчатой системы.Moreover, the proposed installation makes it quite simple to solve the problem of multiplying a single act of isotopic separation by creating a multi-stage system.
Более того, предложенная установка позволяет в едином технологическом процессе, т.е., одновременно, осуществлять процесс изотопного разделения и очистку воды от всех посторонних примесей, включая механические, химические, биологические загрязнения.Moreover, the proposed installation allows in a single technological process, i.e., at the same time, to carry out the process of isotopic separation and purification of water from all foreign impurities, including mechanical, chemical, biological contaminants.
Содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде может составлять не менее 997,08 г/кг от общего количества H2O. Концентрация D в полученной легкой воде может составлять не более 138 ррm.The content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water may be at least 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O. The concentration of D in the resulting light water can be no more than 138 ppm.
Концентрация 17O в полученной легкой воде может составлять не более 372 ррm. Концентрация 18O в полученной легкой воде может составлять не болееThe concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm. The concentration of 18 O in the resulting light water can be no more than
1960 ррm.1960 ppm.
Значение δD в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от - 994 °/oo до - 114 °/00.The δD value in the light water obtained can be in the range from - 994 ° / oo to - 114 ° / 00 .
Значение δ18θ в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от -500 °/Oo до - 22 °/o0 The value of δ 18 θ in the resulting light water can be in the range from -500 ° / O o to - 22 ° / o 0
Суммарное солесодержание в полученной легкой воде может составлять не более 20 мкг/л.The total salinity in the resulting light water can be no more than 20 μg / L.
Легкая вода может представлять собой воду, выбранную из группы: дистиллированная вода, вода общелабораторного качества, деионизованная вода, суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.Light water may be water selected from the group of distilled water, laboratory quality water, deionized water, ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
Легкая вода может представлять собой воду, выбранную из группы: вода для питьевых целей, в том числе, для производства алкогольных и безалкогольных напитков; вода для пищевых целей, в том числе, для производства пищевых продуктов; вода для косметических целей и процедур, в том числе, для производства косметической продукции; вода для парфюмерно- гигиенических целей и процедур, в том числе, для производства парфюмерно- гигиенической продукции; вода для медицинских целей и процедур, в том числе, для производства лекарственных средств и бальнеологии; вода для технических целей, в том числе, для сельского хозяйства, растениеводства, животноводства; вода для технологических процессов, в том числе, в промышленности, жилищно- коммунальном хозяйстве.Light water may be water selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services.
Неэксклюзивными примерами воды для косметических целей и процедур могут являться: вода для умывания, вода для ванн, вода для компрессов, во всех случаях, как в исходном виде, так и с разнообразными добавками.Non-exclusive examples of water for cosmetic purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form and with various additives.
Неэксклюзивными примерами воды для парфюмерно-гигиенических целей и процедур могут являться: вода для умывания, вода для ванн, вода для компрессов, во всех случаях, как в исходном виде, так и с разнообразными добавками.Non-exclusive examples of water for perfumery and hygiene purposes and procedures can be: water for washing, water for baths, water for compresses, in all cases, both in its original form, and with a variety of additives.
Преимущественно, легкая вода для медицинских целей может представлять собой воду для ванн, фармацевтическую воду, стерильную воду, апирогенную воду, воду для инъекций.Advantageously, light water for medical purposes may be bath water, pharmaceutical water, sterile water, pyrogen-free water, water for injection.
Метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, Доннановский диализ, баромембранный метод, метод первапорации, или их сочетание. Баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, или их сочетание.The separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, facilitated diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof. The baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
Фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа, или их сочетание.The filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof.
Фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа, или их сочетание.The volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
Конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, рулонная мембрана, трубчатая мембрана, мембрана из полых волокон. Мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.The membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane. The membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multilayer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
Фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент с однослойной мембраной, фильтровальный элемент с двухслойной мембраной, фильтровальный элемент с многослойной мембраной, фильтровальный элемент с асимметричной мембраной, фильтровальный элемент с изотропной мембраной, или их сочетанием.The filter element is selected from the group: a filter element with a single-layer membrane, a filter element with a two-layer membrane, a filter element with a multilayer membrane, a filter element with an asymmetric membrane, a filter element with an isotropic membrane, or a combination thereof.
Межмембранное пространство в фильтровальном элементе может быть заполнено гранулированными ионообменниками. Материал мембраны фильтровального элемента может быть выбран из группы: природные материалы, модифицированные природные материалы, синтетические материалы, или их сочетание. Модифицированные природные материалы могут быть выбраны из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно- аммиачный целлофан, купрофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы. Синтетические материалы могут быть выбраны из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов.The intermembrane space in the filter element may be filled with granular ion exchangers. The membrane material of the filter element can be selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof. Modified natural materials can be selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, ammonia copper cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate. Synthetic materials can be selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorinated olefins.
Мембрана фильтровального элемента может быть выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана, торсионная мембрана.The membrane of the filter element can be selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane.
Размер пор в мембране фильтровального элемента может быть выбран в диапазоне: от 0,0001 мкм до 0,5 мкмThe pore size in the membrane of the filter element can be selected in the range from 0.0001 μm to 0.5 μm
Геометрия пор в мембране фильтровального элемента может быть выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, прерывистые поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры, или их сочетание.The pore geometry in the membrane of a filter element can be selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
Мембрана фильтровального элемента может быть трековой мембраной.The membrane of the filter element may be a track membrane.
Процесс фильтрации может происходить при давлении от 0,1 бар до 30 бар.The filtration process can occur at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
Фильтрация может производиться методом разделения потоков, при котором общий поток воды V с концентрацией 1H2 16O, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1H2 16O, равной C1, а оставшаяся часть воды V2, омывая и регенерируя мембрану, поступает на слив через регулятор соотношения потоков в виде отработанной воды, при этом V= V1 + V2 и C1 > С.Filtration can be performed by the method of flow separation, in which the total flow of water V with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C is directed along the membrane, while part of the water V 1 is filtered through the membrane in the form of light water with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 , and the remaining part of water V 2 , washing and regenerating the membrane, enters the drain through the flow ratio regulator in the form of waste water, with V = V 1 + V 2 and C 1 > C.
Полученный объем легкой воды V1 может составлять от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды поступившей на фильтрацию.The resulting volume of light water V 1 can be from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration.
Процесс фильтрации исходной воды через мембрану с целью получения легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H2 16O иллюстрируется фиг. 1, где схематично изображена установка, где С концентрация 1H2 16O в исходной воде, V объем поступающей на фильтрацию исходной воды, C1 концентрация 1H2 16O в полученной легкой воде, причем C1 > С, Vi объем полученной легкой воды, V2 объем отработанной воды, проходящей через регулятор соотношения потоков. Стрелками показаны направления потоков.The process of filtering feed water through a membrane in order to obtain light high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O is illustrated in FIG. 1, where the installation is schematically shown, where C is the concentration of 1 H 2 16 O in the source water, V is the volume of the feed water that is filtered, C 1 is the concentration of 1 H 2 16 O in the light water obtained, with C 1 > C, Vi is the volume of light water obtained, V 2 is the volume of wastewater passing through the flow ratio controller. The arrows show the flow directions.
Исходная вода, поступающая на фильтрацию, может подвергаться дополнительной обработке, выбранной из группы: механическая обработка, обработка магнитными полями, обработка электрическими полями, обработка излучением, термическая обработка, химическая обработка.The source water entering the filtration can be subjected to an additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation treatment, heat treatment, chemical treatment.
Химическая обработка исходной воды может включть в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране. Мембрана фильтровального элемента в течение технологического процесса может подвергаться дополнительному воздействию, выбранному из группы: механическое воздействие, воздействие магнитными полями, воздействие электрическими полями, воздействие излучением, термическое воздействие, химическое воздействие. Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.Chemical treatment of the source water may include adding components to the source water that improve the process of purifying the source water on the membrane. The membrane of the filter element during the process can be subjected to additional effects selected from the group: mechanical exposure, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, exposure to radiation, thermal exposure, chemical exposure. The membrane method for producing light water may include a cascade of the same type of filter elements, starting with two.
Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двухThe membrane method for producing light water may include a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two
Каскад может быть выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад, или их сочетание.A cascade can be selected from a number of: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof.
Разделительные ступени каскадов снабжаются необходимыми регулировочными органами: регуляторами потоков и давлений, критическими шайбами, ламинарными сопротивлениями, позволяющими выполнить условия каскадирования с достижением максимальной разделительной способности ступенейThe cascade dividing steps are equipped with the necessary regulatory bodies: flow and pressure regulators, critical washers, laminar resistances, which allow the cascading conditions to be achieved to achieve the maximum dividing ability of the steps
Варьируя технологические параметры процесса мембранного разделения, можно получить заданную степень обогащения воды ее наиболее легкой составляющей 1H2 16O, степень обогащения зависит от конкретной цели применения легкой высокочистой воды. Техническим результатом настоящего изобретения является создание нового эффективного способа и установки для производства легкой высокочистой воды. Способ и установка, предложенные в патенте, позволяют получать легкую высокочистую воду без применения дополнительных реагентов и растворителей, минимизировать фазовые переходы, повысить энергосбережение, вести процессы при сравнительно низких температурах, итогом чего являются уменьшение затрат и удовлетворение экологических норм. При этом получение легкой воды и очищение от посторонних примесей происходит одновременно в едином технологическом процессе. Поэтому исходной водой для производства легкой высокочистой воды с повышенным содержанием 1H2 16O может служить натуральная, природная вода, в том числе с посторонними примесями и различной степенью загрязнения, водопроводная вода, вода любой степени очистки (дистиллированная, деионизированная и т.д.). Процесс производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H2 16O с применением способа и установки, заявленных в изобретении, продемонстрирован в примерах. Примеры приведены только для иллюстрации эффективности и возможностей данного изобретения, ни в коей мере не ограничивая области его применения. Пример 1. Процесс производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1Eb16O с применением способа и установки, заявленных в изобретении (фиг. 1).By varying the technological parameters of the membrane separation process, it is possible to obtain a given degree of water enrichment with its lightest component 1 H 2 16 O, the degree of enrichment depends on the specific purpose of using light high-purity water. The technical result of the present invention is the creation of a new effective method and installation for the production of light high-purity water. The method and installation proposed in the patent, allow to obtain light high-purity water without the use of additional reagents and solvents, minimize phase transitions, increase energy saving, conduct processes at relatively low temperatures, the result of which is to reduce costs and meet environmental standards. In this case, the production of light water and purification from impurities occurs simultaneously in a single technological process. Therefore, the source water for the production of light high-purity water with a high content of 1 H 2 16 O can be natural, natural water, including with impurities and varying degrees of pollution, tap water, water of any degree of purification (distilled, deionized, etc. ) The production process of light high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O using the method and installation of the invention is shown in the examples. The examples are given only to illustrate the effectiveness and capabilities of this invention, in no way limiting the scope of its application. Example 1. The production process of light high-purity water with a high content of light molecules 1 Eb 16 O using the method and installation of the invention (Fig. 1).
До поступления на установку вода с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке. Для этого она проходит через систему фильтров, в результате чего полностью освобождается от механических примесей, в ней до возможного минимума снижается содержание посторонних примесей, в том числе происходит умягчение, обезжелезивание, удаление органики.Before entering the installation, water with a total salt content of 400 mg / l is subjected to preliminary treatment. To do this, it passes through a filter system, as a result of which it is completely freed from mechanical impurities, in it the content of foreign impurities is reduced to a possible minimum, including softening, iron removal, removal of organic matter.
После чего исходная вода (фиг.l) с концентрацией 1H2 16O, равной С = 99,736 %, поступает в отдельную емкость [1], из которой насос [2] под давлением 15 бар подает воду объемом V = 1000 л/час в корпус фильтрующего элемента [3]. Вода, попадая в корпус фильтрующего элемента [3], движется вдоль оси мембраны [4] рулонного типа. Под действием давления часть воды, двигаясь по порам мембраны, проходит через нее и по системе каналов мембраны продвигается на выход в виде легкой высокочистой воды объемом V1= 300 л/час с концентрацией 1H2 16O, равной C1 = 99,742 %, при общем солесодержании не более 15 мкг/л, для накопления в продуктовой емкости [7]. Второй поток объемом V2 = 700 л/час движется вдоль мембраны, омывая и регенерируя ее поверхность, и поступает на слив [5] в виде отработанной воды, проходя при этом через регулятор соотношения потоков [6]. Таблица 3.After that, the source water (Fig. 1) with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C = 99.736% enters a separate tank [1], from which the pump [2] delivers water with a volume of V = 1000 l / h at a pressure of 15 bar into the housing of the filter element [3]. Water entering the filter element housing [3] moves along the axis of the roll-type membrane [4]. Under pressure, part of the water moving through the pores of the membrane passes through it and moves through the system of channels of the membrane to the exit in the form of light high-purity water with a volume of V 1 = 300 l / h with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 = 99.742%, with a total salt content of not more than 15 μg / l, for accumulation in the food container [7]. The second stream with a volume of V 2 = 700 l / h moves along the membrane, washing and regenerating it surface, and enters the drain [5] in the form of waste water, passing through the flow ratio regulator [6]. Table 3.
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
Корпус фильтрующего элемента [3] выполнен из нержавеющей стали.The housing of the filter element [3] is made of stainless steel.
Мембрана [4] выполнена из специально модифицированной смеси триацетат целлюлозы с размером пор 0,0001 мкм, упорядоченные поры имеют сложную конфигурацию.The membrane [4] is made of a specially modified mixture of cellulose triacetate with a pore size of 0.0001 μm, ordered pores have a complex configuration.
Регулятор соотношения потоков [6] представляет собой регулируемое ламинарное сопротивление и поддерживает соотношение потоков таким образом, что V1 составляет 0,3 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию.The flow ratio controller [6] is an adjustable laminar resistance and maintains the flow ratio in such a way that V 1 is 0.3 of the total volume V of the source water received for filtration.
Процесс происходит при температуре 15°- 30°C.The process takes place at a temperature of 15 ° - 30 ° C.
Пример 2. Процесс производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H^16O с применением способа и установки, заявленных в изобретении, при последовательном каскаде из двух ступеней с однотипными фильтровальными элементами ("фиг. 2).Example 2. The production process of light high-purity water with a high content of light molecules 1 H ^ 16 O using the method and installation of the invention, in a sequential cascade of two stages with the same filter elements ( " Fig. 2).
Процесс и устройство для производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул H2 О на первой ступени каскада аналогичны описанным в примере 1.The process and device for the production of light high-purity water with a high content of light H 2 O molecules at the first stage of the cascade are similar to those described in example 1.
Полученная на первой ступени каскада легкая высокочистая вода с концентрацией 1H2 16O, равной C1 = 99,742%, при общем солесодержании 15 мкг/л, непосредственно (или через накопительную емкость [7]) нагнетается с помощью насоса [8] объемом V1= 300 л/час в фильтровальный блок второй ступени каскада. Попадая в корпус фильтрующего элемента [9] второй ступени каскада, вода движется вдоль оси мембраны рулонного типа. Под действием давления часть воды, двигаясь по порам мембраны, проходит через нее и по системе каналов мембраны продвигается на выход в виде легкой высокочистой воды объемом V3 = 90 л/час с концентрацией 1H2 16O, равной C3 = 99,747 %, при общем солесо держании не более 5 мкг/л, для накопления в продуктовой емкости [11]. Второй поток объемом V4 = 210 л/час движется вдоль мембраны, омывая и регенерируя ее поверхность, и поступает на слив [12] в виде отработанной воды второй ступени каскада, проходя при этом через регулятор соотношения потоковThe light high-purity water obtained at the first stage of the cascade with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 = 99.742%, with a total salt content of 15 μg / l, is pumped directly (or via storage tank [7]) using a pump [8] with volume V 1 = 300 l / h to the filter block of the second stage of the cascade. Getting into the casing of the filter element [9] of the second stage of the cascade, water moves along the axis of the roll-type membrane. Under pressure, part of the water moving through the pores of the membrane passes through it and moves along the system of channels of the membrane to the exit in the form of light high-purity water of volume V 3 = 90 l / h with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 3 = 99.747%, with a total salinity of not more than 5 μg / l, for storage in the food container [11]. The second stream with a volume of V 4 = 210 l / h moves along the membrane, washing and regenerating its surface, and enters the drain [12] in the form of waste water of the second stage of the cascade, passing through the flow ratio controller
[13].[13].
Таблица 4.Table 4.
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
Регулятор соотношения потоков [13] представляет собой регулируемое ламинарное сопротивление и поддерживает соотношение потоков таким образом, что V3 составляет 0,3 от объема V1 исходной легкой воды первой ступени каскада, поступившей на фильтрацию во вторую ступень.The flow ratio regulator [13] is an adjustable laminar resistance and maintains the flow ratio in such a way that V 3 is 0.3 of the volume V 1 of the initial light water of the first stage of the cascade, which entered the filtration in the second stage.
В результате применения последовательного каскада из двух ступеней с однотипными фильтровальными элементами концентрация [1H2 16O] в готовом продукте возрастает: C3 > C1 > С. As a result of applying a sequential cascade of two stages with the same filter elements, the concentration of [ 1 H 2 16 O] in the finished product increases: C 3 > C 1 > C.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ получения легкой воды, представляющей собой высокочистую воду с большим содержанием легких молекул 1H2 1 О, предусматривающий очистку исходной воды через фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 99,734 % от общего количества H2O.1. A method of producing light water, which is high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 1 O, comprising purifying the source water through a filter element of the membrane type, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is at least 99,734 % of the total amount of H 2 O.
2. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 997,08 г/кг от общего количества H2O.2. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the content of light molecules 1 H 2 16 O in the obtained light water is not less than 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O.
3. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что концентрация D в полученной легкой воде составляет не более 138 ррm.3. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the concentration of D in the obtained light water is not more than 138 ppm.
4. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что концентрация 17O в полученной легкой воде составляет не более 372 ррm. 4. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the concentration of 17 O in the obtained light water is not more than 372 ppm.
5. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что концентрация О в полученной легкой воде составляет не более 1960 ррm.5. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the concentration of O in the obtained light water is not more than 1960 ppm.
6. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что значение δD в полученной легкой воде находится в диапазоне от -994 °/00 до - 114 °/00.6. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the δD value in the obtained light water is in the range from -994 ° / 00 to - 114 ° / 00 .
7. Способ получения легкой воды по п.l, отличающийся тем, что значение δ18θ в полученной легкой воде находится в диапазоне от -500 °/Oo до - 22 %o7. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the value of δ 18 θ in the obtained light water is in the range from -500 ° / O o to - 22% o
8. Способ по п.l, отличающийся тем, что суммарное солесо держание в полученной легкой воде составляет не более 20 мкг/л.8. The method according to claim 1, characterized in that the total salinity in the resulting light water is not more than 20 μg / L.
9. Способ по п.l, отличающийся тем, что легкая вода представляет собой воду, выбранную из группы: суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.9. The method according to claim 1, wherein the light water is water selected from the group: ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
10. Способ по п.l, отличающийся тем, что легкая вода представляет собой воду, выбранную из группы: вода для питьевых целей, в том числе, для производства алкогольных и безалкогольных напитков; вода для пищевых целей, в том числе, для производства пищевых продуктов; вода для косметических целей и процедур, в том числе, для производства косметической продукции; вода для парфюмерно-гигиенических целей и процедур, в том числе, для производства парфюмерно-гигиенической продукции; вода для медицинских целей и процедур, в том числе, для производства лекарственных средств и бальнеологии; вода для технических целей, в том числе, для сельского хозяйства, растениеводства, животноводства; вода для технологических процессов, в том числе, в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве.10. The method according to p. 1, characterized in that the light water is water selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что легкая вода для медицинских целей представляет собой воду, выбранную из группы: вода для ванн, фармацевтическая вода, апирогенная вода, вода для инъекций.11. The method according to claim 10, characterized in that the light water for medical purposes is water selected from the group: bath water, pharmaceutical water, pyrogen-free water, water for injection.
12. Способ по п.l, отличающийся тем, что метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, Доннановский диализ, баромембранный метод, метод первапорации, или их сочетание.12. The method according to claim 1, characterized in that the separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, facilitated diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, или их сочетание.13. The method according to p. 12, characterized in that the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
14. Способ по п.l, отличающийся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа, или их сочетание14. The method according to p. 1, characterized in that the filter element is selected from the group: flat filter element, volumetric filter element, or a combination thereof
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа, или их сочетание. 15. The method according to 14, characterized in that the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
16. Способ по п.l, отличающийся тем, что конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, рулонная мембрана, трубчатая мембрана, мембрана из полых волокон16. The method according to claim 1, characterized in that the configuration of the membrane of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane
17. Способ по п.l, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.17. The method according to claim 1, characterized in that the membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multi-layer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
18. Способ по п.l, отличающийся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент с однослойной мембраной, фильтровальный элемент с двухслойной мембраной, фильтровальный элемент с многослойной мембраной, фильтровальный элемент с асимметричной мембраной, фильтровальный элемент с изотропной мембраной, или их сочетанием.18. The method according to claim 1, wherein the filter element is selected from the group: a filter element with a single layer membrane, a filter element with a two-layer membrane, a filter element with a multilayer membrane, a filter element with an asymmetric membrane, a filter element with an isotropic membrane, or combination.
19. Способ по п.l, отличающийся тем, что межмембранное пространство в фильтровальном элементе заполнено гранулированными ионообменниками. 19. The method according to claim 1, characterized in that the intermembrane space in the filter element is filled with granular ion exchangers.
20. Способ по п.l, отличающийся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: природные материалы, модифицированные природные материалы, синтетические материалы, или их сочетание. 20. The method according to claim 1, characterized in that the membrane material of the filter element is selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что модифицированные природные материалы выбраны из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно-аммиачный целлофан, купрофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы.21. The method according to claim 20, characterized in that the modified natural materials are selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, copper-ammonia cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что синтетические материалы выбраны из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов22. The method according to claim 20, characterized in that the synthetic materials are selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorinated olefins
23. Способ по п.l, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана, торсионная мембрана23. The method according to claim 1, wherein the filter element membrane is selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane
24. Способ по п.l, отличающийся тем, что размер пор в мембране фильтровального элемента выбран в диапазоне: от 0,0001 мкм до 0,5 мкм24. The method according to p. 1, characterized in that the pore size in the membrane of the filter element is selected in the range from 0.0001 μm to 0.5 μm
25. Способ по п.l, отличающийся тем, что геометрия пор в мембране фильтровального элемента выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, прерывистые поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры, или их сочетание.25. The method according to p. 1, characterized in that the pore geometry in the membrane of the filter element is selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
26. Способ по п.l, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента является трековой мембраной.26. The method according to p. 1, characterized in that the membrane of the filter element is a track membrane.
27. Способ по п.l, отличающийся тем, что процесс фильтрации происходит при давлении от 0,1 бар до 30 бар.27. The method according to p. 1, characterized in that the filtration process occurs at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
28. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрация производится методом разделения потоков, при котором общий поток воды V с концентрацией 1H2 16O, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1H2 16O, равной C1, а оставшаяся часть воды V2, омывая и регенерируя мембрану, поступает на слив через регулятор соотношения потоков в виде отработанной воды, при этом V= V1 + V2 и C1 > С.28. The method according to p. 1, characterized in that the filtration is carried out by the method of separation of flows, in which the total flow of water V with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C is directed along the membrane, while part of the water V 1 is filtered through the membrane in the form light water with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 , and the remaining part of water V 2 , washing and regenerating the membrane, enters the drain through the regulator of the ratio of flows in the form of waste water, with V = V 1 + V 2 and C 1 > C.
29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что полученный объем легкой воды V1 составляет от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды поступившей на фильтрацию.29. The method according to p. 28, characterized in that the obtained volume of light water V 1 is from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration.
30. Способ по п. 28, отличающийся тем, что исходная вода, поступающая на фильтрацию, подвергается дополнительной обработке, выбранной из группы: механическая обработка, обработка магнитными полями, обработка электрическими полями, обработка излучением, термическая обработка, химическая обработка.30. The method according to p. 28, characterized in that the source water entering the filter is subjected to additional processing selected from the group: mechanical processing, magnetic field treatment, electric field treatment, radiation treatment, heat treatment, chemical treatment.
31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что химическая обработка исходной воды включает в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране.31. The method according to p. 30, wherein the chemical treatment of the source water includes adding components to the source water that improve the process of purifying the source water on the membrane.
32. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента в течение технологического процесса подвергается дополнительному воздействию, выбранному из группы: механическое воздействие, воздействие магнитными полями, воздействие электрическими полями, воздействие излучением, термическое воздействие, химическое воздействие.32. The method according to p. 1, characterized in that the membrane of the filter element during the process undergoes additional exposure selected from the group: mechanical impact, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, radiation, thermal exposure, chemical exposure.
33. Способ по п.l, отличающийся тем, что включает каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.33. The method according to p. 1, characterized in that it includes a cascade of the same type of filter elements, starting with two.
34. Способ по п.l, отличающийся тем, что включает каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двух34. The method according to claim 1, characterized in that it includes a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two
35. Способ по любому из п.п.33-34, отличающийся тем, что каскад выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад, или их сочетание35. The method according to any one of claims 33-34, characterized in that the cascade is selected from the series: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof
36. Установка для получения легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H2 16O, основным узлом которой является фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 99,734 % от общего количества H2O. 36. Installation for producing light high-purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, the main node of which is a filter element of the membrane type, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is not less than 99.734% of the total H 2 O.
37. Установка для получения легкой воды по п.36, отличающаяся тем, что содержание легких молекул 1H2 16O в полученной легкой воде составляет не менее 997,08 г/кг от общего количества H2O. 37. Installation for producing light water according to clause 36, wherein the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water is not less than 997.08 g / kg of the total amount of H 2 O.
38. Установка для получения легкой воды по п.36, отличающаяся тем, что концентрация D в полученной легкой воде составляет не более 138 ррm.38. Installation for producing light water according to clause 36, wherein the concentration of D in the resulting light water is not more than 138 ppm.
39. Установка для получения легкой воды по п.36, отличающаяся тем, что концентрация 17O в полученной легкой воде составляет не более 372 ррm. 39. Installation for producing light water according to clause 36, wherein the concentration of 17 O in the resulting light water is not more than 372 ppm.
40. Установка для получения легкой воды по п.36, отличающаяся тем, что концентрация О в полученной легкой воде составляет не более 1960 ррm.40. Installation for producing light water according to clause 36, wherein the concentration of O in the resulting light water is not more than 1960 ppm.
41. Установка для получения легкой воды по п.Зб, отличающаяся тем, что значение δD в полученной легкой воде находится в диапазоне от -994 %0 до - 11441. Installation for producing light water according to item Zb, characterized in that the δD value in the resulting light water is in the range from -994% 0 to - 114
/оо. / oo.
42. Установка для получения легкой воды по п.36, отличающаяся тем, что значение 618O в полученной легкой воде находится в диапазоне от -500 %o до - 2242. Installation for producing light water according to clause 36, wherein the value of 6 18 O in the resulting light water is in the range from -500% o to - 22
/оо/ oo
43. Установка по п.36, отличающаяся тем, что суммарное со лесо держание в полученной легкой воде составляет не более 20 мкг/л. 43. The apparatus according to claim 36, characterized in that the total content in the resulting light water is not more than 20 μg / l.
44. Установка по п.36, отличающаяся тем, что легкая вода представляет собой воду, выбранную из группы: суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.44. The apparatus according to claim 36, wherein the light water is water selected from the group: ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality.
45. Установка по п.36, отличающаяся тем, легкая вода выбрана из группы: вода для питьевых целей, в том числе, для производства алкогольных и безалкогольных напитков; вода для пищевых целей, в том числе, для производства пищевых продуктов; вода для косметических целей и процедур, в том числе, для производства косметической продукции; вода для парфюмерно- гигиенических целей и процедур, в том числе, для производства парфюмерно- гигиенической продукции; вода для медицинских целей и процедур, в том числе, для производства лекарственных средств и бальнеологии; вода для технических целей, в том числе, для сельского хозяйства, растениеводства, животноводства; вода для технологических процессов, в том числе, в промышленности, жилищно- коммунальном хозяйстве.45. Installation according to clause 36, wherein the light water is selected from the group: water for drinking purposes, including for the production of alcoholic and non-alcoholic drinks; water for food purposes, including food production; water for cosmetic purposes and procedures, including for the production of cosmetic products; water for perfumes and hygiene purposes and procedures, including for the production of perfumes and hygiene products; water for medical purposes and procedures, including for the production of medicines and balneology; water for technical purposes, including for agriculture, crop production, livestock; water for technological processes, including in industry, housing and communal services.
46. Установка по п.36, отличающаяся тем, что легкая вода для медицинских целей представляет собой воду, выбранную из группы: вода для ванн, фармацевтическая вода, стерильная вода, апирогенная вода, вода для инъекций. 46. Installation according to clause 36, wherein the light water for medical purposes is water selected from the group: bath water, pharmaceutical water, sterile water, pyrogen-free water, water for injection.
47. Установка по п.36, отличающаяся тем, что метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, Доннановский диализ, баромембранный метод, метод первапорации, или их сочетание. 47. The apparatus of claim 36, wherein the separation method on the membrane of the filter element is selected from the group: dialysis, osmosis, diffusion, interdiffusion, light diffusion, electrodialysis, Donnan dialysis, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof.
48. Установка по п.47, отличающаяся тем, баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, или их сочетание.48. The apparatus of claim 47, wherein the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof.
49. Установка по п.36, отличающаяся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа, или их сочетание49. Installation according to clause 36, wherein the filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof
50. Установка по п.49, отличающаяся тем, что фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа, или их сочетание.50. The apparatus of claim 49, wherein the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof.
51. Установка по п.36, отличающаяся тем, что конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, рулонная мембрана, трубчатая мембрана, мембрана из полых волокон51. Installation according to clause 36, wherein the configuration of the membrane of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane
52. Установка по п.Зб, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана. 52. Installation according to claim 3, characterized in that the membrane of the filter element is selected from the group: single-layer membrane, two-layer membrane, multilayer membrane, asymmetric membrane, isotropic membrane.
53. Установка по п.36, отличающаяся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент с однослойной мембраной, фильтровальный элемент с двухслойной мембраной, фильтровальный элемент с многослойной мембраной, фильтровальный элемент с асимметричной мембраной, фильтровальный элемент с изотропной мембраной, или их сочетанием. 53. The apparatus of claim 36, wherein the filter element is selected from the group: filter element with a single layer membrane, filter element with a two-layer membrane, filter element with a multilayer membrane, filter element with an asymmetric membrane, filter element with an isotropic membrane, or combination.
54. Установка по п.36, отличающаяся тем, что межмембранное пространство в фильтровальном элементе заполнено гранулированными ионообменниками.54. Installation according to clause 36, wherein the intermembrane space in the filter element is filled with granular ion exchangers.
55. Установка по п.36, отличающаяся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: природные материалы, модифицированные природные материалы, синтетические материалы, или их сочетание.55. Installation according to clause 36, wherein the membrane material of the filter element is selected from the group: natural materials, modified natural materials, synthetic materials, or a combination thereof.
56. Установка по п.55, отличающаяся тем, что модифицированные природные материалы выбраны из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно-аммиачный целлофан, купрофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы.56. The apparatus of claim 55, wherein the modified natural materials are selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, copper-ammonia cellophane, cuprofan, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate.
57. Установка по п.55, отличающаяся тем, что синтетические материалы выбраны из группы: капрон, полимииды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов57. The apparatus of claim 55, wherein the synthetic materials are selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorine-derived olefins
58. Установка по п.36, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана, торсионная мембрана58. Installation according to clause 36, wherein the filter element membrane is selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane, torsion membrane
59. Установка по п.Зб, отличающаяся тем, что размер пор в мембране фильтровального элемента выбран в диапазоне: от 0,0001 мкм до 0,5 мкм59. Installation according to p. Zb, characterized in that the pore size in the membrane of the filter element is selected in the range from 0.0001 μm to 0.5 μm
60. Установка по п.36, отличающаяся тем, что геометрия пор в мембране фильтровального элемента выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, прерывистые поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры, или их сочетание.60. The installation according to clause 36, wherein the pore geometry in the membrane of the filter element is selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, discontinuous pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, chaotic pores, mixed pores, or a combination thereof.
61. Установка по п.36, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента является трековой мембраной. 61. Installation according to clause 36, wherein the membrane of the filter element is a track membrane.
62. Установка по п.36, отличающаяся тем, что процесс фильтрации происходит при давлении от 0,1 бар до 30 бар.62. Installation according to clause 36, wherein the filtering process occurs at a pressure of from 0.1 bar to 30 bar.
63. Установка по п.36, отличающаяся тем, что фильтрация в фильтровальном элементе производится методом разделения потоков, при котором общий поток воды V с концентрацией 1H2 16O равной С направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1H2 16O равной C1, а оставшаяся часть воды V2 омывая и регенерируя мембрану, поступает на слив через регулятор соотношения потоков в виде отработанной воды, при этом V= V1 + V2 и C1 > С.63. The installation according to clause 36, wherein the filtering in the filter element is carried out by the method of separation of flows, in which the total flow of water V with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C is directed along the membrane, while part of the water V 1 is filtered through a membrane in in the form of light water with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C 1 , and washing the rest of the water V 2 and washing the membrane, it flows to the drain through the flow ratio regulator in the form of waste water, with V = V 1 + V 2 and C 1 > FROM.
64. Установка по п. 63, отличающаяся тем, что полученный объем легкой воды V1 составляет от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды поступившей на фильтрацию.64. The installation according to p. 63, characterized in that the obtained volume of light water V 1 is from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the source water received for filtration.
65. Установка по п. 63, отличающаяся тем, что исходная вода поступающая на фильтрацию, подвергается дополнительной обработке выбранной из группы: механическая обработка, обработка магнитными полями, обработка электрическими полями, обработка излучением, термическая обработка, химическая обработка.65. Installation according to claim 63, characterized in that the source water entering the filtration is subjected to additional processing selected from the group: machining, magnetic field processing, electric field processing, radiation processing, heat treatment, chemical treatment.
66. Установка по п. 65, отличающаяся тем, что химическая обработка исходной воды включает в себя добавление в исходную воду компонентов улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране.66. Installation according to claim 65, characterized in that the chemical treatment of the source water includes the addition of components improving the process of purification of the source water on the membrane into the source water.
67. Установка по п.36, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента в течение технологического процесса подвергается дополнительному воздействию, выбранному из группы: механическое воздействие, воздействие магнитными полями, воздействие электрическими полями, воздействие излучением, термическое воздействие, химическое воздействие.67. The installation according to clause 36, wherein the membrane of the filter element during the process undergoes additional exposure selected from the group: mechanical impact, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, radiation, thermal exposure, chemical exposure.
68. Установка по п.36, отличающаяся тем, что включает каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.68. Installation according to clause 36, characterized in that it includes a cascade of the same type of filter elements, starting with two.
69. Установка по п.36, отличающаяся тем, что включает каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.69. Installation according to clause 36, characterized in that it includes a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two.
70. Установка по любому из п.п.68-69, отличающаяся тем, что каскад выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад, или их сочетание. 70. Installation according to any one of p-68, characterized in that the cascade is selected from the series: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof.
PCT/RU2007/000721 2007-05-08 2007-12-20 Method and device for producing light water WO2008136701A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007117031/15A RU2390491C2 (en) 2007-05-08 2007-05-08 Method and installation for production of light water
RU2007117031 2007-05-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008136701A1 true WO2008136701A1 (en) 2008-11-13

Family

ID=39709114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000721 WO2008136701A1 (en) 2007-05-08 2007-12-20 Method and device for producing light water

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2390491C2 (en)
WO (1) WO2008136701A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005532155A (en) * 2002-07-05 2005-10-27 スカテック エーエス Method for separating isotopes
WO2019134014A1 (en) 2018-01-02 2019-07-11 Ambrosios Kambouris Isotopic compositions ii
RU2801453C2 (en) * 2018-01-02 2023-08-08 БОТЭНИКЕЛ УОТЕР ТЕКНОЛОДЖИС АйПи ЛТД Isotope compositions ii

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481009C1 (en) * 2011-12-05 2013-05-10 Игорь Анатольевич Помыткин Dietary control of depression and anxious disorders, therapeutic nutrition and its application methods
RU2482706C1 (en) 2011-12-05 2013-05-27 Игорь Анатольевич Помыткин Therapeutic nutrition for dietary control of depression and anxious disorders and its application method

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2780526A (en) * 1951-04-12 1957-02-05 Union Oil Co Isotope separation process
US3414500A (en) * 1963-08-02 1968-12-03 Asahi Chemical Ind Method for separating isotopes
US3562116A (en) * 1967-11-01 1971-02-09 Pactide Corp Apparatus for increasing the concentration of a less volatile liquid fraction in a mixture of liquids
GB1322913A (en) * 1969-11-06 1973-07-11 Valmet Oy Methods and means for separating isotopes
EP0364628A1 (en) * 1988-10-19 1990-04-25 Arastoo Khodai Joopary Gas, isotope, and liquid separations by membranes
US5057225A (en) * 1989-06-09 1991-10-15 The University Of Tennessee Research Corporation Method of enrichment of oxygen-18 in natural water
US5084181A (en) * 1989-06-09 1992-01-28 The University Of Tennessee Research Corporation Enrichment of water in components of heavy water
US5451322A (en) * 1994-06-03 1995-09-19 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for tritiated water separation
US5954968A (en) * 1998-04-21 1999-09-21 Patterson; James A. Apparatus and method for separating heavy isotopes of hydrogen from water
US6332914B1 (en) * 2000-02-28 2001-12-25 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Method and apparatus for separation of heavy and tritiated water
US6517708B1 (en) * 1998-03-25 2003-02-11 James A. Patterson Apparatus for separating oxides of heavy isotopes of hydrogen from water
WO2004004871A1 (en) * 2002-07-05 2004-01-15 Scatec As Method for separation of isotopes
US6984327B1 (en) * 2004-11-23 2006-01-10 Patterson James A System and method for separating heavy isotopes of hydrogen oxide from water
US20060076246A1 (en) * 2002-12-13 2006-04-13 Japan Science And Technology Agency Water electrolysis method and device for determination of hydrogen and oxygen stable isotopic composition

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2780526A (en) * 1951-04-12 1957-02-05 Union Oil Co Isotope separation process
US3414500A (en) * 1963-08-02 1968-12-03 Asahi Chemical Ind Method for separating isotopes
US3562116A (en) * 1967-11-01 1971-02-09 Pactide Corp Apparatus for increasing the concentration of a less volatile liquid fraction in a mixture of liquids
GB1322913A (en) * 1969-11-06 1973-07-11 Valmet Oy Methods and means for separating isotopes
EP0364628A1 (en) * 1988-10-19 1990-04-25 Arastoo Khodai Joopary Gas, isotope, and liquid separations by membranes
US5084181A (en) * 1989-06-09 1992-01-28 The University Of Tennessee Research Corporation Enrichment of water in components of heavy water
US5057225A (en) * 1989-06-09 1991-10-15 The University Of Tennessee Research Corporation Method of enrichment of oxygen-18 in natural water
US5451322A (en) * 1994-06-03 1995-09-19 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for tritiated water separation
US6517708B1 (en) * 1998-03-25 2003-02-11 James A. Patterson Apparatus for separating oxides of heavy isotopes of hydrogen from water
US5954968A (en) * 1998-04-21 1999-09-21 Patterson; James A. Apparatus and method for separating heavy isotopes of hydrogen from water
US6332914B1 (en) * 2000-02-28 2001-12-25 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Method and apparatus for separation of heavy and tritiated water
WO2004004871A1 (en) * 2002-07-05 2004-01-15 Scatec As Method for separation of isotopes
US20060076246A1 (en) * 2002-12-13 2006-04-13 Japan Science And Technology Agency Water electrolysis method and device for determination of hydrogen and oxygen stable isotopic composition
US6984327B1 (en) * 2004-11-23 2006-01-10 Patterson James A System and method for separating heavy isotopes of hydrogen oxide from water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZAKRZEWSKA-TRZNADEL G ET AL: "Separation of protium/deuterium and oxygen-16/oxygen-18 by membrane distillation", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, ELSEVIER SCIENTIFIC PUBL.COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 113, no. 2, 15 May 1996 (1996-05-15), pages 337 - 342, XP004041581, ISSN: 0376-7388 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005532155A (en) * 2002-07-05 2005-10-27 スカテック エーエス Method for separating isotopes
WO2019134014A1 (en) 2018-01-02 2019-07-11 Ambrosios Kambouris Isotopic compositions ii
RU2801453C2 (en) * 2018-01-02 2023-08-08 БОТЭНИКЕЛ УОТЕР ТЕКНОЛОДЖИС АйПи ЛТД Isotope compositions ii
US12151207B2 (en) 2018-01-02 2024-11-26 Botanical Water Technologies Ip Ltd Isotopic compositions II

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007117031A (en) 2008-11-20
RU2390491C2 (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Biniaz et al. Water and wastewater treatment systems by novel integrated membrane distillation (MD)
Gryta Fouling in direct contact membrane distillation process
Kim et al. Application of direct contact membrane distillation process to treat anaerobic digestate
Zubair et al. Recent progress in reverse osmosis modeling: An overview
Kárászová et al. Membrane removal of emerging contaminants from water: which kind of membranes should we use?
Ali Nanofiltration process for enhanced treatment of RO brine discharge
Boubakri et al. Effect of operating parameters on boron removal from seawater using membrane distillation process
Sridhar et al. Reverse osmosis of edible vegetable oil industry effluent
Colburn et al. High total dissolved solids water treatment by charged nanofiltration membranes relating to power plant applications
Majidi et al. Membrane based water treatment: insight from molecular dynamics simulations
Kim et al. Evaluation of ethanol as draw solute for forward osmosis (FO) process of highly saline (waste) water
Ezzeddine et al. Removal of fluoride from an industrial wastewater by a hybrid process combining precipitation and reverse osmosis
Thakura et al. Treating complex industrial wastewater in a new membrane-integrated closed loop system for recovery and reuse
Chakrabortty et al. Separation of COD, sulphate and chloride from pharmaceutical wastewater using membrane integrated system: Transport modeling towards scale-up
Jande et al. Ultrapure water from seawater using integrated reverse osmosis-capacitive deionization system
Swamy et al. Nanofiltration of bulk drug industrial effluent using indigenously developed functionalized polyamide membrane
Sridhar et al. Membrane Processes: Pervaporation, Vapor Permeation and Membrane Distillation for Industrial Scale Separations
Turek et al. Use of the desalination brines in the saturation of membrane electrolysis feed
Reig et al. Evolution of electrolyte mixtures rejection behaviour using nanofiltration membranes under spiral wound and flat-sheet configurations
Hilal et al. A combined ion exchange–nanofiltration process for water desalination: III. Pilot scale studies
Rosentreter et al. Partial desalination of saline groundwater: comparison of nanofiltration, reverse osmosis and membrane capacitive deionisation
Jia et al. Membrane cleaning in membrane distillation of reverse osmosis concentrate generated in landfill leachate treatment
Sherhan et al. Produced water treatment using ultrafiltration and nanofiltration membranes
Ibrahim et al. Numerical modeling of an integrated OMBR-NF hybrid system for simultaneous wastewater reclamation and brine management
WO2008136701A1 (en) Method and device for producing light water

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07866959

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07866959

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载