[go: up one dir, main page]

RU2636996C2 - Catalytic method of removing oxygen from water - Google Patents

Catalytic method of removing oxygen from water Download PDF

Info

Publication number
RU2636996C2
RU2636996C2 RU2016109113A RU2016109113A RU2636996C2 RU 2636996 C2 RU2636996 C2 RU 2636996C2 RU 2016109113 A RU2016109113 A RU 2016109113A RU 2016109113 A RU2016109113 A RU 2016109113A RU 2636996 C2 RU2636996 C2 RU 2636996C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
hydrogen
hydrogen gas
oxygen
removing oxygen
Prior art date
Application number
RU2016109113A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016109113A (en
Inventor
Владимир Васильевич Бирюк
Леонид Павлович Шелудько
Юрий Алексеевич Кныш
Юрий Ильич Цыбизов
Владимир Васильевич Солодянников
Александра Борисовна Цапкова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П.Королева"
Акционерное общество "Металлист-Самара"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П.Королева", Акционерное общество "Металлист-Самара" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П.Королева"
Priority to RU2016109113A priority Critical patent/RU2636996C2/en
Publication of RU2016109113A publication Critical patent/RU2016109113A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636996C2 publication Critical patent/RU2636996C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • 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
    • C02F1/70Treatment of water, waste water, or sewage by reduction

Landscapes

  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: catalytic method of removing oxygen from water, wherein the raw water is purified of mechanical impurities and fed to the injector, where it is mixed with hydrogen gas, a water-hydrogen mixture is produced and deoxygenated by reaction with an ion exchange material containing a palladium catalyst, characterized in that the bubbles of hydrogen gas in the water-hydrogen mixture are crushed and completely dissolved in water by means of a vortex layer device with ferromagnetic needles, under the influence of an alternating electromagnetic field.
EFFECT: increasing the efficiency of the catalytic method of removing oxygen from water, when it interacts with dissolved hydrogen gas on grains of highly basic anion exchanger coated with a layer of metallised palladium.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в различных отраслях техники и, прежде всего, для подготовки воды энергетических установок и систем теплоснабжения потребителей.The invention relates to the field of energy and can be applied in various fields of technology and, above all, for the preparation of water for power plants and heat supply systems of consumers.

Известен способ термической деаэрации воды (патент РФ на изобретение №2244208, МПК F22D 1/50, опубл. 10.01.2005), по которому в деаэратор подают исходную воду и греющий агент, из деаэратора отводят деаэрированную воду и выпар, измеряют остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде, импульс от датчика содержания кислорода передают на регулятор расхода выпара, от которого, в свою очередь, передают управляющий сигнал на исполнительный механизм регулирующего органа расхода выпара, при этом на регулятор расхода выпара одновременно подают импульс от датчика остаточного содержания диоксида углерода в деаэрированной воде, а регулирование расхода выпара осуществляют по заданной величине остаточного содержания удаляемого газа, для достижения которой необходимо большее количество выпара.A known method of thermal deaeration of water (RF patent for the invention No. 224208, IPC F22D 1/50, publ. 10.01.2005), by which feed water and a heating agent are supplied to the deaerator, deaerated water and vapor are removed from the deaerator, the residual oxygen content is measured in deaerated water, the pulse from the oxygen content sensor is transmitted to the evaporator flow regulator, from which, in turn, a control signal is transmitted to the actuator of the evaporator flow regulator, while a pulse is simultaneously supplied to the vapor regulator from the sensor of the residual content of carbon dioxide in deaerated water, and the regulation of the flow rate of the vapor is carried out according to a given value of the residual content of the removed gas, to achieve which a larger amount of vapor is required.

Недостатками этого способа является необходимость использования тепловой энергии для подогрева обрабатываемой воды до состояния насыщения, применения мероприятий по увеличению поверхности массообмена, поддержанию постоянного давления деаэрируемой воды и минимального парциального давления кислорода над ее свободной поверхностью. Реализация способа термической деаэрации воды требует применения сложных и дорогих деаэраторов и вспомогательного оборудования.The disadvantages of this method is the need to use thermal energy to heat the treated water to a state of saturation, the use of measures to increase the mass transfer surface, maintaining a constant pressure of deaerated water and a minimum partial pressure of oxygen above its free surface. The implementation of the method of thermal deaeration of water requires the use of complex and expensive deaerators and auxiliary equipment.

Известен также способ удаления из воды растворенного кислорода (В.В. Васильев и др. Исследование метода удаления кислорода из воды с применением ионита, содержащего палладий в качестве катализатора. Энергосбережение и водоподготовка. №1(51). 2008 г., стр. 23-25), согласно которому в обрабатываемую воду инжектируют газообразный водород, растворяют пузырьки водорода в воде и производят каталитическое восстановление растворенного кислород, пропуская воду через ионообменную смолу, содержащую палладиевый катализатор. Каталитический процесс взаимодействия растворенных в воде кислорода и водорода описывается уравнениями:There is also a method of removing dissolved oxygen from water (VV Vasiliev et al. Study of a method for removing oxygen from water using an ion exchanger containing palladium as a catalyst. Energy Saving and Water Treatment. No. 1 (51). 2008, p. 23 -25), according to which hydrogen gas is injected into the treated water, hydrogen bubbles are dissolved in the water and the dissolved oxygen is catalytically reduced by passing water through an ion exchange resin containing a palladium catalyst. The catalytic process of the interaction of oxygen and hydrogen dissolved in water is described by the equations:

2H2+O2→2H2O2H 2 + O 2 → 2H 2 O

Или с учетом катализатора - палладия:Or taking into account the catalyst - palladium:

Figure 00000001
KO+H2→K+H2O,
Figure 00000001
KO + H 2 → K + H 2 O,

где K - палладий, H - водород, O - кислород.where K is palladium, H is hydrogen, O is oxygen.

Недостатком описанного каталитического способа, принятого за прототип изобретения, является пониженная скорость растворения в воде пузырьков инжектируемого водорода, приводящая к превышению его расхода над стехиометрическим, снижению скорости кинетической реакции и производительности установок обескислороживания, работающих по этому способу.The disadvantage of the described catalytic method, adopted as a prototype of the invention, is the reduced rate of dissolution of injected hydrogen bubbles in water, leading to an excess of its flow rate over stoichiometric, a decrease in the kinetic reaction rate and the performance of deoxygenation plants operating in this method.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности каталитического способа удаления кислорода из воды при ее взаимодействии с растворенным газообразным водородом на зернах высокоосновного анионита, покрытых слоем металлизированного палладия.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the catalytic method for removing oxygen from water during its interaction with dissolved gaseous hydrogen on grains of highly basic anion exchange resin coated with a layer of metallized palladium.

Поставленная задача решается за счет того, что исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, при этом пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля.The problem is solved due to the fact that the source water is cleaned of mechanical impurities and fed to the injector, where it is mixed with hydrogen gas, a water-hydrogen mixture is obtained and deoxygenated by reacting with an ion-exchange material containing a palladium catalyst, while hydrogen gas bubbles in a water-hydrogen mixture, they are crushed and completely dissolved in water using a vortex layer apparatus with ferromagnetic needles mounted rotatably under the influence of a variable th electromagnetic field.

Схема устройства для реализации каталитического способа удаления кислорода из воды, работающего по предлагаемому способу, изображена на чертеже.A diagram of a device for implementing the catalytic method for removing oxygen from water, working by the proposed method, is shown in the drawing.

Устройство содержит трубопровод исходной воды 1, фильтр механической очистки воды 2, трубопровод очищенной воды 3, инжектор 4, трубопровод 5, электролизер 6, выпрямитель 7, кислородопровод 8, трубопровод водорода 9, вихревой электромагнитный аппарат 10, электрическую сеть 11, каталитический фильтр 12, трубопровод обескислороженной воды 13.The device comprises a source water pipe 1, a mechanical water filter 2, a purified water pipe 3, an injector 4, a pipe 5, an electrolyzer 6, a rectifier 7, an oxygen pipe 8, a hydrogen pipe 9, a vortex electromagnetic apparatus 10, an electric network 11, a catalytic filter 12, deoxygenated water pipe 13.

Реализацию каталитического способа удаления кислорода из воды осуществляют в изобретении следующим образом.The implementation of the catalytic method for removing oxygen from water is carried out in the invention as follows.

Исходную воду, содержащую растворенный кислород, по трубопроводу 1 исходной воды направляют в фильтр 2, где производят ее очистку от механических примесей. По трубопроводу 3 очищенную воду подают в сопло инжектора 4, расширяют ее в сопле с увеличением скорости и снижением ее статического давления в камере смешения инжектора 4. По трубопроводу 5 часть расхода очищенной исходной воды подают в электролизер 6, питаемый постоянным током через выпрямитель 7. В электролизере 6 воду разлагают на газообразные водород и кислород. Выделившийся кислород по кислородопроводу 8 сбрасывают в атмосферу. Газообразный водород по трубопроводу водорода 9 подают в камеру смешения инжектора 4, где производят его предварительное смешение с очищенной водой и образованием в ней водородных пузырьков. В вихревом электромагнитном аппарате 10 при пропускании обрабатываемой воды через слой вращающихся ферромагнитных иголок производят мелкодисперсное дробление водородных пузырьков с завершением их растворения в воде. Индукторы вихревого электромагнитного аппарата 10 питают переменным током от электрической сети 11. Воду с растворенным в ней водородом подают в каталитический фильтр 12 и пропускают через слой высокоосновного анионита, состоящего из зерен, поверхность которых металлизирована палладием. В каталитическом фильтре 12 осуществляют каталитическую реакцию между растворенными в воде молекулами кислорода и водорода с образованием дополнительных молекул воды H2O. Прореагировавшую воду по трубопроводу обескислороженной воды 13 направляют к потребителям.The source water containing dissolved oxygen, through the pipeline 1 of the source water is sent to the filter 2, where it is purified from mechanical impurities. The purified water is fed through the pipeline 3 to the nozzle of the injector 4, it is expanded in the nozzle with an increase in speed and a decrease in its static pressure in the mixing chamber of the injector 4. Through the pipeline 5, part of the flow rate of the purified feed water is supplied to the electrolyzer 6, which is supplied with direct current through the rectifier 7. B electrolyzer 6 decompose water into gaseous hydrogen and oxygen. The released oxygen through the oxygen pipe 8 is discharged into the atmosphere. Hydrogen gas through a hydrogen pipeline 9 is fed into the mixing chamber of the injector 4, where it is pre-mixed with purified water and the formation of hydrogen bubbles in it. In a vortex electromagnetic apparatus 10, when the treated water is passed through a layer of rotating ferromagnetic needles, finely divided hydrogen bubbles are crushed with the completion of their dissolution in water. The inductors of the vortex electromagnetic apparatus 10 are supplied with alternating current from the electric network 11. Water with hydrogen dissolved in it is supplied to the catalytic filter 12 and passed through a layer of highly basic anion exchange resin consisting of grains whose surface is metallized with palladium. In the catalytic filter 12, a catalytic reaction between oxygen and hydrogen molecules dissolved in water is carried out with the formation of additional H 2 O water molecules. The reacted water is sent to the consumers via a deoxygenated water pipeline 13.

Предлагаемый каталитический способ удаления кислорода из воды позволяет:The proposed catalytic method for removing oxygen from water allows you to:

- за счет интенсификации в аппарате вихревого слоя процесса смешения в воде пузырьков инжектируемого водорода увеличить скорость и полноту их растворения в воде до получения оптимального стехиометрического состава растворенных водорода и кислорода (около 1 г H2 на 8 г O2 в одном кубическом метре воды);- due to the intensification in the vortex layer apparatus of the process of mixing bubbles of injected hydrogen in water, increase the speed and completeness of their dissolution in water to obtain the optimal stoichiometric composition of dissolved hydrogen and oxygen (about 1 g H 2 per 8 g O 2 in one cubic meter of water);

- снизить количество потребляемого водорода, упростить и удешевить установки, работающие по данному способу;- reduce the amount of hydrogen consumed, simplify and reduce the cost of the installation, working on this method;

- вырабатывать газообразный водород непосредственно в составе установок для каталитического удаления кислорода из воды путем электрохимического разложения части обрабатываемой воды на водород и кислород.- to produce gaseous hydrogen directly in the plants for the catalytic removal of oxygen from water by electrochemical decomposition of part of the treated water into hydrogen and oxygen.

Claims (1)

Каталитический способ удаления кислорода из воды, согласно которому исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, отличающийся тем, что пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля.A catalytic method for removing oxygen from water, according to which the source water is purified from mechanical impurities and fed to the injector, where it is mixed with hydrogen gas, a water-hydrogen mixture is obtained and deoxygenated by reacting with an ion-exchange material containing a palladium catalyst, characterized in that hydrogen gas bubbles in a water-hydrogen mixture are crushed and completely dissolved in water using a vortex layer apparatus with ferromagnetic needles installed with the possibility of growth under the influence of an alternating electromagnetic field.
RU2016109113A 2016-03-14 2016-03-14 Catalytic method of removing oxygen from water RU2636996C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109113A RU2636996C2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Catalytic method of removing oxygen from water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109113A RU2636996C2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Catalytic method of removing oxygen from water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016109113A RU2016109113A (en) 2017-09-14
RU2636996C2 true RU2636996C2 (en) 2017-11-29

Family

ID=59893530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109113A RU2636996C2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Catalytic method of removing oxygen from water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636996C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5725781A (en) * 1994-03-11 1998-03-10 Elf Aquitaine Production Method and catalyst for forced catalytic deoxygenation of sea water
EP1405871A1 (en) * 2001-05-30 2004-04-07 Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. Method of bonding substance to be incorporated to polymer terminal
RU2524727C2 (en) * 2012-10-31 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" Vortex layer apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5725781A (en) * 1994-03-11 1998-03-10 Elf Aquitaine Production Method and catalyst for forced catalytic deoxygenation of sea water
EP1405871A1 (en) * 2001-05-30 2004-04-07 Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. Method of bonding substance to be incorporated to polymer terminal
RU2524727C2 (en) * 2012-10-31 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" Vortex layer apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016109113A (en) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2015198608A1 (en) Reaction product manufacturing method and phase interface reaction apparatus using phase interface reaction, and secondary reaction product manufacturing method
CA2909776A1 (en) Systems and methods of making ammonia using hydrogen and nitrogen gases
JPWO2004094306A1 (en) Hydrogen generator and hydrogen generation method
CN103638800A (en) Device and method for continuously separating gas in batch by virtue of hydrate method
Wang et al. Metal-free catalytic oxidation of benzylic alcohols for benzaldehyde
RU2636996C2 (en) Catalytic method of removing oxygen from water
WO2019193605A1 (en) A process for production of nitric acid
JP2016189330A5 (en)
CN106007138A (en) Wet-method chromium alloy waste water treatment system
JP6653626B2 (en) Water treatment method and apparatus, water treatment apparatus modification method, and water treatment apparatus modification kit
CN101284656B (en) Nitric oxide gas generating device and preparation method
JP5374955B2 (en) Method for synthesizing methanol from carbon dioxide
EP2904221A1 (en) Methods for power generation from h2o, co2, o2 and a carbon feed stock
CN107011120B (en) A method for recycling carbon dioxide and water to synthesize ethanol with high selectivity
CN102745793A (en) Method for removing free chlorine from solution after cobalt electrolysis
Le et al. Optimizing dissolved gas composition in a double-bath-type sonoreactor for efficient production of ultrasonic-activated water with stable oxygen and nitrogen reactive species
Moslemi et al. Ozone mass transfer in a recirculating loop semibatch reactor operated at high pressure
RU81490U1 (en) PLANT FOR SYNTHESIS OF ULTRA-POROUS ALUMINUM OXYHYDROXIDE WITH A LAYER-FIBER NANOSTRUCTURE
RU2333156C1 (en) Method of drinking water preparation
US1252726A (en) Process and apparatus for accelerating chemical reactions.
WO2015026292A1 (en) Process and apparatus for generating hydrogen
RU2007132092A (en) METHOD FOR HYDROGEN GENERATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
AU2002353239A8 (en) Method for oxygen treatment of unsaturated carbon compounds, novel epoxy-structured material obtained by the method, apparatus for carrying out the method and a therapeutic composition using the material
CN101186285A (en) Technique for producing monoammonium phosphate by carbon ammonium method
CN118598323A (en) Wastewater treatment system and process for waste catalyst and dimethyl carbonate production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200315