Способ насыщения воды молекулярным кислородом

02 1/74 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ НАСЫЩЕНИЯ ВОДЫ МОЛЕКУЛЯРНЫМ КИСЛОРОДОМ(71) Заявители Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов(73) Патентообладатели Центральный научноисследовательский институт комплексного использования водных ресурсов Производственное объединение Минсккрахмалпром(57) Способ насыщения воды молекулярным кислородом, отличающийся тем, что воду пропускают через колонки, заполненные крупно-дисперсным кремнем с размерами частиц 1-5 мм, при температуре 10-11,5 С и давлении окружающего воздуха.(56) 1. Яковлев С.В., Карелин , Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных мероприятий. - М. Стройиздат, 1990. - С. 510. 2. Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л. Гидрометеорологическое издательство, 1970. - С. 443. 3. А.с. СССР 1567620, МПК С 12 Н 1/22, 1990. 4. А.с. СССР 2030363, МПК 02 7/00, 1/72, 1995 (прототип). 5. Олодовский П.П., Берестова И.Л. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. . ЯМР-спектроскопические исследования//Инженерно-физический журнал. - 1992, Т. 62. -6. - С. 853-858. 6. Олодовский П.П. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. . ИК-спектроскопические исследования//Инженерно-физический журнал. - 1992. - Т. 62. -6. - С. 859-865. 7. Олодовский П.П. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. . Определение зависимостей 1/101 (/М),2 . Оценка влияния изменения валентного углав молекуле воды на растворимость веществ в воде//Инженерно-физический журнал. - 1992. - Т. 63. -1. - С. 80-87. Предлагаемое изобретение относится к водоподготовке в пищевой промышленности, в промышленности производства лекарственных препаратов, в коммунальном хозяйстве. Известны различные способы насыщения воды молекулярным кислородом, например использование каскадной системы аэрации для насыщения очищенных сточных вод. Одним из вариантов каскадных систем могут быть водосливы с гидравлическим прыжком в нижнем бъефе. Переход уровня на каждой ступени каскада должен быть не более 0,55 м при критическом положении прыжка. На каждой ступени можно получить до 20 снижения дефицита кислорода в поступающей воде. Для насыщения кислородом очищенных сточных вод до требуемой концентрации 6 мг/л достаточно трехпяти ступеней каскада водослива 1. Известны способы увеличения растворимости различных газов в воде путем увеличения давления и уменьшения температуры системы. Согласно известному закону Генри, растворимость газов увеличивается пропорционально увеличению давления, а понижение температуры на 1 приводит к увеличению содержания молекулярного кислорода в воде на 22. Известно техническое решение накопления молекулярного кислорода в алкогольных напитках с целью повышения органолептических свойств готового продукта, когда регулируемые введения кислорода проводят через газоселективный полимерный материал, размещенный в системе газ-жидкость, при соотношении площади материала к объему напитка 8 х 10-612 х 10-4 м 2 к 1 м 3 3. Наиболее близким техническим решением является способ насыщения воды газом путем подачи в нее жидкости, насыщенной этим газом при парциальном давлении его в насыщенной воде. В качестве жидкости используют жидкое фторорганическое соединение 4. Первый способ не может быть использован при производстве продуктов питания или лекарственных препаратов, так как потребует громоздких дополнительных устройств в технологической цепочке. Второй способ обусловит резкое увеличение стоимости конечного продукта из-за значительных энергетических затрат. Третий способ связан с использованием дополнительных устройств (газоселективный полимерный материал) и дополнительных энергетических затрат, связанных с вдуванием воздуха или кислорода в напиток. Недостатком известного способа 4 является то, что вода может загрязняться подаваемой жидкостью (в частности, фторорганическим соединением), а это обстоятельство исключает использование такой воды в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Кроме того, известный способ усложняет процесс, так как в начале необходимо насытить жидкость газом, а затем смешать ее с водой. Наконец, фторорганическое соединение является дорогим. Предлагаемый способ во многих практических его приложениях лишен указанных недостатков прототипа. Способ насыщения воды молекулярным кислородом заключается в пропускании воды через колонны, заполненные крупно-дисперсным кремнем с размерами частиц до 1-5 мм. Фильтрование воды происходит при температуре 10-11,5 С и давлении окружающего воздуха. Этот способ используется с 1993 г. в технологической цепочке при производстве ряда сортов водок на ПО Минсккрахмалпром. 3093 1 В таблице приведены результаты определения содержания молекулярного кислорода в воде до и после ее фильтрации через колонны, заполненные кремнем в разный период времени, в различных технологических процессах водоподготовки. Данные об изменении содержания молекулярного кислорода в воде в результате фильтрации воды через колонны, заполненные кремнем Технологический Дата процесс, где используется проведения опытов водоподготовка с применением кремня При 23.10.96 производстве 24.10.96 водок 29.10.96 Кристалл-100,30.10.96 Кристалл 31.10.96 Люкс на 21.11.98 ПО Минск 22.02.99 крахмалпром 01.03.99 02.12.98 При производстве пива на крахмальном заводе, (г. Снов, ПО Минсккрахмалпром Водопроводная вода в лабо- 11.12.98 ратории ЦНИИКИВР (г. Минск) Температура Содержание кислорода в воде, мг/л воды, С до фильтрации через после фильтрации через коколонны, заполнен- лонны, заполненные кремнем ные кремнем 10,7 5,76 6,54 10,0 5,00 6,68 10,8 4,40 5,71 10,0 5,46 6,82 10,0 5,90 6,70 10,5 9,23 11,06 10,8 9,00 10,90 10,2 9,90 10,60 8,30 5,00 11,5 Теория процесса, обуславливающая накопление молекулярного кислорода в воде, частично опубликована 5, 6, 7. При взаимодействии молекул воды с поверхностью кремня происходит перенос электронного заряда на адсорбированную молекулу воды. В результате обмена адсорбированных молекул с молекулами в объеме в поровом пространстве создается измененная структура жидкой воды. Молекула воды в такой жидкой воде 5, 6, 7 обладает большим валентным углом, меньшей длиной водородных связей и большей энергией водородных связей между соседними молекулами воды. Отсюда происходит увеличение энергии водородных связей между молекулами воды и молекулярным кислородом, то есть возникают условия накопления (абсорбции) молекулярного кислорода в воде, контактирующей с кремнем. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3