RU2056685C1 - Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations - Google Patents
Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056685C1 RU2056685C1 SU5030298A RU2056685C1 RU 2056685 C1 RU2056685 C1 RU 2056685C1 SU 5030298 A SU5030298 A SU 5030298A RU 2056685 C1 RU2056685 C1 RU 2056685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- hydrogen peroxide
- generator
- singlet oxygen
- laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронике, преимущественно к химическим лазерам непрерывного действия, и может быть использовано при создании кислородно-иодных лазеров различного назначения для получения синглетного кислорода энергоносителя лазеров этого типа. The invention relates to quantum electronics, mainly to continuous chemical lasers, and can be used to create oxygen-iodine lasers for various purposes to produce singlet oxygen energy carrier of this type of laser.
В настоящее время известны способы получения синглетного кислорода для химического кислородно-иодного лазера непрерывного действия, включающие приготовление щелочного раствора пероксида водорода путем смешивания водного раствора гидроокиси щелочного металла (например, КОН) типичной концентрации 1-3 моль/л c водным раствором пероксида водорода типичной концентрации 5-10 моль/л. приготовление газообразного хлора путем перевода его из жидкой фазы в газообразную, подачу полученных реагентов в генератор синглетного кислорода и проведение в нем газожидкостной реакции хлорирования, очистку генерированного потока синглетного кислорода от примесей и подачу его на генерацию лазерного излучения (см. например, Басов Н.Г. и др. Теоретический анализ химических кислородно-иодных лазеров. Труды ФИАН, 1986, т. 171, с. 30-53; P. Avizonis (AFWL, USA); GCL Seventh international Symposium on Gas Flow Chemical Lasers. Vienna, August 22-26, 1988). Currently known methods for producing singlet oxygen for a chemical oxygen-iodine continuous laser, including the preparation of an alkaline solution of hydrogen peroxide by mixing an aqueous solution of alkali metal hydroxide (e.g. KOH) of a typical concentration of 1-3 mol / l with an aqueous solution of hydrogen peroxide of a typical concentration 5-10 mol / l. preparation of gaseous chlorine by transferring it from the liquid phase to the gaseous phase, feeding the reagents obtained to the singlet oxygen generator and conducting a gas-liquid chlorination reaction in it, purifying the generated singlet oxygen stream from impurities and supplying it to the generation of laser radiation (see, for example, N. Basov et al. Theoretical analysis of chemical oxygen-iodine lasers. Proceedings of the Lebedev Physical Institute, 1986, v. 171, pp. 30-53; P. Avizonis (AFWL, USA); GCL Seventh international Symposium on Gas Flow Chemical Lasers. Vienna, August 22 -26, 1988).
Известный способ получения синглетного кислорода, описанный в трудах ФИАН, 1986, т. 171, с. 30-53, выбран в качестве прототипа. The known method for producing singlet oxygen, described in the proceedings of the Lebedev Physical Institute, 1986, v. 171, p. 30-53, selected as a prototype.
Характерной особенностью этих способов является потребность постоянного восполнения расходуемых веществ и утилизации продуктов реакции для обеспечения непрерывной работы кислородно-иодного лазера. Так, для генерации излучения мощностью в несколько киловатт, что при современном уровне знания соответствует массовому расходу 0,3 моль/л cинглетного кислорода в генераторе лазерного излучения, в течение 8 ч непрерывной работы лазера потребность в исходных реагирующих веществах составляет не менее 612,6 кг хлора, 969,6 кг гидроокиси калия и 293,9 кг пероксида водорода. При этом расход воды на приготовление водных растворов гидроокиси щелочного металла и пероксида водорода требуемой концентрации составляет не менее 6623 кг. За это время выработано не менее 276,5 кг газообразного кислорода, а в щелочном растворе пероксида водорода накопится не менее 1288,3 кг хлорида калия и добавится не менее 311,3 кг воды, что делает невозможным дальнейшее использование этого раствора. К тому же исходные реагирующие вещества представляют собой довольно агрессивные вещества, хранение и транспортирование которых, а также обращение с которыми представляют серьезную опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды. A characteristic feature of these methods is the need for continuous replenishment of consumables and disposal of reaction products to ensure continuous operation of the oxygen-iodine laser. So, to generate radiation with a power of several kilowatts, which at the current level of knowledge corresponds to a mass flow rate of 0.3 mol / L singlet oxygen in a laser radiation generator, for 8 hours of continuous laser operation, the need for starting reactants is at least 612.6 kg chlorine, 969.6 kg of potassium hydroxide and 293.9 kg of hydrogen peroxide. At the same time, the water consumption for the preparation of aqueous solutions of alkali metal hydroxide and hydrogen peroxide of the required concentration is not less than 6623 kg. During this time, at least 276.5 kg of gaseous oxygen has been produced, and in an alkaline solution of hydrogen peroxide, at least 1288.3 kg of potassium chloride will accumulate and at least 311.3 kg of water will be added, which makes further use of this solution impossible. In addition, the initial reacting substances are quite aggressive substances, the storage and transportation of which, as well as the handling of which pose a serious danger to staff and the environment.
Известна также технологическая схема получения 5-10-нормального водного раствора пероксида водорода путем электролиза насыщенного раствора хлорида щелочного металла (например, КCl) в ванне с диафрагмой по методу катодного восстановления кислорода с последующим осаждением пероксида в водном растворе хлорида кальция CaCl2:H2O и конверсией полученного в осадке оксида кальция СаО2·8Н2О с помощью оксида углерода СО2 в водный раствор пероксида водорода и карбонат кальция СаСО3. Нейтрализация последнего хлороводородом дает возможность циклического использования оксида углерода и водного раствора хлорида кальция для процессов конверсии и осаждения пероксида соответственно. При этом в качестве побочного продукта на аноде электролизера получают газообразный хлор (см. например, Химия и технология перекиси водорода. /Под ред. Г.А. Серышева. Л. Химия, 1984, с. 53-61).There is also a known technological scheme for producing a 5-10-normal aqueous solution of hydrogen peroxide by electrolysis of a saturated solution of alkali metal chloride (for example, KCl) in a bath with a diaphragm according to the method of cathodic oxygen reduction, followed by precipitation of peroxide in an aqueous solution of calcium chloride CaCl 2 : H 2 O and the conversion of the precipitated calcium oxide CaO 2 · 8H 2 O using carbon monoxide CO 2 into an aqueous solution of hydrogen peroxide and calcium carbonate CaCO 3 . Neutralization of the latter with hydrogen chloride allows the cyclic use of carbon monoxide and an aqueous solution of calcium chloride for the conversion and precipitation of peroxide, respectively. In this case, chlorine gas is obtained as a by-product at the anode of the electrolyzer (see, for example, Chemistry and technology of hydrogen peroxide. / Under the editorship of GA Seryshev. L. Chemistry, 1984, pp. 53-61).
В качестве способа приготовления реагентов для газожидкостной реакции хлорирования в генераторе синглетного кислорода известная технологическая схема обладает избыточными процессами, предназначенными для выделения из электролита водного раствора пероксида водорода, и вырабатывает только два из трех требуемых реагента, а именно водный раствор пероксида водорода и газообразный хлор. Кроме того, процесс нейтрализации карбоната кальция СаСО3 требует постоянного восполнения хлороводорода, т.е.сохраняет потребность расходуемого вещества с агрессивными свойствами.As a method of preparing reagents for a gas-liquid chlorination reaction in a singlet oxygen generator, the known technological scheme has redundant processes for extracting an aqueous solution of hydrogen peroxide from an electrolyte, and produces only two of the three required reagents, namely, an aqueous solution of hydrogen peroxide and gaseous chlorine. In addition, the process of neutralizing calcium carbonate CaCO 3 requires constant replenishment of hydrogen chloride, i.e. saves the need for consumables with aggressive properties.
При разработке способа получения синглетного кислорода стояла задача создания экологически чистого химического лазера непрерывного действия с обеспечением экономии исходных реагирующих веществ и сокращения количества отработанных веществ. When developing a method for producing singlet oxygen, the task was to create an environmentally friendly chemical continuous-wave laser with the aim of saving initial reactants and reducing the amount of waste substances.
Сущность изобретения заключается в том, что способ получения синглетного кислорода, включающий приготовление щелочного раствора пероксида водорода и газообразного хлора, подачу полученных реагентов в генератор синглетного кислорода, проведение газожидкостной реакции хлорирования, очистку генерированного потока от примесей и подачу его на генерацию лазерного излучения, может быть механизирован таким образом, что на основании механизма получения синглетного кислорода, лежащего в основе газожидкостной реакции хлорирования щелочного раствора пероксида водорода, который можно представить уравнением
HO
O
или
O ореде);
или
HO
HO
O
or
O about rede);
or
HO
Реализация изобретения по предложенной совокупности признаков позволяет перерабатывать продукты газожидкостной реакции хлорирования щелочного раствора пероксида водорода в исходные реагенты, образуя, таким образом, замкнутую систему движения компонентов реакции, что обеспечивает экономию исходных реагирующих веществ и экологическую чистоту химического лазера непрерывного действия. The implementation of the invention according to the proposed set of features allows you to process the products of the gas-liquid reaction of chlorination of an alkaline solution of hydrogen peroxide into the starting reagents, thus forming a closed system of movement of the reaction components, which saves the starting reactants and the ecological purity of a continuous chemical laser.
Новый результат, полученный предложенной совокупностью признаков, не достигнут ни одним из известных способов, выявленных при анализе уровня техники. A new result obtained by the proposed combination of features has not been achieved by any of the known methods identified in the analysis of the prior art.
Способ иллюстрируется принципиальной схемой движения исходных реагентов газожидкостной реакции хлорирования и ее продуктов в химическом кислородно-иодном лазере непрерывного действия, представленной на чертеже. The method is illustrated by the basic motion scheme of the starting reagents of the gas-liquid chlorination reaction and its products in a continuous oxygen-iodine chemical laser, shown in the drawing.
Кислородно-иодный лазер содержит устройство 1 заправки, электролизер 2, генератор 3 синглетного кислорода, устройство 4 дозирования хлора, сепаратор 5 водяного пара, генератор 6 лазерного излучения, сепаратор 7 иода. The oxygen-iodine laser contains a refueling device 1, an
Способ получения синглетного кислорода реализуют следующим образом. The method of producing singlet oxygen is implemented as follows.
Через устройство 1 заправки в систему циркуляции электролита, включающую в себя электролизер 2 и генератор 3 синглетного кислорода, заливают (в установившемся режиме доливают) требуемое количество дистиллированной воды, а насадку электролизера 2 наполняют (в установившемся режиме пополняют) определенным количеством мелкодисперсного кристаллического хлорида щелочного металла. С помощью насоса генератора 3 синглетного кислорода начинают прокачивать через систему циркуляции электролита дистиллированную воду, которая в теплообменнике генератора синглетного кислорода приобретает установленную для щелочного раствора пероксида водорода температуру, а затем в насадке на входе в электролизер 2 происходит ее насыщение соответствующим количеством хлорида щелочного металла. После достижения раствором требуемой степени насыщения на электролизер 2 подают электрическое напряжение, а на его катод кислородсодержащий газ, например атмосферный воздух или кислород из баллона. После выхода электролизера 2 на установившийся режим работы включают устройство 4 дозирования хлора, и хлор начинает поступать в генератор синглетного кислорода. Включают систему подачи синглетного кислорода, который после очистки в сепараторе 5 водяного пара, гашения на иоде в генераторе 6 лазерного излучения и очистки в сепараторе 7 иода начинает поступать на катод электролизера 2, обогащая кислородсодержащий газ. По достижении потоком синглетного кислорода требуемого уровня включают подачу газообразного иода в генератор лазерного излучения, в котором возникает процесс лазерного излучения. Through the refueling device 1, the required amount of distilled water is poured (in the steady state) into the electrolyte circulation system, which includes the
Использование предлагаемого способа получения синглетного кислорода позволит создать химический кислородно-иодный лазер непрерывного действия в экологически чистом исполнении, для питания которого в установившемся режиме необходима только электроэнергия, а для вывода на этот режим дополнительно необходимы хлорид щелочного металла и дистиллированная вода. Using the proposed method for producing singlet oxygen, it will be possible to create a continuous oxygen-iodine chemical laser in an environmentally friendly design, which requires only electricity in the steady state, and alkali metal chloride and distilled water are additionally required for this mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5030298 RU2056685C1 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5030298 RU2056685C1 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2056685C1 true RU2056685C1 (en) | 1996-03-20 |
Family
ID=21598367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5030298 RU2056685C1 (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056685C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105776144A (en) * | 2014-12-17 | 2016-07-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Two phase transfer system-based singlet state oxygen generation method |
-
1992
- 1992-03-02 RU SU5030298 patent/RU2056685C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
P.Avizonis. GCL Seventh International Symposium on Gas Flow Chemical Lasers. Vienna, August, 22-26, 1988. Басов Н.Г. и др. Теоретический анализ химических кислородно-иодных лазеров, Труды ФИАН, 1986, т.171, с.30-53. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105776144A (en) * | 2014-12-17 | 2016-07-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Two phase transfer system-based singlet state oxygen generation method |
CN105776144B (en) * | 2014-12-17 | 2018-03-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | A kind of creating singlet oxygen production method based on two phase transfer systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4337126A (en) | Electrolysis of carbonates to produce hydroxides | |
US6562225B2 (en) | Chemical oxygen-iodine laser with electrochemical regeneration of basic hydrogen peroxide and chlorine | |
GB2316091A (en) | Electrolytic treatment of aqueous salt solutions | |
US3763006A (en) | Process for producing chlorine dioxide | |
RU2056685C1 (en) | Method for production of oxygen with single spectral line for chemical laser with continuous operations | |
US9297082B2 (en) | Process for synthesis of calcium oxide | |
KR0148248B1 (en) | Process for producing chlorine dioxide | |
ES2105057T3 (en) | METHOD FOR ELECTROLYZING AN AQUEOUS SOLUTION OF ALCALINE CHLORIDE. | |
RU2108413C1 (en) | Method for production of aqueous acidified solution containing chlorate ions, method for electrochemical treatment of aqueous solution of mixture of salts of alkali metals, method for production of chlorine dioxide | |
US6884337B2 (en) | Production of basic hydrogen peroxide for chemical oxygen-iodine laser devices | |
US6674781B1 (en) | Method and system for fueling a closed cycle chemical oxygen iodine laser | |
US7195740B2 (en) | Treatment of chloralkali feeds containing hydrogen peroxide and base | |
US3535215A (en) | Method for operating electrolytic cells | |
Vetrovec | Electrochemical production of basic hydrogen peroxide and chlorine for use in chemical oxygen-iodine laser | |
JP7463323B2 (en) | System and method for fixing carbon dioxide by seawater electrolysis | |
US20220170171A1 (en) | Electrochemical method, apparatus and system with improved production efficiency and co2 sequestration | |
JPS5851882B2 (en) | Kasanka Isono Seihou | |
KR100353437B1 (en) | Heavy water (d2o) separation method using photoexcitation and electrolysis | |
JP2769975B2 (en) | Regeneration method of waste liquid of excited oxygen generator | |
KR820000613B1 (en) | Process for the electrolysis of sodium chloride | |
RU2154125C1 (en) | Sodium chlorate production process | |
RU2127331C1 (en) | Method of producing calcium dithionite | |
RU2236485C1 (en) | Method for preparing chlorine dioxide | |
US3312608A (en) | Electrolytic process for preparing d-ribose | |
JP2023056838A (en) | fuel cell system |