RU2186034C1 - Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing - Google Patents
Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186034C1 RU2186034C1 RU2001114609/12A RU2001114609A RU2186034C1 RU 2186034 C1 RU2186034 C1 RU 2186034C1 RU 2001114609/12 A RU2001114609/12 A RU 2001114609/12A RU 2001114609 A RU2001114609 A RU 2001114609A RU 2186034 C1 RU2186034 C1 RU 2186034C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- vessel
- freezing
- ice
- desalting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии очистки и обессоливания воды, растворов солей в промышленности и быту, а также может быть использовано для очистки питьевой воды, промышленных стоков. The invention relates to a technology for purification and desalination of water, salt solutions in industry and at home, and can also be used to purify drinking water, industrial effluents.
Вымораживание можно проводить в конусообразных сосудах, расширяющихся кверху, либо в наклонно расположенной, вращающейся вокруг своей оси колбе. Для получения фазы концентрата и обессоленной жидкости используют также метод зонной плавки [Стадник А.С., Дедков Ю.М. Вымораживание как метод концентрирования примесей в водах. /Химия и технология воды. 1981. Т.3. 3. С. 227-233] . Автор работы [Пучко В.И. Новый способ опреснения воды методом вымораживания. /Гидротехника и мелиорация. 1949. 3. С.46-55] рекомендует намораживать ледяные бурты, при последующем плавлении которых получают опресненную воду. Физико-химические процессы, происходящие при опреснении вымораживанием и плавлением льда, описаны в работе [Митин М.Ф. Опреснение воды методом естественного вымораживания. /Гидротехника и мелиорация. 1963. 2. С. 20-27]. Freezing can be carried out in cone-shaped vessels, expanding upward, or in an oblique bulb that rotates around its axis. To obtain the phase of the concentrate and desalted liquid, the zone melting method is also used [Stadnik AS, Dedkov Yu.M. Freezing as a method of concentration of impurities in water. / Chemistry and technology of water. 1981. T. 3. 3. S. 227-233]. The author of the work [Puchko V.I. A new way to desalinate water by freezing. / Hydrotechnics and land reclamation. 1949. 3. P.46-55] recommends freezing ice piles, during subsequent melting of which receive desalinated water. Physico-chemical processes that occur during desalination by freezing and melting ice are described in [Mitin M.F. Desalination of water by natural freezing. / Hydrotechnics and land reclamation. 1963. 2. S. 20-27].
В заявке [Способ получения талой воды и генератор талой воды. Заявка 97100446/13. Россия. МПК6 C 02 F 1/22 / Кузнецов Э.С., Соловьев Е.Ф. Заявл. 14.01.97., опубл. 10.11.98 г. Бюлл. 31] предлагается комбинированный способ, отличающийся тем, что процесс замораживания воды и оттаивания льда осуществляется частично и попеременно в двух емкостях. Способ сложен в аппаратурном и технологическом содержании.In the application [Method for producing melt water and a generator of melt water. Application 97100446/13. Russia. IPC 6 C 02
Более простой комбинированный способ, наиболее близкий предлагаемому в данной заявке, предложен в патенте [Способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием /Пат. 2077160. Сосновский А.В., Ивлев С.А., Самойлов B.C., Герман В. В. Заявка 94011389/26. Заявл. 01.04.94 г., опубл. 10.04.97 г]. В этом патенте описан способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием, заключающийся в ее замораживании, дроблении льда и его таянии, отличающийся тем, что замораживание льда ведут до 70-90% объема воды, таяние льда осуществляют при теплоизоляции его боковых и нижних поверхностей до образования 30-55% от объема льда талого стока с последующим его удалением. Оставшийся чистый лед плавят полностью и получают 15-60% чистой воды от первоначально взятого ее объема на опреснение. A simpler combined method closest to that proposed in this application is proposed in the patent [Method for improving the quality of drinking water by freezing / Pat. 2077160. Sosnovsky A.V., Ivlev S.A., Samoilov B.C., German V.V. Application 94011389/26. Claim 04/01/94, publ. 04/10/97 g]. This patent describes a method for improving the quality of drinking water by freezing, which consists in freezing, crushing and melting ice, characterized in that ice is frozen up to 70-90% of the water volume, ice melting is carried out by thermal insulation of its side and lower surfaces to form 30 -55% of the volume of ice melt runoff with its subsequent removal. The remaining pure ice is melted completely and 15-60% of pure water from its originally taken volume for desalination is obtained.
Недостатки метода:
1. Необходимо контролировать степень замораживания, что в естественных условиях (когда температура воздуха и скорость ветра изменяются) вести затруднительно.The disadvantages of the method:
1. It is necessary to control the degree of freezing, which is difficult under natural conditions (when air temperature and wind speed change).
2. Необходимо дробление льда. 2. It is necessary to crush ice.
3. Необходим контроль степени плавления льда в условиях его теплоизоляции. 3. It is necessary to control the degree of melting of ice in the conditions of its thermal insulation.
4. Относительно низкий выход (15-60%) чистой воды. 4. Relatively low yield (15-60%) of pure water.
Предлагается свободный от этих недостатков способ улучшения качества воды. Способ основан на том, что при замораживании воды в цилиндрическом сосуде (отвод тепла осуществлялся извне) слой льда растет от стенок к центру сосуда. При этом вначале вымерзает чистая вода, а жидкость, оставшаяся внутри ледяной зоны, постепенно концентрируется по растворенным компонентам коллоидам и взвесям. В результате этого рассол, образующийся в ходе постепенного концентрирования, сосредоточивается в осевой зоне и замерзает последним. Зона концентрирования после полного промораживания жидкости обычно отчетливо видна невооруженным глазом: при окрашенных примесях внутри виден дендритный ствол в виде "морковки", а при неокрашенных примесях образуется молочно-белый ствол. Если процесс таяния льда осуществляют от центра к периферии, то в первых порциях жидкости вытечет рассол, а затем будет плавиться чистый лед. A method for improving water quality that is free of these disadvantages is proposed. The method is based on the fact that when freezing water in a cylindrical vessel (heat was removed from the outside), the ice layer grows from the walls to the center of the vessel. In this case, at first clean water freezes, and the liquid remaining inside the ice zone gradually concentrates on the dissolved components of colloids and suspensions. As a result of this, the brine formed during gradual concentration is concentrated in the axial zone and freezes last. The concentration zone after complete freezing of the liquid is usually clearly visible to the naked eye: with colored impurities, a dendritic trunk in the form of a “carrot” is visible inside, and with unpainted impurities a milky-white trunk is formed. If the process of ice melting is carried out from the center to the periphery, then brine will flow out in the first portions of the liquid, and then pure ice will melt.
Для подтверждения вышеизложенного проведены следующие эксперименты. В стандартный пластиковый сосуд вместимостью 1,5 л заливали 1,3 л водопроводной воды и погружали в воду трубчатый электрический нагреватель так, чтобы он располагался по всей высоте оси сосуда. To confirm the above, the following experiments were carried out. 1.3 l of tap water was poured into a standard plastic vessel with a capacity of 1.5 l and a tubular electric heater was immersed in water so that it was located along the entire height of the axis of the vessel.
Схематически конструкция устройства показана на фиг.1, где приведен источник питания нагревателя 1, сосуд в виде бутылки 2, осевой нагреватель 3 и место для сливного отверстия 4. Трубчатый электрический нагреватель (фиг.2) представлял собой запаянную с одного конца кварцевую трубку 1 внешним диаметром 8 мм, в которую помещалась трубка 2 диаметром 4 мм, на внешнюю поверхность которой была намотана нихромовая спираль 3 в качестве нагревателя. Schematically, the design of the device is shown in figure 1, which shows the power source of the
При замораживании воды сосуд находился неподвижно в вертикальном положении. Таким образом, нагреватель оказывался вмороженным в осевой зоне ледяной були. Затем в центре дна сосуда горячей металлической трубкой прорезали отверстие, закрепляли его вертикально и под отверстие в дне сосуда устанавливали пробоотборный сосуд. Нагреватель подключали к вариатору переменного напряжения и при темно-красном калении спирали производили оттаивание, отбирая последовательно порции жидкости по 50-70 мл. В качества меры суммарного солесодержания порций воды использовали удельную электропроводность. Зависимость удельной электропроводности талой воды от объема вытаявшей жидкости представлена на фиг.3. Из фиг.3 видно, что при вымораживании первых порций жидкости объемом 200-250 мл удаляется загрязненная часть льда, оставшийся лед плавят в любом режиме и получают 1150-200 мл очищенной воды. Таким образом, выход очищенной воды составляет 82-86% от первоначально взятого ее объема. Так при замораживании и оттаивании 1,4 л водопроводной воды с удельной электропроводностью 297 мкС/см было получено 1200 мл воды с удельной электропроводностью 180 мкС/см. В данном примере степень очистки составила 39,6%. Для вытаивания рассола из сосуда емкостью 1,5 л требуется 20-25 мин, скорость плавления оставшегося очищенного льда будет зависеть от температурного режима плавления. Для полного растапливания льда из сосуда такой же емкости при постоянно включенном нагревателе требуется около 1,5 ч. Эксперименты были повторены нами несколько раз и указанные выше результаты отчетливо воспроизводились. When freezing water, the vessel was motionless in an upright position. Thus, the heater turned out to be frozen in the axial zone of the ice boule. Then, a hole was cut in the center of the bottom of the vessel with a hot metal tube, it was fixed vertically, and a sampling vessel was installed under the hole in the bottom of the vessel. The heater was connected to an alternating voltage variator and, with a dark red heat of the spiral, thawing was performed, sequentially taking 50-70 ml portions of liquid. As a measure of the total salt content of portions of water, specific electrical conductivity was used. The dependence of the conductivity of melt water on the volume of the melted liquid is presented in figure 3. Figure 3 shows that when freezing the first portions of a liquid with a volume of 200-250 ml, the contaminated part of the ice is removed, the remaining ice is melted in any mode and 1150-200 ml of purified water is obtained. Thus, the yield of purified water is 82-86% of its originally taken volume. So, when freezing and thawing 1.4 L of tap water with a specific electrical conductivity of 297 μS / cm, 1200 ml of water with a specific electrical conductivity of 180 μS / cm was obtained. In this example, the degree of purification was 39.6%. It takes 20-25 minutes to melt the brine from a vessel with a capacity of 1.5 l, the melting rate of the remaining purified ice will depend on the melting temperature. It takes about 1.5 hours to completely melt ice from a vessel of the same capacity with the heater constantly on. We repeated the experiments several times and the above results were clearly reproduced.
Такие же закономерности наблюдаются при замораживании и плавлении растворов солей. На рисунках 4-7 представлены кривые осевого плавления льда для растворов КNО3 с начальной удельной электропроводностью 1,13 мС/см (фиг. 4), MgSO4 с начальной удельной электропроводностью 3,2 мС/см (фиг.5), BaCl2 с начальной удельной электропроводностью 1,8 мС/см (фиг.6) и FeCl3 с начальной удельной электропроводностью 133 мкС/см (фиг.7). Как видно из фиг. 4-7, все кривые однотипны и подобны кривой для водопроводной воды (фиг.3). Таким образом, и для растворов солей после осевого вытаивания 200-250 мл жидкости (при первоначальном замороженном объеме 1300 мл) получают 1150-1200 мл частично обессоленного раствора.The same patterns are observed during freezing and melting of salt solutions. Figures 4-7 show the axial melting curves of ice for KNO 3 solutions with an initial specific conductivity of 1.13 mS / cm (Fig. 4), MgSO 4 with an initial specific conductivity of 3.2 mS / cm (Fig. 5), BaCl 2 with an initial specific conductivity of 1.8 mS / cm (FIG. 6) and FeCl 3 with an initial specific conductivity of 133 μS / cm (FIG. 7). As can be seen from FIG. 4-7, all the curves are of the same type and are similar to the curve for tap water (figure 3). Thus, for salt solutions, after axial melting of 200-250 ml of liquid (with an initial frozen volume of 1300 ml), 1150-1200 ml of partially desalted solution are obtained.
Предлагаемый способ можно с равным успехом использовать и для концентрирования растворов солей, так как при осевом плавлении льда получают концентрат и обессоленную жидкость. Для повышения степени обессоливания или концентрирования процесс повторяют, используя соответственно частично обессоленную фазу или концентрат. The proposed method can equally well be used for concentration of salt solutions, since axial melting of ice produces a concentrate and desalted liquid. To increase the degree of desalination or concentration, the process is repeated using a correspondingly partially desalted phase or concentrate.
Описанные выше закономерности распределения солей при осевом плавлении льда наблюдаются тогда, когда замораживание жидкости в сосуде идет от периферии к центру. Для обеспечения этого необходимо, чтобы отношение высоты сосуда к его диаметру составляло не менее 2.2 The above-described regularities of the distribution of salts during axial melting of ice are observed when the freezing of the liquid in the vessel goes from the periphery to the center. To ensure this, it is necessary that the ratio of the height of the vessel to its diameter be at least 2.2
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114609/12A RU2186034C1 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114609/12A RU2186034C1 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2186034C1 true RU2186034C1 (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=20250161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001114609/12A RU2186034C1 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186034C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100347095C (en) * | 2006-03-28 | 2007-11-07 | 天津大学 | Apparatus and method for sprinkling and desalting sea ice |
US9458030B2 (en) | 2013-08-13 | 2016-10-04 | S.G.B.D. Technologies Ltd. | Methods of desalination and rinsing, and systems therefor |
EA025715B1 (en) * | 2013-07-10 | 2017-01-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" | Method for water purification |
-
2001
- 2001-05-28 RU RU2001114609/12A patent/RU2186034C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100347095C (en) * | 2006-03-28 | 2007-11-07 | 天津大学 | Apparatus and method for sprinkling and desalting sea ice |
EA025715B1 (en) * | 2013-07-10 | 2017-01-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" | Method for water purification |
US9458030B2 (en) | 2013-08-13 | 2016-10-04 | S.G.B.D. Technologies Ltd. | Methods of desalination and rinsing, and systems therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11254589B2 (en) | Systems and methods for separating surface materials from a fluid using acoustic pressure shock waves | |
RU2393996C1 (en) | Method of purifying water and apparatus for realising said method | |
Rahman et al. | Freezing‐melting process and desalination: I. Review of the state‐of‐the‐art | |
Moharramzadeh et al. | Parametric study of the progressive freeze concentration for desalination | |
JP2002507935A (en) | Purification of water by gas hydrate | |
RU2186034C1 (en) | Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing | |
RU2432320C2 (en) | Water treatment apparatus | |
RU2186033C1 (en) | Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing | |
WO2010087731A1 (en) | Water purification method and a device for carrying out said method | |
BRPI0621079A2 (en) | method for making silicon suitable for solar, silicon disc and solar cell applications | |
KR20070100981A (en) | Method for the treatment of wastewater using freeze concentration | |
RU83068U1 (en) | WATER TREATMENT UNIT | |
RU2404132C2 (en) | Water purification method | |
RU2404131C2 (en) | Method and device for purifying water | |
RU2820313C1 (en) | Water treatment method | |
RU2509514C1 (en) | Device for liquid food products concentration | |
JPH10267477A (en) | Pure ice making system | |
Ahmad et al. | Solid layer freeze crystallization processes for desalting saline waters | |
SU1613435A1 (en) | Method of purifying waste water from petroleum products | |
RU2142914C1 (en) | Method of cleaning water by freezing it and device for realization of this method | |
RU61704U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING WATER BY FREEZING | |
RU85468U1 (en) | WATER TREATMENT DEVICE | |
CN101626981A (en) | The reactor and the method that are used for removing the calcium of water and remove pollutent simultaneously | |
Rashid et al. | Progressive Freeze Concentration for Leachate Treatment using Vertical Finned Crystallizer | |
CN214936732U (en) | Improvement type sewage desalination integrated system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 34-2004 |