RU2390491C2 - Method and installation for production of light water - Google Patents

Method and installation for production of light water Download PDF

Info

Publication number
RU2390491C2
RU2390491C2 RU2007117031/15A RU2007117031A RU2390491C2 RU 2390491 C2 RU2390491 C2 RU 2390491C2 RU 2007117031/15 A RU2007117031/15 A RU 2007117031/15A RU 2007117031 A RU2007117031 A RU 2007117031A RU 2390491 C2 RU2390491 C2 RU 2390491C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
membrane
filter element
group
light
Prior art date
Application number
RU2007117031/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007117031A (en
Inventor
Сергей Павлович Соловьев (RU)
Сергей Павлович Соловьев
Original Assignee
Вудфорд Ассошиэйтс Лимитэд
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 Вудфорд Ассошиэйтс Лимитэд filed Critical Вудфорд Ассошиэйтс Лимитэд
Priority to RU2007117031/15A priority Critical patent/RU2390491C2/en
Priority to PCT/RU2007/000721 priority patent/WO2008136701A1/en
Publication of RU2007117031A publication Critical patent/RU2007117031A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2390491C2 publication Critical patent/RU2390491C2/en

Links

Images

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

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention may be used in food industry, cosmetics, perfumery, medicine, agriculture and housing and communal services, industry. Installation consists of separate reservoir 1 for storage of initial water, pump 2 for supply for initial water in filtering element 3, product reservoir 7 and controller of flow 6 in the form of laminar resistance. Prior to delivery to installation, water is exposed to preliminary cleaning from mechanical admixtures, softening, deironing, removal of organics. In body of filtering element 3 water flow V with concentration of 1H216O, equal to C, is passed along axis of membrane 4. Under action of pressure from 0.1 to 30 bar part of water with volume V1 passes through membrane 4 and in the form of light highly clean water 1H216O with concentration C1 is sent to product reservoir 7. The second flow of water with volume V2 moves along membrane 4, flushing and regenerating it, then arrives to drain 5 in the form of treated water, passing via controller of flow ratio 6. At the same time V=V1+V2 and C1>C. Produced volume of light water V1 makes from 0.05 to 0.8 from common volume V of initial water that arrived for filtration. Content C1 of light molecules 1H216O in produced light water makes at least 99.734% of overall amount of H2O, concentration of 17O in produced light water makes not more than 372 ppm, and concenttration of 18O in produced light water makes not more than 1960 ppm.
EFFECT: invention makes it possible to produce light highly clean water without application of additional reagents and dissolvents, to minimize phase transitions, to increase energy savings with observation of ecological norms.
60 cl, 10 tbl, 2 dwg, 8 ex

Description

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 бóльшим содержанием легких молекул 1Н216О.The invention relates to a method and apparatus for purifying water from impurities in the form of water molecules containing heavy isotopes of hydrogen and oxygen, and more particularly, to a method and apparatus for producing light, high purity water with a higher content of light molecules 1 H 2 16 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 Н2О. 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 [«Пищевая химия». Под ред. Нечаева А.П. Санкт-Петербург, из-во «ГИОРД», 2003 г]. Присутствие в воде избыточного количества тяжелых изотопов негативно влияет на живые организмы [Kushner D.J., Baker F., Dunstall T.G. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1999, Feb. 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, due to "GIORD", 2003]. The presence in water of an excessive amount of heavy isotopes negatively affects living organisms [Kushner D.J., Baker F., Dunstall T.G. Can. J. Physiol. 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 Н2О состоит из двух химических элементов - водорода Н и кислорода О. В свою очередь каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов [Глинка. «Общая химия». Из-во «Химия», 1975 г].It is well known that the 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". From "Chemistry", 1975].

В дальнейшем в тексте:Further in the text:

понятие «водород» (буквенное обозначение: Н) подразумевает под собой химический элемент как совокупность всех возможных изотопов водорода;the concept of "hydrogen" (letter designation: H) means a chemical element as a set of all possible hydrogen isotopes;

понятие «кислород» (буквенное обозначение: О) подразумевает под собой химический элемент как совокупность всех возможных изотопов кислорода;the concept of “oxygen” (letter designation: O) means a chemical element as a set of all possible oxygen isotopes;

понятие «вода» подразумевает под собой любую реальную воду, в том числе природную или полученную промышленным способом, представляющую собой смесь Н2О и большого числа различных веществ, в виде механических примесей, растворенных газов, солей, биологических примесей и т.д., подлежащих или не подлежащих удалению в зависимости от дальнейшего применения воды;the concept of "water" means any real water, including natural or industrial-produced 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 to be removed depending on the further use of water;

буквенное обозначение Н2О подразумевает под собой совокупность всех возможных изотопных разновидностей молекул воды, образованных изотопами химических элементов - водорода Н и кислорода О.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:Hydrogen in nature is represented by stable non-radioactive isotopes:

- протием (буквенное обозначение 1Н);- protium (letter designation 1 N);

- дейтерием (буквенное обозначение 2Н, историческое обозначение D, далее по тексту используются буквенные обозначения D либо равнозначное 2Н).- deuterium (letter designation 2 N, historical designation D, hereinafter referred to as letter designations D or equivalent 2 N).

Кислород, в свою очередь, представлен тремя стабильными нерадиоактивными изотопами:Oxygen, in turn, is represented by three stable non-radioactive isotopes:

- кислородом-16 (буквенное обозначение 16О);- oxygen-16 (letter designation 16 O);

- кислородом-17 (буквенное обозначение 17О);- oxygen-17 (letter designation 17 O);

- кислородом-18 (буквенное обозначение 18О).- oxygen-18 (letter designation 18 O).

Данное изобретение касается только вышеперечисленных стабильных, нерадиоактивных изотопов, так как присутствие в воде, используемой для нужд человека, радиоактивных элементов недопустимо.This invention relates only to the above stable, non-radioactive isotopes, since the presence in the water used for human needs, radioactive elements is unacceptable.

Стабильные изотопы водорода со стабильными изотопами кислорода образуют 9 изотопных разновидностей молекул воды, а именно: 1Н216О, 1Н217О, 1Н218О, 1HD16O, 1HD17O, 1HD18O, D16O, D17O, D18O. В количественном отношении основная масса воды природных источников представлена молекулами 1Н216О, состоящими из легких изотопов 1Н и 16О. Количество молекул воды, содержащих тяжелые изотопы D, 17О, 18О, зависит от концентрации указанных изотопов, которая в природной воде колеблется в пределах, зафиксированных в основных стандартах изотопного состава гидросферы SMOW и SLAPStable hydrogen isotopes with stable oxygen isotopes form 9 isotopic varieties of water molecules, namely: 1 H 2 16 O, 1 H 2 17 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. In quantitative terms, the bulk of the water of natural sources is represented by 1 H 2 16 O molecules, consisting of light isotopes 1 H and 16 O. The number of water molecules containing heavy isotopes D, 17 O, 18 О, depends on the concentration of these isotopes, which in natural water fluctuates within the limits fixed in the basic standards of the isotope composition of the hydrosphere S MOW 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.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике». Москва, «ИздАТ», 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 nuclear technology." Moscow, Publishing House, 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 18О 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 isotopes 2 H and 18 O is accepted as the international standard SMOW (standard for mid-ocean water).

Для стандарта SMOW отношение содержания в воде дейтерия к протию составляет D/1H=155,76×10-6, а отношение содержания изотопов кислорода составляет 18О/16О=2005,20×10-6 [Ферронский В.И., Поляков В.А. «Изотопия гидросферы». Из-во «Наука», 1983 г.].For the SMOW standard, the ratio of deuterium to protium in water is D / 1 H = 155.76 × 10 -6 , and the ratio of oxygen isotopes is 18 O / 16 O = 2005.20 × 10 -6 [Ferronsky V.I. Polyakov V.A. "Hydrosphere Isotopy". From the "Science", 1983].

Концентрация изотопов D, 17О, 18О в воде может выражаться либо в долях, либо в атомных процентах (ат.% или ‰), либо в единицах ppm (part per million - часть на миллион) [Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике». Москва, «ИздАТ», 2000 г; Somlyai G. «Let's Defeat Cancer !». Akademiai Kiado, Budapest, 2001]. Сумма концентраций протия и дейтерия, равно как и сумма концентраций трех изотопов кислорода, равна 100 ат.% или миллиону (в единицах ppm).The concentration of D, 17 O, 18 O isotopes in water can be expressed either in fractions or in atomic percent (at.% Or ‰), or in ppm units (part per million - part per million) [Andreev BM, Zelvensky Y.D., Katalnikov S.G. "Heavy hydrogen isotopes in nuclear technology." Moscow, Publishing House, 2000; Somlyai G. “Let's Defeat Cancer!” Akademiai Kiado, Budapest, 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 one million (in ppm units).

По международному стандарту SMOW абсолютное содержание дейтерия и кислорода-18 в океанической воде составляет:According to the international standard SMOW, the absolute content of deuterium and oxygen-18 in ocean water is:

DSMOW/1HSMOW=(155,76±0,05)×10-6 или 155,76 ppmD SMOW / 1 H SMOW = (155.76 ± 0.05) × 10 -6 or 155.76 ppm

18OSMOW/16OSMOW=(2005,20±0,45)×10-6 или 2005 ppm [Ферронский В.И., Поляков В.А. «Изотопия гидросферы». Из-во «Наука», 1983 г.]. 18 O SMOW / 16 O SMOW = (2005.20 ± 0.45) × 10 -6 or 2005 ppm [Ferronsky V.I., Polyakov V.A. "Hydrosphere Isotopy". From the "Science", 1983].

Именно эти значения в стандарте SMOW приняты за точку отсчета.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 δD=0 0/00 (или 155,76 ppm), для кислорода-18 δ18О=0 0/00 (или 2005,2 ppm).There relative units expressing deuterium and oxygen-18 water molecules equated to zero and referred to as the deuterium δD = 0 0/00 (or 155,76 ppm), oxygen-18, δ 18 O = 0 0/00 ( or 2005.2 ppm).

В образцах проб воды с содержанием изотопных разновидностей молекул H2O, отличающихся от SMOW, величины δD и δ18О выражаются 0/00 в виде относительного отклонения от нулевого значения в большую (со знаком +) или меньшую (со знаком -) сторону.The samples of water samples with a content of isotope varieties of molecular H 2 O, differing from SMOW, values δD and δ 18 O are expressed by 0/00 as relative deviation from the zero value to a large (+ sign) or less (with the sign -) side.

Для расчета единиц δD и δ18О используется следующая формула [Creig Н. «Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural water». Science,1961, vol.133, p.1833-1834]:To calculate the units δD and δ 18 O, the following formula is used [Creig N. "Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural water". Science, 1961, vol.133, p.1833-1834]:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

В результате проведения математических преобразований и подстановок значений вышеуказанных величин, получаем следующую формулу для пересчета концентрации из относительных величин δD и δ18О в единицы ррm: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 O into ppm units:

(D)ppm=155,46(δD/1000+1)(D) ppm = 155.46 (δD / 1000 + 1)

(18O)ppm=2005,2(δ18O/1000+1),( 18 O) ppm = 2005.2 (δ 18 O / 1000 + 1),

где: (D)ррm и (18О) ррm - содержание соответственно D и 18О, выраженное в ррm.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 составляетThe lowest concentrations of deuterium and oxygen-18 found in natural water are described by the international standard SLAP (Light Antarctic Precipitation Standard). The concentration of deuterium by SLAP is

D/1H=89×10-6 (89 ррт или δD=-428 0/00). Концентрация кислорода-18 по SLAP составляет 18О/16О=1894×10-6 (1894 ррm или δ18О=-55,50/00) [Ферронский В.И., Поляков В.А. «Изотопия гидросферы». Из-во «Наука», 1983 г.].D / H = 1 89 × 10 -6 (89 ppm or δD = -428 0/00). Oxygen-18 concentration by SLAP is 18 O / 16 O = 1894 × 10 -6 (1894 ppm or δ 18 O = -55.5 0/00) [VI Ferronsky, Polyakov VA "Hydrosphere Isotopy". From the "Science", 1983].

Изменение концентрации кислорода-17 в природных водах в связи с его физико-химическими свойствами достаточно жестко связано с изменением концентрации кислорода-18. По данным разных авторов соотношение концентраций 18О/17O находится в пределах от 4,9 до 5,5 [Шатенштейн А.И., Варшавский Я.М. и соавт. «Изотопный анализ воды». Москва. Издательство Академии Наук, 1954 г., стр.15; ACOS Bulletin, №21, October 1979, стр.14].The change in the concentration of oxygen-17 in natural waters due to its physicochemical properties is rather rigidly connected with the 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., Varshavsky Y.M. et al. "Isotopic analysis of water." Moscow. Publishing House of the Academy of Sciences, 1954, p. 15; ACOS Bulletin, No. 21, October 1979, p.14].

Таким образом, концентрация кислорода-17 в природных водах по SMOW составляет 372 ppm (0,0372 ат.%), а по SLAP снижается до 368 ppm (0,0368 ат.%) [Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. «Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике». Москва, «ИздАТ», 2000 г; Ферронский В.И., Поляков В.А. «Изотопия гидросферы». Из-во «Наука», 1983 г.; Шатенштейн А.И., Варшавский Я.М. и соавт. «Изотопный анализ воды». Москва. Издательство Академии Наук, 1954 г., стр.15; ACOS Bulletin, №21, October 1979, стр.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 BM, Zelvensky Ya.D. ., Katalnikov S.G. "Heavy hydrogen isotopes in nuclear technology." Moscow, Publishing House, 2000; Ferronsky V.I., Polyakov V.A. "Hydrosphere Isotopy". From the "Science", 1983; Shatenshtein A.I., Warsaw Y.M. et al. "Isotopic analysis of water." Moscow. Publishing House of the Academy of Sciences, 1954, p. 15; ACOS Bulletin, No. 21, October 1979, p.14].

Вышеприведенные стандартные значения концентраций тяжелых изотопов дают возможность подсчитать процентное и, в конечном итоге, весовое количество изотопных разновидностей молекул Н2О в воде из природных источников в рамках стандартов SMOW и SLAP.The above standard values of the concentration 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 D216О, D217О, D218О, 1HD17O, 1HD18O мала и составляет в сумме менее 0,0009 г/кг. В дальнейшем в некоторых упрощенных 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 proportion of water molecules containing deuterium in quantitative terms is 1 HD 16 O. In waters that are close to natural in isotopic composition, the quantitative fraction of molecules is D 2 16 O, D 2 17 O, D 2 18 O, 1 HD 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 1HD16O/1Н216О удваивается по сравнению с величиной D/1H.As a result of the redistribution of deuterium atoms between water molecules, the value of 1 HD 16 O / 1 H 2 16 O doubles in comparison with the value of D / 1 H.

Так, для SMOW при соотношении концентрации D/1H=155,76×10-6 соотношение 1HD16O/1Н216О удваивается и составляет 311,52×10-6.So, for SMOW with a concentration ratio of D / 1 H = 155.76 × 10 -6, the ratio of 1 HD 16 O / 1 H 2 16 O doubles and amounts to 311.52 × 10 -6 .

Таким образом, в природных водах в 1000 000 молекул Н2О в среднем содержится 997284 молекул 1H216O, 311 молекул 1HD16O, 390 молекул 1H217O и около 2005 молекул 1H218O. Массовая доля и соответствующее ей весовое количество изотопных разновидностей молекул Н2О 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 amount of isotopic varieties of H 2 O molecules in natural water that meets the SMOW standard is shown in Table 1. Similar indicators for natural water that meets the SLAP standard are shown in Table 2.

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

При расчете молекулярных масс изотопных разновидностей молекул воды использовались следующие значения атомных масс в международных углеродных единицах:When calculating the molecular masses of isotopic varieties of water molecules, the following values of atomic masses in international carbon units were used:

масса 1Н равна 1,007825035mass of 1 N is equal to 1.007825035

масса D равна 2,014101779mass D is 2.014101779

масса 16О равна 15,99491463mass of 16 O is equal to 15,99491463

масса 17O равна 16,9991312mass 17 O is equal to 16,9991312

масса 18O равна 17,9991603 [Куликов И.С. «Изотопы и свойства элементов». Справочник. Москва. «Металлургия», 1990].the mass of 18 O is equal to 17,9991603 [Kulikov I.S. "Isotopes and properties of elements." Directory. Moscow. "Metallurgy", 1990].

Как видно из таблиц, содержание 1Н216О 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 1H216O в природной воде лежит в диапазоне от 99,731% до 99,757% [Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radial Transfer, 1998, 60, 665. Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2003, 82, p.9; R. van Trigt, Laser Spectrometry for Stable Isotope Analysis of Water Biomedical and Paleoclimatological Applications, 2002, Groningen: University Library Groningen, p. 50].As can be seen from the tables, the content of 1 H 2 16 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 1 H 2 16 O in natural water is in the range from 99.731% to 99.757% [Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radial Transfer, 1998, 60, 665. Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2003, 82, p. 9; R. van Trigt, Laser Spectrometry for Stable Isotope Analysis of Water Biomedical and Paleoclimatological Applications, 2002, Groningen: University Library Groningen, p. fifty].

В совокупности в природной воде весовая концентрация молекул 1Н217О, 1Н218О, 1HD16O, 1HD17O, 1HD18O, D216O, D217O, D218O 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 1 H 2 17 O, 1 H 2 18 O, 1 HD 16 O, 1 HD 17 O, 1 HD 18 O, D 2 16 O, D 2 17 O, D 2 18 O can make up to 2.97 g / kg, which is a significant value comparable to the content of other characteristic components in natural water. 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 1Н216О, ухудшает качество воды, так как активным действующим началом является именно вода с молекулярным составом 1Н216О, т.е. собственно «вода 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 1Н216О.The presence of impurities in the form of heavy water molecules, decreasing the proportion of 1 H 2 16 O, worsens the quality of water, since the active 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. water efficiency 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 the share of 1 N 2 16 O.

Молекула 1Н216О является наиболее легкой из совокупности изотопных разновидностей молекул воды. Поэтому вода с увеличенной долей 1Н216О 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; RU 2091336]. 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; RU 2091336]. 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 will be 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. «Мембранные методы разделения смесей веществ»).Membrane isotope separation methods are also provided in the prior art. However, to date, these technologies have been used only for substances in a gaseous state (VA Shaposhnik, “Membrane methods for the separation of mixtures of substances”).

Задача настоящего изобретения - реализация принципиально нового подхода в производстве легкой воды, т.е. воды с бóльшим содержанием легких молекул 1Н216О, который не имеет аналогов в уровне техники.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 higher 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 1Н216О, предусматривающего очистку исходной воды через фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде составляет не менее 99,734% от общего количества Н2О.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 filter element of the membrane type, while the content of light molecules 1 H 2 16 O in the resulting light water makes up at least 99.734% of the total amount of H 2 O.

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 proposed method relates to physical methods for the separation of isotopes based directly on the mass difference of isotopic molecules, atoms and ions, including in the hydrated state. 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 1Н216О 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 it is a 1 H 2 16 O molecule in rich and poor fractions:

α=х(1-у)/[(1-х)у],α = x (1-y) / [(1-x) y],

где х,у - молекулярные доли целевого продукта в богатой и бедной фракциях;where x, y are the molecular fractions of the target product in the rich and poor fractions;

х/(1-х); у/(1-у) - относительные концентрации целевого продукта в богатой и бедной фракциях.x / (1-x); y / (1-y) - the relative concentration 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 resulting 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 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 purification of water from all foreign impurities, including mechanical, chemical, biological pollution.

Содержание легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде может составлять не менее 997,08 г/кг от общего количества Н2O.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.

Концентрация D в полученной легкой воде может составлять не более 138 ppm.The concentration of D in the resulting light water can be no more than 138 ppm.

Концентрация 17О в полученной легкой воде может составлять не более 372 ppm.The concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm.

Концентрация 18О в полученной легкой воде может составлять не более 1960 ppm.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 0/00 до -114 0/00.ΔD value obtained in the light water can be in the range of 0 -994 / -114 0 to 00/00.

Значение δ18О в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от -500 0/00 до -22 0/00 The value of δ 18 O in the light water can be obtained in the range of 0 -500 / -22 to 00 0/00

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 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.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.

Баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос или их сочетание.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, volumetric 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 волоконThe membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane

Мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.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: 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 a combination thereof.

Межмембранное пространство в фильтровальном элементе может быть заполнено гранулированными ионообменниками.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.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.

Синтетические материалы могут быть выбраны из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов.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.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.

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 1Н216О, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1Н216О, равной C1, a 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 , a the rest of the 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 > С.

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.

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 включать в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране. Неэксклюзивными примерами химических агентов для такой обработки могут служить различные коагулянты, флокулянты, адсорбенты, осветлители, пеногасители, вещества, разрыхляющие осадок, образующийся на фильтровальном элементе и пр. Целью их добавления является облегчение фильтрования как технологического процесса (снижение сопротивления мембраны из-за образования плотного слоя осадка), продление службы фильтровального элемента (исключение грубых механических и некоторых химических примесей из исходной воды) и пр.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. Non-exclusive examples of chemical agents for such processing can be various coagulants, flocculants, adsorbents, brighteners, defoamers, substances that loosen the precipitate formed on the filter element, etc. The purpose of their addition is to facilitate filtering as a technological process (reducing the membrane resistance due to the formation of dense sediment layer), prolonging the service of the filter element (exclusion of gross mechanical and some chemical impurities from the source water), etc.

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. Все это также способствует облегчению фильтрования, с точки зрения технологии. Электрическая, термическая, магнитная обработка, воздействие излучением также препятствуют образованию плотного осадка на мембране, препятствуют ее бактериальному заросту. Химическая обработка служит для тех же целей. Она может осуществляться различными регенерирующими растворами, известными в уровне техники.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. All this also helps to facilitate filtering, in terms of technology. Electrical, thermal, magnetic treatment, exposure to radiation also prevent the formation of a dense precipitate on the membrane, prevent its bacterial growth. Chemical treatment serves the same purpose. It can be carried out by various regenerating solutions known in the art.

Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.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 двух.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 молекул 1Н216О, основным узлом которой является фильтровальный элемент мембранного типа, при этом содержание легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде составляет не менее 99,734% от общего количества Н2О.The problem is also solved by developing a facility 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 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 pollution.

Содержание легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде может составлять не менее 997,08 г/кг от общего количества Н2О.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.

Концентрация D в полученной легкой воде может составлять не более 138 ppm.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 ppm.The concentration of 17 O in the resulting light water can be no more than 372 ppm.

Концентрация 18О в полученной легкой воде может составлять не более 1960 ppm.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 0/00 до -114 0/00.ΔD value obtained in the light water can be in the range of 0 -994 / -114 0 to 00/00.

Значение δ18О в полученной легкой воде может находиться в диапазоне от -500 0/00 до -22 0/00.The value of δ 18 O in the light water can be obtained in the range of 0 -500 / -22 to 00 0/00.

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 various 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.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.

Баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос или их сочетание.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.The membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane.

Мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.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: 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 a combination thereof.

Межмембранное пространство в фильтровальном элементе может быть заполнено гранулированными ионообменниками.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.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.

Синтетические материалы могут быть выбраны из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов.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.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.

Размер пор в мембране фильтровального элемента может быть выбран в диапазоне: от 0,0001 мкм до 0,5 мкм.The 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 1Н216О, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1Н216О, равной C1, a 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 , a the rest of the 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 > С.

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 бóльшим содержанием легких молекул 1Н216О иллюстрируется фиг. 1, где схематично изображена установка, где С концентрация 1Н216О в исходной воде, V объем поступающей на фильтрацию исходной воды, C1 концентрация 1Н216О в полученной легкой воде, причем C1>С, V1 объем полученной легкой воды, V2 объем отработанной воды, проходящей через регулятор соотношения потоков. Стрелками показаны направления потоков.The process of filtering the source water through the membrane in order to obtain light high-purity water with a higher 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, C 1 > C, V 1 is the volume light water, V 2 the volume of waste water passing through the regulator of the ratio of flows. 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. Все виды дополнительной обработки служат для предварительного удаления нежелательных примесей, что позволяет продлить срок службы мембранного элемента.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. All types of additional processing are used for preliminary removal of unwanted impurities, which allows to extend the life of the membrane element.

Химическая обработка исходной воды может включать в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране. Неэксклюзивными примерами химических агентов для такой обработки могут служить различные коагулянты, флокулянты, адсорбенты, осветлители, пеногасители, вещества, разрыхляющие осадок, образующийся на фильтровальном элементе, и пр. Целью их добавления также является облегчение фильтрования как технологического процесса (снижение сопротивления мембраны из-за образования плотного слоя осадка), продление службы фильтровального элемента (исключение грубых механических и некоторых химических примесей из исходной воды) и пр.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. Non-exclusive examples of chemical agents for such processing can be various coagulants, flocculants, adsorbents, brighteners, antifoam agents, substances that loosen the precipitate formed on the filter element, etc. The purpose of their addition is also to facilitate filtering as a technological process (reducing membrane resistance due to formation of a dense layer of sediment), prolongation of the service of the filter element (exclusion of gross mechanical and some chemical impurities from the source water), etc.

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. Все это также способствует облегчению фильтрования, с точки зрения технологии. Электрическая, термическая, магнитная обработка, воздействие излучением также препятствуют образованию плотного осадка на мембране, препятствуют ее бактериальному заросту. Химическая обработка служит для тех же целей. Она может осуществляться различными регенерирующими растворами, известными в уровне техники.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. All this also helps to facilitate filtering, in terms of technology. Electrical, thermal, magnetic treatment, exposure to radiation also prevent the formation of a dense precipitate on the membrane, prevent its bacterial growth. Chemical treatment serves the same purpose. It can be carried out by various regenerating solutions known in the art.

Все виды дополнительной обработки воды или мембраны фильтровального элемента, приведенные в зависимых пунктах, преследуют самостоятельные технические результаты, хорошо известные из уровня техники. В рамках данной заявки заявитель на них не претендует. Они приводятся лишь для указания возможности использования совместно с заявляемым способом.All types of additional water treatment or the membrane of the filter element described in the dependent paragraphs pursue independent technical results well known in the art. In the framework of this application, the applicant does not claim them. They are provided only to indicate the possibility of use in conjunction with the claimed method.

Мембранный способ получения легкой воды может включать каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.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 двух.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.

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 1Н216О, степень обогащения зависит от конкретной цели применения легкой высокочистой воды.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 Н 2 16 О, the degree of enrichment depends on the specific purpose of using light high-purity water.

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 1Н216О 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.).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 make it possible to obtain light high-purity water without the use of additional reagents and solvents, minimize phase transitions, increase energy conservation, conduct processes at relatively low temperatures, resulting in reduced costs and 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. )

Процесс производства легкой высокочистой воды с бóльшим содержанием легких молекул 1Н216О 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.The production process of light high-purity water with a higher content of light molecules 1 H 2 16 O using the method and apparatus 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.

Пример 1. Процесс производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1Н216О с применением способа и установки, заявленных в изобретении (фиг. 1).Example 1. 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 (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.1) с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, 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 1Н216О, 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].After that, the source water (Fig. 1) with a concentration of 1 H 2 16 O equal to C = 99.730% 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 along 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 N 2 16 O equal to C 1 = 99.742%, with a total salt content of not more than 15 μg / l for storage in the product tank [7]. The second stream with a volume of V 2 = 700 l / h moves along the membrane, washing and regenerating its surface, and enters the drain [5] in the form of waste water, passing through the flow ratio regulator [6].

Таблица 3Table 3 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18О, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74299,742 997,17997.17 130130 368368 19501950 -165-165 -27-27

Корпус фильтрующего элемента [3] выполнен из нержавеющей стали. Мембрана [4] выполнена из специально модифицированной смеси триацетат целлюлозы с размером пор 0,0001 мкм, упорядоченные поры имеют сложную конфигурацию.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 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°С.The process occurs at a temperature of 15-30 ° C.

Пример 2. Процесс производства легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1Н216О 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 2 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 1Н216О 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 molecules 1 H 2 16 O 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 1Н216О, 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 Н216О, равной С3=99,747%, при общем солесодержании 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 потоков [13].The light high-purity water obtained at the first stage of the cascade with a concentration of 1 N 2 16 O equal to C 1 = 99.742%, with a total salt content of 15 μg / l, is pumped directly (or through the 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 with a volume of V 3 = 90 l / h with a concentration of H 2 16 O equal to C 3 = 99.747%, the total salinity is not more than 5 μg / l for storage in the product tank [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 regulator [13].

Таблица 4Table 4 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18О, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74299,742 997,17997.17 130130 368368 19501950 -165-165 -27-27 первой ступениfirst stage Легкая вода второй ступениSecond stage light water 99,74799,747 997,22997.22 117117 364364 19301930 -249-249 -37-37

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 [1Н216О] в готовом продукте возрастает: С3>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.

Пример 3Example 3

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс очистки согласно изобретению также идет аналогично описанному в примере 1. Единственным отличием является лишь то, что корпус фильтрующего элемента [3] выполнен из пластмассы, пригодной для применения в пищевой промышленности, а мембрана [4] выполнена из специально модифицированного полиамидного композита (например, таких торговых марок, как Filmtec и Aspring) с размером пор 0,0001 мкм, упорядоченные поры имеют сложную конфигурацию.The cleaning process according to the invention also proceeds similarly to that described in example 1. The only difference is that the filter element housing [3] is made of plastic suitable for use in the food industry, and the membrane [4] is made of a specially modified polyamide composite (for example, such brands as Filmtec and Aspring) with a pore size of 0.0001 microns, ordered pores have a complex configuration.

Результаты эксперимента сведены в таблицу 5.The experimental results are summarized in table 5.

Таблица 5.Table 5. 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17О, ppm 17 Oh ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18О, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74599,745 997,20997.20 120120 368368 19401940 -230-230 -33-33

Пример 4Example 4

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс очистки согласно изобретению идет аналогично описанному в дополнительном примере 1. Отличием является то, что установленное ламинарное сопротивление поддерживает соотношение потоков таким образом, что V1 составляет 0,1 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию.The purification process according to the invention proceeds similarly to that described in Supplementary Example 1. The difference is that the installed laminar resistance maintains the flow ratio in such a way that V 1 is 0.1 of the total volume V of the source water received for filtration.

Результаты эксперимента сведены в таблицу 6.The results of the experiment are summarized in table 6.

Таблица 6Table 6 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18O, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74799,747 997,22997.22 117117 364364 19301930 -249-249 -37-37

Пример 5Example 5

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс очистки согласно изобретению идет аналогично описанному в дополнительном примере 1. Отличием является то, что установленное ламинарное сопротивление поддерживает соотношение потоков таким образом, что V1 составляет 0,5 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию.The purification process according to the invention proceeds similarly to that described in Supplementary Example 1. The difference is that the installed laminar resistance maintains the flow ratio in such a way that V 1 is 0.5 of the total volume V of the source water received for filtration.

Результаты эксперимента сведены в таблицу 7.The experimental results are summarized in table 7.

Таблица 7Table 7 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18O, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,73599,735 997,10997.10 148148 378378 19741974 -50-fifty -16-16

Пример 6Example 6

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс очистки согласно изобретению идет аналогично описанному в дополнительном примере 1. Отличием является то, что давление, создаваемое насосом, подающим воду на фильтрацию, равно 7 бар, общий объем V, подаваемый на фильтрацию, составляет 500 л/ч, объем высокочистой воды, полученной в результате, составляет 150 л/ч соответственно.The cleaning process according to the invention proceeds similarly to that described in Supplementary Example 1. The difference is that the pressure generated by the pump supplying water for filtration is 7 bar, the total volume V supplied to the filtration is 500 l / h, the volume of high-purity water obtained as a result, it is 150 l / h, respectively.

Результаты эксперимента приведены в таблице 8.The experimental results are shown in table 8.

Таблица 8Table 8 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18O, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74099,740 997,14997.14 138138 370370 19601960 -177-177 -23-23

Пример 7Example 7

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс мембранной очистки проводят на аппарате плоскокамерного типа, разделительный элемент которого состоит из двух плоских (листовых) мембран, между которыми расположен пористый дренажный материал. Аппарат содержит 10 таких элементов. Элементы размещены на расстоянии 5 мм один от другого, в результате чего между ними образуются мембранные каналы, по которым циркулирует разделяемая смесь. Образовавшийся концентрат выводится из аппарата, а пермеат отводится по дренажному материалу в коллектор. Для турбулизации потока путем поперечного перемешивания и предотвращения соприкосновения проницаемых элементов применяют сетку-сепаратор. Рабочее давление аппарата составляет 40 бар. Прочие параметры процесса аналогичны приведенным в примере 1 (общий объем, поступающий на фильтрацию, 1000 л/ч, соотношение потоков - 0,3, материал мембраны - специально модифицированная смесь триацетат целлюлозы с размером пор 0,0001 мкм).The membrane cleaning process is carried out on a flat-chamber apparatus, the separation element of which consists of two flat (sheet) membranes, between which there is a porous drainage material. The device contains 10 such elements. Elements are placed at a distance of 5 mm from one another, as a result of which membrane channels are formed between them, through which the shared mixture circulates. The resulting concentrate is discharged from the apparatus, and the permeate is discharged through the drainage material into the collector. To turbulize the flow by transverse mixing and to prevent contact of the permeable elements, a mesh separator is used. The operating pressure of the apparatus is 40 bar. Other process parameters are similar to those shown in example 1 (total volume supplied to the filtration, 1000 l / h, flow ratio 0.3, membrane material — a specially modified mixture of cellulose triacetate with a pore size of 0.0001 μm).

Результаты эксперимента приведены в таблице 9.The experimental results are shown in table 9.

Таблица 9Table 9 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18O, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,74599,745 997,2997.2 120120 368368 19401940 -230-230 -33-33

Пример 8Example 8

Исходная вода с концентрацией 1Н216О, равной С=99,730%, и с общим солесодержанием 400 мг/л подвергается предварительной очистке аналогично описанной в примере 1.The source water with a concentration of 1 H 2 16 O, equal to C = 99.730%, and with a total salinity of 400 mg / l, is subjected to preliminary treatment as described in example 1.

Процесс очистки согласно изобретению идет аналогично описанному в дополнительном примере 1. Отличием является то, что установленное ламинарное сопротивление поддерживает соотношение потоков таким образом, что V1 составляет 0,05 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию, а размер пор мембраны составляет 0,5 мкм.The purification process according to the invention proceeds similarly to that described in Supplementary Example 1. The difference is that the established laminar resistance maintains the flow ratio in such a way that V 1 is 0.05 of the total volume V of the feed water received for filtration and the pore size of the membrane is 0 5 microns.

Результаты эксперимента сведены в таблицу 10.The results of the experiment are summarized in table 10.

Таблица 10Table 10 1Н216О, % 1 H 2 16 O,% 1Н216О, г/кг 1 H 2 16 O, g / kg D, ppmD ppm 17O, ppm 17 O, ppm 18O, ppm 18 O, ppm δD, 0/00 δD, 0/00 δ 18O, 0/00 δ 18 O, 0/00 Исходная водаSource water 99,73099,730 997,03997.03 155155 390390 20052005 00 00 Легкая водаLight water 99,73499,734 997,14997.14 138138 372372 19601960 -114-114 -23-23

Claims (60)

1. Способ получения легкой воды, представляющей собой высокочистую воду с большим содержанием легких молекул 1Н216О, характеризующийся тем, что очистку исходной воды производят через фильтровальный элемент мембранного типа, фильтрация в фильтровальном мембранном элементе производится методом разделения потоков, при котором общий поток воды V с концентрацией 1H216O, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1Н216О, 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>C, полученный объем легкой воды V1 составляет от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию, при этом содержание C1 легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде составляет не менее 99,734% от общего количества Н2О, концентрация 17О в полученной легкой воде составляет не более 372 млн-1, а концентрация 18О в полученной легкой воде составляет не более 1960 млн-1.1. A method of producing light water, which is high purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, characterized in that the source water is purified through a filter element of the membrane type, filtration in the filter membrane element is performed by the flow separation method, in which the total flow 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 the water V 2 , washing and regenerating 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 > C, the resulting volume of light water V 1 is from 0.05 to 0.8 of the total volume V initial water introduced to filtration, and the content C 1 of light molecules 1 H 2 16 O in the light water is obtained at least 99.734% of H 2 O, 17 O concentration in the resulting light water is not more than 372 million -1 and the concentration of 18 O in the light water is prepared not more than 1960 million -1. 2. Способ получения легкой воды по п.1, отличающийся тем, что содержание легких молекул 1H216О в полученной легкой воде составляет не менее 997,08 г/кг от общего количества Н2О.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 resulting 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.1, отличающийся тем, что концентрация D в полученной легкой воде составляет не более 138 млн-1.3. A method of producing light water according to claim 1, characterized in that the concentration of D obtained in the light water is not more than 138 million -1. 4. Способ получения легкой воды по п.1, отличающийся тем, что значение δD в полученной легкой воде находится в диапазоне от -994 до -114‰.4. 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 to -114 ‰. 5. Способ получения легкой воды по п.1, отличающийся тем, что значение δ18О в полученной легкой воде находится в диапазоне от -500 до - 22‰.5. The method of producing light water according to claim 1, characterized in that the value of δ 18 O in the obtained light water is in the range from -500 to - 22 ‰. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарное солесодержание в полученной легкой воде составляет не более 20 мкг/л.6. The method according to claim 1, characterized in that the total salinity in the resulting light water is not more than 20 μg / L. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкая вода представляет собой воду, выбранную из группы: суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.7. The method according to claim 1, characterized in that the light water is water selected from the group: ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality. 8. Способ по п.1, 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.8. The method according to claim 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. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что легкая вода для медицинских целей представляет собой воду, выбранную из группы: вода для ванн, фармацевтическая вода, вода для инъекций.9. The method according to claim 8, characterized in that the light water for medical purposes is water selected from the group: bath water, pharmaceutical water, water for injection. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, баромембранный метод, метод первапорации или их сочетание.10. 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, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос или их сочетание.11. The method according to claim 10, characterized in that the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа или их сочетание,12. The method according to claim 1, characterized in that the filter element is selected from the group: flat filter element, volumetric filter element, or a combination thereof, 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа или их сочетание.13. The method according to p. 12, characterized in that the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element or a combination thereof. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, рулонная мембрана, трубчатая мембрана, мембрана из полых волокон.14. The method according to claim 1, characterized in that the membrane configuration of the filter element is selected from the group: flat membrane, bulk membrane, roll membrane, tubular membrane, hollow fiber membrane. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.15. 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. 16. Способ по п.1, 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 сочетание.16. The method according to claim 1, characterized in that 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 . 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что межмембранное пространство в фильтровальном элементе заполнено гранулированными ионообменниками.17. The method according to claim 1, characterized in that the intermembrane space in the filter element is filled with granular ion exchangers. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно-аммиачный целлофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы.18. The method according to claim 1, characterized in that the membrane material of the filter element is selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, copper-ammonia cellophane, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate. 19. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: капрон, полиимиды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов.19. The method according to claim 1, characterized in that the membrane material of the filter element is selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorine-derived olefins. 20. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана.20. The method according to claim 1, characterized in that the filter element membrane is selected from the group: cation exchange membrane, anion exchange membrane, microfiltration membrane, ultrafiltration membrane, nanofiltration membrane, reverse osmosis membrane. 21. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер пор в мембране фильтровального элемента выбран в диапазоне от 0,0001 до 0,5 мкм.21. The method according to claim 1, characterized in that the pore size in the membrane of the filter element is selected in the range from 0.0001 to 0.5 μm. 22. Способ по п.1, отличающийся тем, что геометрия пор в мембране фильтровального элемента выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры или их сочетание.22. The method according to claim 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, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, random pores, mixed pores or their combination. 23. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембрана фильтровального элемента является трековой мембраной.23. The method according to claim 1, characterized in that the membrane of the filter element is a track membrane. 24. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фильтрации происходит при давлении от 0,1 до 30 бар.24. The method according to claim 1, characterized in that the filtering process occurs at a pressure of from 0.1 to 30 bar. 25. Способ по п.1, 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.25. The method according to claim 1, characterized in that the source water entering the filtration is subjected to an additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation processing, heat treatment, chemical treatment. 26. Способ по п.25, отличающийся тем, что химическая обработка исходной воды включает в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране.26. The method according A.25, characterized in that the chemical treatment of the source water includes adding to the source water components that improve the process of purification of the source water on the membrane. 27. 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.27. The method according to claim 1, characterized in that the membrane of the filter element during the process undergoes additional exposure selected from the group: mechanical action, exposure to magnetic fields, exposure to electric fields, radiation, thermal exposure, chemical exposure. 28. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.28. The method according to claim 1, characterized in that it includes a cascade of the same type of filter elements, starting with two. 29. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.29. The method according to claim 1, characterized in that it includes a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two. 30. Способ по любому из пп.28 и 29, отличающийся тем, что каскад выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад или их сочетание.30. The method according to any one of paragraphs 28 and 29, characterized in that the cascade is selected from the series: parallel cascade, sequential cascade, or a combination thereof. 31. Установка для получения легкой высокочистой воды с большим содержанием легких молекул 1H216O, характеризующаяся тем, что она состоит из: отдельной емкости для хранения исходной воды; насоса, подающего исходную воду в фильтровальный элемент; фильтровального элемента; установленных после фильтровального элемента продуктовой емкости и регулятора потока в виде ламинарного сопротивления, обеспечивающего разделение потоков в фильтровальном элементе таким образом, что общий поток воды V с концентрацией 1H216О, равной С, направляется вдоль мембраны, при этом часть воды V1 отфильтровывается через мембрану в виде легкой воды с концентрацией 1Н216О, равной C1, a 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>C, полученный объем легкой воды V1 составляет от 0,05 до 0,8 от общего объема V исходной воды, поступившей на фильтрацию, при этом содержание C1 легких молекул 1Н216О в полученной на данной установке легкой воде составляет не менее 99,734% от общего количества H2O, концентрация 17O в полученной легкой воде составляет не более 372 млн-1, а концентрация 18O в полученной легкой воде составляет не более 1960 млн-1.31. Installation for producing light high-purity water with a high content of light molecules 1 H 2 16 O, characterized in that it consists of: a separate container for storing the source water; a pump supplying feed water to the filter element; filter element; installed after the filter element of the product container and flow regulator in the form of a laminar resistance, which ensures the separation of flows in the filter element so that 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, the obtained volume of light water V 1 is from 0.05 to 0.8 of the total volume V of the initial water received for filtration, while the content of C 1 light molecules 1 H 2 16 O obtained in this installation light water is at least 99.734% of H 2 O, 17 O concentration in the resulting light water is not more than 372 million -1, and the concentration resulting in 18 O light water is more than 1960 million -1. 32. Установка для получения легкой воды по п.31, отличающаяся тем, что содержание легких молекул 1Н216О в полученной легкой воде составляет не менее 997,08 г/кг от общего количества Н2О.32. Installation for producing light water according to p. 31, characterized in that 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. 33. Установка для получения легкой воды по п.31, отличающаяся тем, что концентрация D в полученной легкой воде составляет не более 138 млн-1.33. An apparatus for manufacturing a light water according to claim 31, characterized in that the concentration of D obtained in the light water is not more than 138 million -1. 34. Установка для получения легкой воды по п.31, отличающаяся тем, что значение δD в полученной легкой воде находится в диапазоне от -994 до -114‰.34. Installation for producing light water according to p, characterized in that the value of δD in the resulting light water is in the range from -994 to -114 ‰. 35. Установка для получения легкой воды по п.31, отличающаяся тем, что значение δ18О в полученной легкой воде находится в диапазоне от -500 до -22‰.35. Installation for producing light water according to p, characterized in that the value of δ 18 O in the resulting light water is in the range from -500 to -22 ‰. 36. Установка по п.31, отличающаяся тем, что суммарное солесодержание в полученной легкой воде составляет не более 20 мкг/л.36. Installation according to p. 31, characterized in that the total salt content in the resulting light water is not more than 20 μg / L. 37. Установка по п.31, отличающаяся тем, что легкая вода представляет собой воду, выбранную из группы: суперчистая вода, сверхчистая вода, ультрачистая вода, вода реагентного качества.37. The apparatus of claim 31, wherein the light water is water selected from the group: ultrapure water, ultrapure water, ultrapure water, water of reagent quality. 38. Установка по п.31, 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.38. The apparatus of claim 31, 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. 39. Установка по п.31, отличающаяся тем, что легкая вода для медицинских целей представляет собой воду, выбранную из группы: вода для ванн, фармацевтическая вода, стерильная вода, вода для инъекций.39. The apparatus of claim 31, wherein the light water for medical purposes is water selected from the group: bath water, pharmaceutical water, sterile water, water for injection. 40. Установка по п.31, отличающаяся тем, что метод разделения на мембране фильтровального элемента выбран из группы: диализ, осмос, диффузия, взаимодиффузия, облегченная диффузия, электродиализ, баромембранный метод, метод первапорации, или их сочетание.40. Installation according to p. 31, 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, baromembrane method, pervaporation method, or a combination thereof. 41. Установка по п.40, отличающаяся тем, баромембранный метод выбран из группы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос или их сочетание.41. The apparatus of claim 40, wherein the baromembrane method is selected from the group: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, or a combination thereof. 42. Установка по п.31, отличающаяся тем, что фильтровальный элемент выбран из группы: фильтровальный элемент плоского типа, фильтровальный элемент объемного типа или их сочетание42. Installation according to p. 31, characterized in that the filter element is selected from the group: flat filter element, three-dimensional filter element, or a combination thereof 43. Установка по п.42, отличающаяся тем, что фильтровальный элемент объемного типа выбран из группы: капсульный фильтровальный элемент, фильтровальный элемент патронного типа или их сочетание.43. The apparatus of claim 42, wherein the volumetric filter element is selected from the group: capsule filter element, cartridge type filter element, or a combination thereof. 44. Установка по п.31, отличающаяся тем, что конфигурация мембраны фильтровального элемента выбрана из группы: плоская мембрана, объемная мембрана, мембрана из полых волокон.44. The apparatus of claim 31, wherein the membrane configuration of the filter element is selected from the group: a flat membrane, a bulk membrane, a hollow fiber membrane. 45. Установка по п.31, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: однослойная мембрана, двухслойная мембрана, многослойная мембрана, асимметричная мембрана, изотропная мембрана.45. The installation according to p. 31, 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. 46. Установка по п.31, 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 сочетание.46. The apparatus of claim 31, 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 a combination thereof . 47. Установка по п.31, отличающаяся тем, что межмембранное пространство в фильтровальном элементе заполнено гранулированными ионообменниками.47. Installation according to p. 31, characterized in that the intermembrane space in the filter element is filled with granular ion exchangers. 48. Установка по п.31, отличающаяся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: целлюлоза, ацетилцеллюлоза, гидратцеллюлоза, целлофан, медно-аммиачный целлофан, смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы.48. The apparatus of claim 31, wherein the membrane material of the filter element is selected from the group: cellulose, cellulose acetate, cellulose hydrate, cellophane, copper ammonia cellophane, a mixture of cellulose triacetate with cellulose acetate. 49. Установка по п.31, отличающаяся тем, что материал мембраны фильтровального элемента выбран из группы: капрон, полимииды, полиамиды, полисульфоны, фторопласты, полимеры фторпроизводных олефинов.49. The apparatus of claim 31, wherein the membrane material of the filter element is selected from the group: nylon, polyimides, polyamides, polysulfones, fluoroplastics, polymers of fluorine-derived olefins. 50. Установка по п.31, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента выбрана из группы: катионообменная мембрана, анионообменная мембрана, микрофильтрационная мембрана, ультрафильтрационная мембрана, нанофильтрационная мембрана, обратноосмотическая мембрана.50. The apparatus of claim 31, 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. 51. Установка по п.31, отличающаяся тем, что размер пор в мембране фильтровального элемента выбран в диапазоне от 0,0001 до 0,5 мкм.51. The apparatus of claim 31, wherein the pore size in the membrane of the filter element is selected in the range from 0.0001 to 0.5 microns. 52. Установка по п.31, отличающаяся тем, что геометрия пор в мембране фильтровального элемента выбрана из группы: линейные поры, поры сложной конфигурации, сквозные поры, перпендикулярные поры, наклонные поры, трековые поры, упорядоченные поры, хаотичные поры, смешанные поры или их сочетание.52. The apparatus of claim 31, wherein the pore geometry in the membrane of the filter element is selected from the group: linear pores, pores of complex configuration, through pores, perpendicular pores, inclined pores, track pores, ordered pores, random pores, mixed pores or their combination. 53. Установка по п.31, отличающаяся тем, что мембрана фильтровального элемента является трековой мембраной.53. Installation according to p. 31, characterized in that the membrane of the filter element is a track membrane. 54. Установка по п.31, отличающаяся тем, что процесс фильтрации происходит при давлении от 0,1 до 30 бар.54. The apparatus of claim 31, wherein the filtration process occurs at a pressure of from 0.1 to 30 bar. 55. Установка по п.31, 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.55. The installation according to p. 31, characterized in that the source water entering the filtration is subjected to additional treatment selected from the group: mechanical treatment, treatment with magnetic fields, treatment with electric fields, radiation processing, heat treatment, chemical treatment. 56. Установка по п.55, отличающаяся тем, что химическая обработка исходной воды включает в себя добавление в исходную воду компонентов, улучшающих процесс очистки исходной воды на мембране.56. The installation according to item 55, wherein the chemical treatment of the source water includes the addition of components to the source water that improve the process of purification of the source water on the membrane. 57. Установка по п.31, 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.57. Installation according to p. 31, 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. 58. Установка по п.31, отличающаяся тем, что включает каскад однотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.58. Installation according to p. 31, characterized in that it includes a cascade of the same filter elements, starting with two. 59. Установка по п.31, отличающаяся тем, что включает каскад разнотипных фильтровальных элементов, начиная с двух.59. Installation according to p. 31, characterized in that it includes a cascade of heterogeneous filter elements, starting with two. 60. Установка по любому из пп.58-59, отличающаяся тем, что каскад выбран из ряда: параллельный каскад, последовательный каскад или их сочетание. 60. Installation according to any one of paragraphs.58-59, characterized in that the cascade is selected from the series: parallel cascade, serial cascade, or a combination thereof.
RU2007117031/15A 2007-05-08 2007-05-08 Method and installation for production of light water RU2390491C2 (en)

Priority Applications (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
PCT/RU2007/000721 WO2008136701A1 (en) 2007-05-08 2007-12-20 Method and device for producing light water

Applications Claiming Priority (1)

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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007117031A RU2007117031A (en) 2008-11-20
RU2390491C2 true RU2390491C2 (en) 2010-05-27

Family

ID=39709114

Family Applications (1)

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

Country Status (2)

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

Cited By (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

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO319447B1 (en) * 2002-07-05 2005-08-15 Scatec As Method for separation of isotopes
JP7262480B2 (en) 2018-01-02 2023-04-21 ボタニカル ウォーター テクノロジーズ アイピー リミテッド isotope composition

Family Cites Families (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
FI44793C (en) * 1969-11-06 1972-01-10 Valmet Oy Method of separation of substances.
DE3855498D1 (en) * 1988-10-19 1996-10-02 Khodai Joopary Arastoo Membrane separation process for gases, isotopes and liquids
PL161104B1 (en) * 1989-06-09 1993-05-31 Method for enriching water with heavy water components
PL161105B1 (en) * 1989-06-09 1993-05-31 Method for enriching natural water with 18-oxygen
US5451322A (en) * 1994-06-03 1995-09-19 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for tritiated water separation
US6348153B1 (en) * 1998-03-25 2002-02-19 James A. Patterson Method for separating heavy isotopes of hydrogen oxide 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
NO319447B1 (en) * 2002-07-05 2005-08-15 Scatec As Method for separation of isotopes
JP3457306B1 (en) * 2002-12-13 2003-10-14 スガ試験機株式会社 Water electrolyzer for measuring water stable isotope ratio and water stable isotope ratio mass spectrometry
US6984327B1 (en) * 2004-11-23 2006-01-10 Patterson James A System and method for separating heavy isotopes of hydrogen oxide from water

Cited By (3)

* 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
US9220727B2 (en) 2011-12-05 2015-12-29 Igor Anatolyevich Pomytkin Method of dietary management of depression

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007117031A (en) 2008-11-20
WO2008136701A1 (en) 2008-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Damtie et al. Removal of fluoride in membrane-based water and wastewater treatment technologies: Performance review
Gryta Fouling in direct contact membrane distillation process
Kim et al. Application of direct contact membrane distillation process to treat anaerobic digestate
Sagle et al. Fundamentals of membranes for water treatment
Böddeker et al. Liquid separations with membranes
Imbrogno et al. Membrane desalination: where are we, and what can we learn from fundamentals?
Cardew Membrane processes: a technology guide
Mikulášek et al. Removal of heavy metal ions from aqueous solutions by nanofiltration
JP2002509802A (en) Water treatment system and water treatment method including pH control
Ali Nanofiltration process for enhanced treatment of RO brine discharge
IT9021920A1 (en) PROCEDURE FOR WATER PURIFICATION THROUGH A COMBINATION OF A MEMBRANE SEPARATION UNIT AND ITS PLANT
Zubair et al. Recent progress in reverse osmosis modeling: An overview
RU2390491C2 (en) Method and installation for production of light water
Madaeni et al. Treatment of saturated brine in chlor-alkali process using membranes
Swamy et al. Nanofiltration of bulk drug industrial effluent using indigenously developed functionalized polyamide membrane
Rahimpour et al. Development of pilot scale nanofiltration system for yeast industry wastewater treatment
Hilal et al. A combined ion exchange–nanofiltration process for water desalination: III. Pilot scale studies
Chakrabortty et al. Separation of COD, sulphate and chloride from pharmaceutical wastewater using membrane integrated system: Transport modeling towards scale-up
Chmielewski et al. Membrane technologies for liquid radioactive waste treatment
Devaisy et al. Membranes in Water Reclamation: Treatment, Reuse and Concentrate Management
Thu et al. Desalination of brackish groundwater using self-regeneration hybrid ion exchange and reverse osmosis system (HSIX-RO)
Galama Ion exchange membranes in seawater applications: processes and characteristics
Dach Comparison of nanofiltration and reverse osmosis processes for a selective desalination of brackish water feeds
Manamperuma et al. Effects of a novel adsorbent on membrane fouling by natural organic matter in drinking water treatment
Pervov et al. Production of drinking water with membranes with simultaneous utilization of concentrate and reject effluent after sludge dewatering

Legal Events

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

Effective date: 20130509