RU2428691C2 - Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water - Google Patents

Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water Download PDF

Info

Publication number
RU2428691C2
RU2428691C2 RU2009102451/05A RU2009102451A RU2428691C2 RU 2428691 C2 RU2428691 C2 RU 2428691C2 RU 2009102451/05 A RU2009102451/05 A RU 2009102451/05A RU 2009102451 A RU2009102451 A RU 2009102451A RU 2428691 C2 RU2428691 C2 RU 2428691C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
heavy
laser beam
determining
crystallization
Prior art date
Application number
RU2009102451/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009102451A (en
Inventor
Марат Мусагитович Муратов (RU)
Марат Мусагитович Муратов
Original Assignee
Марат Мусагитович Муратов
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 Марат Мусагитович Муратов filed Critical Марат Мусагитович Муратов
Priority to RU2009102451/05A priority Critical patent/RU2428691C2/en
Publication of RU2009102451A publication Critical patent/RU2009102451A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2428691C2 publication Critical patent/RU2428691C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of determining crystallisation of heavy isotope types of water during volumetric, uniform cooling of natural water and formation of ice of heavy water involves determining and recording changes in optical properties of water using a laser beam and two photocells. The photocells are placed at different heights and the laser beam and its scattered radiation are picked up. The laser beam is pulsed with pulse duration of up to 1 second and period between pulses of 30-200 seconds. Measurements are taken after lowering temperature of the processed water to +4°C. Before each measurement, the water aeration process is stopped completely or only on the area under the beam for the period of time when bubbles surface.
EFFECT: invention increases quality of water and preserves its salt composition.
1 dwg

Description

Изобретение относится к способам определения кристаллизации и образования льда тяжелых изотопных видов воды в природной, при ее равномерном охлаждении, и применяется в датчиках кристаллизации установок разделения легкой и тяжелых вод.The invention relates to methods for determining crystallization and ice formation of heavy isotopic types of water in natural water with uniform cooling, and is used in crystallization sensors of light and heavy water separation units.

Известен «способ определения кристаллизации тяжелых изотопных видов воды» при равномерном, объемном охлаждении природной воды. Он состоит в определении образования льда легкой воды 1Н2 16О, на поверхности плавающих электродов, погруженных в воду, и предназначенных для пропускания импульсного электрического тока через воду. Электроды подключены к устройству, которое вырабатывает импульсы и выдает сигнал после уменьшения электропроводности межэлектродного пространства, вызываемое образованием льда на поверхности электродов (1).The known "method for determining crystallization of heavy isotopic types of water" with uniform, volumetric cooling of natural water. It consists in determining the formation of ice of light water 1 H 2 16 O, on the surface of floating electrodes immersed in water, and designed to transmit a pulsed electric current through the water. The electrodes are connected to a device that generates pulses and gives a signal after reducing the conductivity of the interelectrode space, caused by the formation of ice on the surface of the electrodes (1).

Использование известного способа в датчиках кристаллизации тяжелых изотопных видов воды сопровождается несколькими нежелательными явлениями.Using the known method in crystallization sensors of heavy isotopic types of water is accompanied by several undesirable effects.

Известно, что при пропускании постоянного электрического тока через воду происходит диссоциация и поляризация молекул воды, что приводит к постепенному увеличению ее удельного электрического сопротивления. При пропускании тока через воду в нее выделяется тепловая энергия, температурный градиент которой максимален в точках контакта электродов с водой. Это обстоятельство ухудшает условия образования льда на электродах. По этим причинам снижается точность определения времени завершения кристаллизации тяжелой воды, особенно в случае использования природной воды, подверженной сезонным колебаниям солевого состава. Кроме этого при пропускании электрического тока через воду, происходит электролиз воды и происходят электрохимические реакции (2). В быту изменение состава воды является непредсказуемым и нежелательным явлением при ее использовании в питье и пище. В части установок получения легкой воды, равномерность охлаждения воды по объему достигается аэрацией воздухом и озоновоздушной смесью, что оказывает влияние на точность определения времени завершения кристаллизации тяжелой воды. В таких установках независимо от мощности установки и объема обрабатываемой воды возможно случайное скапливание пузырьков воздуха на электродах датчиков кристаллизации и возможна кратковременная потеря контакта электродов с водой, что вызывает ложные сигналы. Если в промышленных установках за этим может следить обслуживающий персонал, то в бытовых установках снижается точность разделения легкой и тяжелой воды.It is known that when a constant electric current is passed through water, water molecules dissociate and polarize, which leads to a gradual increase in its electrical resistivity. When a current is passed through water, thermal energy is released into it, the temperature gradient of which is maximum at the points of contact of the electrodes with water. This circumstance worsens the conditions for the formation of ice on the electrodes. For these reasons, the accuracy of determining the time to complete crystallization of heavy water is reduced, especially in the case of using natural water prone to seasonal variations in salt composition. In addition, when an electric current is passed through water, electrolysis of water occurs and electrochemical reactions occur (2). In everyday life, a change in the composition of water is an unpredictable and undesirable phenomenon when it is used in drinking and food. In terms of light water production units, uniformity of volume cooling of water is achieved by aeration with air and an ozone-air mixture, which affects the accuracy of determining the time of completion of crystallization of heavy water. In such installations, regardless of the installation capacity and the volume of water being treated, random accumulation of air bubbles on the electrodes of crystallization sensors is possible and a short-term loss of contact of the electrodes with water is possible, which causes false signals. If in industrial installations this can be monitored by service personnel, then in domestic installations the accuracy of separation of light and heavy water is reduced.

Предлагаемое изобретение направлено на исключение воздействия измерительных токов датчиков кристаллизации на обрабатываемую воду и повышение качества легкой воды, повышение надежности и снижение затрат на монтаж и обслуживание установок.The present invention is aimed at eliminating the influence of measuring currents of crystallization sensors on the treated water and improving the quality of light water, increasing reliability and reducing the cost of installation and maintenance of plants.

Предлагаемый способ исключает воздействие на обрабатываемую воду измерительных токов электродов датчиков кристаллизации тяжелой воды заменой способа определения с электрического на фото.The proposed method eliminates the impact on the treated water of the measuring currents of the electrodes of the crystallization sensors of heavy water by replacing the determination method from electric in the photo.

Опытом заявителя определено, что при равномерном, объемном охлаждении природной воды образовавшиеся кристаллы тяжелой воды всплывают к поверхности обрабатываемой воды и образуют рыхлую массу, объем которой постепенно увеличивается и количество зависит от концентрации тяжелой воды в природной воде. Оптические свойства воды зависят от концентрации и вида взвеси веществ содержащихся в ней. Образовавшиеся кристаллы тяжелой воды являются взвесью, и поэтому у незамерзшей природной воды и незамерзшей легкой воды с рыхлой массой кристаллов тяжелой воды оптические свойства различаются. Через незамерзшую природную воду луч лазера проходит имея нитевидную форму, без значительного рассеивания, с постепенным снижением яркости. При образовании на пути луча лазера рыхлой массы льда тяжелой воды, он теряет форму, рассеивается, образует светящийся объем кристаллов льда.The experience of the applicant determined that with uniform, volumetric cooling of natural water, the formed crystals of heavy water float to the surface of the treated water and form a loose mass, the volume of which gradually increases and the amount depends on the concentration of heavy water in natural water. The optical properties of water depend on the concentration and type of suspension of the substances contained in it. The crystals of heavy water formed are suspended, and therefore the optical properties of unfrozen natural water and unfrozen light water with a loose mass of crystals of heavy water are different. The laser beam passes through non-frozen natural water in a filiform shape, without significant scattering, with a gradual decrease in brightness. When a heavy ice mass of ice forms in the path of the laser beam, it loses its shape, dissipates, and forms a luminous volume of ice crystals.

Суть предлагаемого изобретения состоит в регистрации изменений оптических свойств воды при ее равномерном охлаждении, и накапливании определенного объема рыхлой массы льда тяжелой воды. Для регистрации изменений оптических свойств охлаждаемой воды, через нее, на определенной высоте, пропускают луча лазера и регистрируют его и его рассеянное излучение двумя фотоэлементами.The essence of the invention consists in recording changes in the optical properties of water during its uniform cooling, and the accumulation of a certain volume of loose mass of ice of heavy water. To register changes in the optical properties of the cooled water, a laser beam is passed through it, at a certain height, and its and its scattered radiation are recorded by two photocells.

Для пояснения предлагаемого способа приведен чертеж.To clarify the proposed method is a drawing.

На чертеже изображена часть емкости кристаллизации 1, с налитой в нее водой 2. Изображено, что образование рыхлой массы льда тяжелой воды произошло, и кристаллы льда тяжелой воды 3 достигли оптической системы. Она состоит из стекла 4, лазера 5, фотоэлементов 6 и 7 и зеркала 8. Определение кристаллизации льда тяжелой воды происходит следующим образом.The drawing shows part of the crystallization tank 1, with water 2 poured into it. It is shown that the formation of a loose mass of ice of heavy water occurred, and ice crystals of heavy water 3 reached the optical system. It consists of glass 4, laser 5, photocells 6 and 7, and mirror 8. The crystallization of ice in heavy water is determined as follows.

Процессы охлаждения природной воды и кристаллизации тяжелой воды относительно медленные, их длительность зависит от интенсивности охлаждения, а при прохождении луча лазера через воду выделяется тепло, поэтому измерения оптических свойств воды проводятся кратковременно, импульсами. Через стекло 4 периодически проходит луч лазера 5, с длительностью импульсов до 1 секунды, а длительность интервала между импульсами от 30 до 200 секунд. Импульсы излучаются после начала кристаллизации тяжелой воды, в диапазоне температур между +4°C-0°C и до его завершения, с выдачей сигнала. Для устранения влияния пузырьков аэрирующего газа на прохождение луча лазера, перед моментом измерения, процесс аэрации воды озоновоздушной смесью останавливается под участком размещения оптической системы, или он полностью прекращается в малообъемных установках. При отсутствии кристаллов льда 3, на пути луча лазера 5, луч отражается зеркалом 8, попадает на фотоэлемент 7 и им регистрируется. Из-за направленности на фотоэлемент 7, луч лазера не попадает на фотоэлемент 6 и им не регистрируется. При образовании массы кристаллов льда тяжелой воды на пути луча лазера 5, луч рассеивается и фотоэлемент 7 не реагирует и не регистрирует импульсы лазера, а фотоэлемент 6 регистрирует рассеянный свет от лазерного луча. Таким образом, при накапливании определенного объема рыхлой массы льда тяжелой воды, изменяется реакция фотоэлементов 6 и 7 на луч лазера. Изменение реакции фотоэлементов является сигналом завершения процесса кристаллизации тяжелой воды. В малообъемных установках предлагаемый способ определения кристаллизации тяжелой воды возможен без стекла 4 и зеркала 8, при условии оптической прозрачности емкости кристаллизации 1, установке лазера и фотоэлементов на ее противоположных стенках и исключении влияния внешних источников света.The processes of cooling natural water and crystallization of heavy water are relatively slow, their duration depends on the intensity of cooling, and when a laser beam passes through water, heat is released, so the optical properties of the water are measured briefly by pulses. A laser beam 5 periodically passes through the glass 4, with a pulse duration of up to 1 second, and the duration of the interval between pulses from 30 to 200 seconds. The pulses are emitted after the crystallization of heavy water begins, in the temperature range between + 4 ° C-0 ° C and until its completion, with the issuance of a signal. To eliminate the effect of aerating gas bubbles on the passage of the laser beam, before the moment of measurement, the process of aeration of water with an ozone-air mixture is stopped under the optical system placement area, or it is completely stopped in low-volume installations. In the absence of ice crystals 3, in the path of the laser beam 5, the beam is reflected by the mirror 8, enters the photocell 7 and is registered with it. Due to the focus on the photocell 7, the laser beam does not hit the photocell 6 and it is not registered. When a mass of ice crystals of heavy water is formed in the path of the laser beam 5, the beam is scattered and the photocell 7 does not respond and does not register laser pulses, and the photocell 6 detects the scattered light from the laser beam. Thus, during the accumulation of a certain volume of loose mass of ice of heavy water, the reaction of photocells 6 and 7 to the laser beam changes. A change in the reaction of the solar cells is a signal to complete the crystallization of heavy water. In low-volume installations, the proposed method for determining the crystallization of heavy water is possible without glass 4 and mirror 8, provided that the crystallization capacity 1 is optically transparent, the laser and photocells are installed on its opposite walls and the influence of external light sources is eliminated.

При использовании предлагаемого изобретения в установках получения легкой воды выполняется необходимая точность разделения легкой и тяжелых вод, а электролиз и изменения солевого состава воды отсутствуют. Причем, в отличие от прототипа, предлагаемый способ позволяет отфильтровать кристаллы преимущественно тяжелых видов тяжелой воды, а затем в другой емкости кристаллизации получить легкую воду. В отличие от прототипа, для сборки оптической системы применяются комплектующие устройства, выпускаемые промышленностью, массовым количеством, высокой степенью надежности и разными типами, аналоговых и цифровых, выходных сигналов. При использовании изобретения на промышленных предприятиях, значительно снижаются затраты на монтаж и обслуживание установок получения легкой воды и время их простоя, а в бытовых установках увеличивается надежность.When using the present invention in installations for producing light water, the necessary accuracy of separation of light and heavy waters is fulfilled, and there is no electrolysis and changes in the salt composition of water. Moreover, unlike the prototype, the proposed method allows you to filter crystals of mainly heavy types of heavy water, and then in a different crystallization tank to obtain light water. In contrast to the prototype, for assembling the optical system, component devices are used that are manufactured by the industry, in bulk, with a high degree of reliability and various types of analog and digital output signals. When using the invention in industrial enterprises, the costs of installation and maintenance of light water production plants and their downtime are significantly reduced, and reliability increases in domestic installations.

Источники информацииInformation sources

1. М.М.Муратов, Заявка RU №2008148782 на изобретение «Способ определения кристаллизации тяжелых изотопных видов воды».1. MM Muratov, Application RU No. 2008148782 for the invention "A method for determining the crystallization of heavy isotopic types of water."

2. «Справочник по физике» Б.М.Яворский, А.А.Детлаф, Москва, «Наука», 1980 г.2. “Handbook of Physics” B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf, Moscow, “Science”, 1980

Claims (1)

Способ определения кристаллизации тяжелых изотопных видов воды при объемном равномерном охлаждении природной воды и образовании льда тяжелой воды, состоящий в определении и регистрации изменения оптических свойств воды лучом лазера и двумя фотоэлементами, установленными с разницей по высоте и регистрирующими луч лазера и его рассеянное излучение, причем луч лазера импульсный, с длительностью импульсов до 1-й секунды, с периодом между импульсами 30-200 с, при этом измерения проводятся после снижения температуры обрабатываемой воды до +4°С, и перед каждым измерением предварительно за время всплытия пузырьков проводится остановка процесса аэрации воды полностью или только на участке под лучом. A method for determining the crystallization of heavy isotopic types of water during volumetric uniform cooling of natural water and the formation of heavy water ice, which consists in determining and recording changes in the optical properties of water by a laser beam and two photocells installed with a height difference and registering the laser beam and its scattered radiation, the beam pulsed laser, with a pulse duration of up to 1 second, with a period between pulses of 30-200 s, while the measurements are carried out after the temperature of the treated water is reduced to + 4 ° C, and before each measurement, preliminary during the ascent of the bubbles, the process of aeration of water is stopped completely or only in the area under the beam.
RU2009102451/05A 2009-01-26 2009-01-26 Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water RU2428691C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009102451/05A RU2428691C2 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009102451/05A RU2428691C2 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009102451A RU2009102451A (en) 2010-08-10
RU2428691C2 true RU2428691C2 (en) 2011-09-10

Family

ID=42698436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009102451/05A RU2428691C2 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428691C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524968C2 (en) * 2013-02-19 2014-08-10 Геннадий Леонидович Багич Apparatus for treating water via crystallisation method
RU2525494C2 (en) * 2013-02-19 2014-08-20 Геннадий Леонидович Багич Household device for preparation of light water

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524968C2 (en) * 2013-02-19 2014-08-10 Геннадий Леонидович Багич Apparatus for treating water via crystallisation method
RU2525494C2 (en) * 2013-02-19 2014-08-20 Геннадий Леонидович Багич Household device for preparation of light water

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009102451A (en) 2010-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gallet et al. Measurement of the specific surface area of snow using infrared reflectance in an integrating sphere at 1310 and 1550 nm
Postnikov et al. Collective behavior of bulk nanobubbles produced by alternating polarity electrolysis
RU2428691C2 (en) Method of determining crystallisation of heavy isotope types of water
Pierson et al. High resolution measurements of sediment resuspension above an accumulation bottom in a stratified lake
Perovich et al. Bio‐optical observations of first‐year Arctic sea ice
KR20190040278A (en) Water quality detection
Tajiri et al. A novel adiabatic-expansion-type cloud simulation chamber
Okawa et al. Effect of crystal orientation on freeze concentration of solutions
CN202024922U (en) Sample environment measuring device for milk freezing-point tester
CN102095701A (en) Method for online separation and measurement of biomass concentration by optical fiber attenuation total-reflection sensor
CN104089877A (en) Wide-range turbidity meter
KR101192992B1 (en) Apparatus for detecting salinity of calcium chloride using snow removing
CN208420630U (en) The electrical impedance spectrometry on-line measurement device of crystal grain size in crystallization process
RU2307880C1 (en) Method for measuring height of melt aluminum layer on bottom of aluminum cell
RU2403569C2 (en) Device for measuring aggregation state and deformation state of erythrocytes and method of using said device
RU2554284C1 (en) Device for determining light reflection coefficient of glass microballs
Reddy et al. The Pe~ 1 regime of convection across a horizontal permeable membrane
JP2008010407A (en) Manufacturing method and device of conductive polymer membrane
CN210347436U (en) From online water quality measuring instrument who takes liquid stable state
Nedashkovsky et al. Alkalinity of sea ice in the high-latitudinal Arctic according to the surveys performed at North Pole Drifting Station 34 and characterization of the role of the Arctic ice in the CO 2 exchange
US6232091B1 (en) Electrooptical apparatus and method for monitoring cell growth in microbiological culture
Myréen In‐Line Process Refractometer for Concentration Measurement in Sugar Crystallizers
y Paz et al. Plastic optical fiber sensor for real time density measurements in wine fermentation
CN103837479A (en) Portable automatic polarimeter with open solution bin and measurement method thereof
RU2012110379A (en) METHOD FOR DETERMINING MASS OF LIQUID IN THE TANK

Legal Events

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

Effective date: 20130127