RU2438765C1 - Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium - Google Patents
Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438765C1 RU2438765C1 RU2010121324/05A RU2010121324A RU2438765C1 RU 2438765 C1 RU2438765 C1 RU 2438765C1 RU 2010121324/05 A RU2010121324/05 A RU 2010121324/05A RU 2010121324 A RU2010121324 A RU 2010121324A RU 2438765 C1 RU2438765 C1 RU 2438765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- electrolysis
- deuterium
- gases
- turbine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием в ней дейтерия путем ее изотопного разделения на обедненную и обогащенную дейтерием фракции.The invention relates to a method for producing biologically active drinking water with a reduced content of deuterium in it by its isotopic separation into depleted and enriched in deuterium fractions.
Вода с точки зрения химии является веществом, состоящим из молекул Н2О. В природе совершенно чистой воды не бывает, она всегда содержит механические, химические и биологические примеси.Water from the point of view of chemistry is a substance consisting of H 2 O molecules. There is no completely pure water in nature, it always contains mechanical, chemical and biological impurities.
Молекула Н2О состоит из двух элементов, каждый из которых представляет собой смесь изотопов. Водород в природе представлен двумя стабильными изотопами:The H 2 O molecule consists of two elements, each of which is a mixture of isotopes. Hydrogen in nature is represented by two stable isotopes:
- протием (обозначение 1Н или Н)- protium (designation 1 N or N)
- дейтерием (обозначение 2H или D).- deuterium (designation 2 H or D).
Естественное содержание изотопов 1Н и 2H в природных объектах составляет 99,985 и 0,015%. Легкая (обогащенная Н или обедненная D) вода обладает высокой биологической активностью. Употребление легкой воды приводит к нормализации углеводного и липидного обмена, коррекции веса, выведению шлаков и токсинов из организма и т.д. Результатами клинических испытаний доказано [Лобышев В.Н., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2O в биологических системах. М.: Наука, 1978], что при употреблении такой воды повышается работоспособность, физическая активность, выносливость и сопротивляемость организма.The natural content of 1 H and 2 H isotopes in natural objects is 99.985 and 0.015%. Light (rich in H or depleted in D) water has a high biological activity. The use of light water leads to the normalization of carbohydrate and lipid metabolism, weight correction, elimination of toxins from the body, etc. The results of clinical trials proved [Lobyshev V.N., Kalinichenko L.P. Isotopic effects of D 2 O in biological systems. M .: Nauka, 1978], that when such water is consumed, working capacity, physical activity, endurance, and body resistance increase.
Известно, что в легкой воде изменяется скорость протекания химических реакций, сольватация ионов, их подвижность и т.д. Легкая вода оказывает стимулирующее действие на живые системы, существенно повышает их активность, жизнестойкость к различным негативным факторам, репродуктивную деятельность, улучшает и ускоряет обмен веществ. Для сельскохозяйственных культур действие легкой воды проявляется в повышении всхожести и урожайности, для человека - в оздоровительном эффекте. Реакция биосистем при воздействии на них воды может изменяться в зависимости от количественных и качественных изменений изотопного состава воды. Применение воды с повышенной концентрацией тяжелых изотопов, в частности дейтерия, вызывает выраженные токсические эффекты на уровне организма, ограничивая возможность ее использования в лечебно-профилактических целях [Kushner D.J., Baker F., Dunstall T.G. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1999, Feb.77 It is known that in light water changes the rate of chemical reactions, solvation of ions, their mobility, etc. Light water has a stimulating effect on living systems, significantly increases their activity, resilience to various negative factors, reproductive activity, improves and speeds up metabolism. For crops, the effect of light water is manifested in increased germination and productivity, for humans - in the healing effect. The reaction of biosystems when exposed to water may vary depending on quantitative and qualitative changes in the isotopic composition of water. The use of water with an increased concentration of heavy isotopes, in particular deuterium, causes pronounced toxic effects at the body level, limiting the possibility of its use for therapeutic and prophylactic purposes [Kushner D.J., Baker F., Dunstall T.G. Can. J. Physiol. Pharmacol 1999, Feb.77
(2):79-88].(2): 79-88].
В то же время на разных объектах зарегистрирована положительная биологическая активность вод, полученных с помощью различных технологических процессов, относящихся к категории изотопно-легких, со сниженной в той или иной мере по сравнению с исходной концентрацией дейтерия. Т.е. количественные и качественные показатели изотопного состава воды существенным образом отражаются на ее эффективности при использовании воды в качестве растворителя или ингредиента. Поэтому очевидна необходимость в зависимости от целей применения регулирования изотопного состава воды, употребляемой человеком для технологических процессов, питья, в составе лекарственных, косметических, гигиенических, парфюмерных средств и т.д.At the same time, positive biological activity of waters obtained using various technological processes belonging to the category of isotope-light, with a decrease in one degree or another compared with the initial concentration of deuterium, was recorded at different sites. Those. quantitative and qualitative indicators of the isotopic composition of water significantly affect its effectiveness when using water as a solvent or ingredient. Therefore, the need is obvious depending on the purpose of the regulation of the isotopic composition of the water used by humans for technological processes, drinking, as part of medicinal, cosmetic, hygienic, perfumery, etc.
Уровень техники получения изотопно-легкой воды представлен рядом патентов: RU №№2031085, 2091335, 2091336 и др. Известен также ряд физико-химических методов изменения изотопного состава водорода, входящего в состав воды [Андрееев Б.М. и др., Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами. Москва: Энергоатомиздат. 1982, сс.44-49, 68-69, 75-79].The prior art for the production of isotope-light water is represented by a number of patents: RU No. 2031085, 2091335, 2091336 and others. There are also a number of physico-chemical methods for changing the isotopic composition of hydrogen that is part of the water [Andreeev BM et al., Separation of stable isotopes by physicochemical methods. Moscow: Energoatomizdat. 1982, pp. 44-49, 68-69, 75-79].
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является патент RU №2182562. Согласно прототипу способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия включает электролиз конденсата атмосферной влаги или дистиллята в электролизере с твердым ионообменным электролитом, преобразование полученных электролизных газов в воду и последующую конденсацию паров воды. При этом электролиз осуществляют при 60-80°С, электролизный водород подвергают изотопному обмену с парами воды, содержащимися в электролизном водороде, с использованием гидрофобизированного и промотированного катализатора на носителе из активного угля, содержащем 4-10% фторопласта и 2-4% палладия или платины, электролизные водород и кислород осушают пропусканием их через ионообменные мембраны и после преобразования электролизных газов в воду проводят доочистку последней и последующую ее минерализацию контактом с кальций-магнийсодержащими карбонатными материалами. В качестве кальций-магнийсодержащих карбонатных материалов используют доломит.The closest technical solution to the claimed is a patent RU No. 2182562. According to the prototype, a method for producing biologically active drinking water with a reduced deuterium content involves electrolysis of atmospheric moisture condensate or distillate in an electrolytic cell with a solid ion-exchange electrolyte, converting the obtained electrolysis gases into water and subsequent condensation of water vapor. In this case, the electrolysis is carried out at 60-80 ° C, the electrolysis hydrogen is isotope exchanged with water vapor contained in the electrolysis hydrogen using a hydrophobized and promoted catalyst on an active carbon carrier containing 4-10% fluoroplast and 2-4% palladium or platinum, electrolytic hydrogen and oxygen are dried by passing them through ion-exchange membranes, and after the conversion of electrolysis gases into water, they are refined and then mineralized by contact with calcium-magnesium-containing and carbonaceous materials. As calcium-magnesium carbonate materials, dolomite is used.
Недостатками описанного способа являются:The disadvantages of the described method are:
- наличие ионообменных мембран в электролизере приводит к увеличению омического сопротивления электролизера и к увеличению затрат электроэнергии в несколько раз, а затраты электроэнергии составляют 80-90% от себестоимости производимого продукта [Федотьев Н.П. и др. Прикладная электрохимия. Л.: Химия, 1967. с.346], что приводит к повышенной себестоимости получаемого продукта;- the presence of ion-exchange membranes in the cell leads to an increase in the ohmic resistance of the cell and to increase the cost of electricity by several times, and the cost of electricity is 80-90% of the cost of the product [Fedotiev N.P. and others. Applied electrochemistry. L .: Chemistry, 1967. p.346], which leads to increased cost of the obtained product;
- использование электродов из титана, промотированного платиной, обладающих низким коэффициентом разделения дейтерия и высокой поляризацией электродных процессов, приводит к низкой степени обеднения воды дейтерием, а также излишне высокому напряжению на электролизере; т.е. к повышенным энергозатратам;- the use of electrodes of titanium promoted by platinum, having a low separation coefficient of deuterium and a high polarization of the electrode processes, leads to a low degree of depletion of water by deuterium, as well as an excessively high voltage on the cell; those. increased energy costs;
- платина, которой промотированы титановые электроды, является дорогостоящим драгоценным металлом;- Platinum, which is promoted by titanium electrodes, is an expensive precious metal;
- производительность по воде со сниженными концентрациями дейтерия у прототипа составляет всего 50 мл в час, что, возможно, достаточно для условий, когда требуется получение продукта в небольших количествах, но недостаточно при промышленном производстве.- the water productivity with reduced concentrations of deuterium in the prototype is only 50 ml per hour, which is probably sufficient for conditions when it is required to obtain the product in small quantities, but not enough in industrial production.
Технической задачей заявляемого решения является:The technical task of the proposed solution is:
1. Снижение затрат электроэнергии в процессе производства воды, обедненной изотопом дейтерия, а следовательно, уменьшение себестоимости по сравнению с аналогами и прототипом.1. Reducing the cost of electricity in the production process of water depleted in the deuterium isotope, and therefore, reducing the cost in comparison with analogues and prototype.
2. Повышение эффективности способа, т.е. степени разделения изотопов водорода за одну стадию, качества получаемого продукта и уменьшение энергозатрат в процессе электролиза.2. Improving the efficiency of the method, ie the degree of separation of hydrogen isotopes in one stage, the quality of the resulting product and the reduction of energy consumption in the electrolysis process.
3. Удешевление способа за счет использования при электролизе более дешевых и эффективных электродных материалов.3. The cheaper method due to the use of electrolysis of cheaper and effective electrode materials.
Для решения технической задачи предлагается способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия, включающий электролиз дистиллята в электролизере, осушение полученных электролизных газов, преобразование электролизных газов в воду, последующую конденсацию паров воды и ее минерализацию. При этом электролиз дистиллята осуществляют с использованием каталитически активных электродов с высоким коэффициентом разделения изотопов водорода, покрытых с анодной стороны серебряным покрытием, а с катодной - покрытием из никеля Ренея, полученную на выходе из электролизера смесь водорода и кислорода осушают при помощи регенерируемых водопоглощающих веществ, а преобразование осушенных газов в воду осуществляют первоначально в газовой высокотемпературной турбине до получения высокотемпературного пара, а затем пар конденсируют в конденсаторе. Переменный ток, вырабатываемый генератором, связанным механически с турбиной, направляют на вход блока питания для компенсации части энергозатрат процесса электролиза, кроме того, минерализация обедненной дейтерием воды осуществляется в процессе ее сбора.To solve the technical problem, a method is proposed for producing biologically active drinking water with a reduced deuterium content, including electrolysis of the distillate in the electrolyzer, draining the obtained electrolysis gases, converting electrolysis gases into water, subsequent condensation of water vapor and its mineralization. In this case, the distillate is electrolyzed using catalytically active electrodes with a high separation coefficient of hydrogen isotopes coated with a silver coating on the anode side and a Raney nickel coating on the anode side, the mixture of hydrogen and oxygen obtained at the outlet of the electrolyzer is dried using regenerated water-absorbing substances, and the conversion of the dried gases into water is carried out initially in a gas high-temperature turbine to obtain high-temperature steam, and then the steam is condensed into capacitor. Alternating current generated by a generator connected mechanically to the turbine is sent to the input of the power supply to compensate for part of the energy consumption of the electrolysis process, in addition, mineralization of deuterium-depleted water is carried out during its collection.
Предложенный способ может быть реализован с помощью линии по получению биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия.The proposed method can be implemented using a line for the production of biologically active drinking water with a low deuterium content.
На Фиг.1 схематически изображена линия по получению биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия.Figure 1 schematically shows a line for producing biologically active drinking water with a reduced content of deuterium.
Линия содержит блок питания 1, электрически связанный с электролизером 2, выход которого соединен газовым трубопроводом с входом осушителя 3, также соединенного газовым трубопроводом с турбиной 4, механически соединенной с генератором переменного тока 5. Генератор 5 электрически соединен с входом блока питания 1. 6 - конденсатор, соединенный с выходом турбины паропроводом, а его выход соединен со сборником обедненной дейтерием воды 7, являющимся также минерализатором.The line contains a
Работа линии осуществляется следующим образом.The line is as follows.
Переменный трехфазный ток внешней электрической сети преобразуется в постоянный блоком питания 1 и поступает на электролизер 2, куда подается и дистиллированная вода. Образовавшаяся в электролизере 2 смесь кислорода и обедненного дейтерием водорода для предотвращения обратного изотопного обмена водорода с парами воды поступает по газовому трубопроводу в осушитель 3, где осушается регенерируемым водопоглощающим веществом. Далее осушенная газовая смесь поступает в турбину 4, где, сгорая, приводит во вращение ротор турбины и образует пары воды, которые, конденсируясь в конденсаторе 6, поступают в сборник питьевой воды 7, где дистиллированная вода подвергается минерализации, путем растворения заранее внесенной порции смеси растворимых солей с необходимым для получения питьевой воды составом. Энергия вращения ротора турбины 4 преобразуется в энергию механического вращения вала генератора 5, где преобразуется в электроэнергию переменного трехфазного тока. Переменный ток с генератора 5 поступает на вход блока питания 1 для компенсации части энергозатрат процесса электролиза.The alternating three-phase current of the external electric network is converted into a constant
Из приведенного описания реализации способа очевидно, что за счет обратной связи осуществляется рекуперация (до 40%) первоначально использованной электроэнергии, что следует из максимально возможного термического коэффициента полезного действия цикла тепловой турбины [Б.П.Поршаков, Б.А.Романов / Основы термодинамики и теплотехники. М., Недра, 1979, с.120]. Использование в электролизере биполярных электродов с предложенными покрытиями обеспечивает получение легкой воды с более низким содержанием дейтерия, так как известны коэффициенты разделения изотопов водорода на различных электродах, а также снижение поляризации электродных процессов, что приводит к уменьшению прямых энергозатрат процесса электролиза [В.Фильштих / Топливные элементы, М., Мир, 1968, с.388].From the above description of the implementation of the method, it is obvious that the feedback is used to recover (up to 40%) of the originally used electricity, which follows from the maximum possible thermal efficiency of the heat turbine cycle [B.P. Porshakov, B. A. Romanov / Fundamentals of Thermodynamics and heat engineering. M., Nedra, 1979, p.120]. The use of bipolar electrodes with the proposed coatings in the electrolyzer provides light water with a lower deuterium content, since the separation coefficients of hydrogen isotopes on different electrodes are known, as well as a decrease in the polarization of electrode processes, which leads to a decrease in direct energy consumption of the electrolysis process [V. Filshtich / Fuel elements, M., Mir, 1968, p. 388].
Кроме того, использованные в процессе электролиза электродные материалы более дешевые и устойчивые в условиях электролиза, чем в прототипе, и позволяют получать в одностадийном процессе электролиза воду, в несколько раз более обедненную дейтерием, чем в прототипе [В.Фильштих / Топливные элементы, М., Мир, 1968, с.388], что делает ее существенно биологически активнее.In addition, the electrode materials used in the electrolysis process are cheaper and more stable under electrolysis conditions than in the prototype, and allow one to obtain water in the one-stage electrolysis process that is several times more deuterium depleted than in the prototype [V. Filshtikh / Fuel cells, M. , World, 1968, p. 388], which makes it significantly biologically more active.
Таким образом, предлагаемый способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия более эффективен, чем прототип, т.к. позволяет получить более качественный продукт. При этом существенно менее энерго- и материалоемок, т.е. менее затратен.Thus, the proposed method for producing biologically active drinking water with a low deuterium content is more effective than the prototype, because allows you to get a better product. Moreover, significantly less energy and material consumption, i.e. less costly.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121324/05A RU2438765C1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121324/05A RU2438765C1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2438765C1 true RU2438765C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45783897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121324/05A RU2438765C1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2438765C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111419083A (en) * | 2020-04-03 | 2020-07-17 | 中国工程物理研究院材料研究所 | Integrated miniaturized low-deuterium water dispenser |
-
2010
- 2010-05-25 RU RU2010121324/05A patent/RU2438765C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111419083A (en) * | 2020-04-03 | 2020-07-17 | 中国工程物理研究院材料研究所 | Integrated miniaturized low-deuterium water dispenser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Feng et al. | Hybridization of photoanode and bioanode to enhance the current production of bioelectrochemical systems | |
Durruty et al. | Evaluation of potato-processing wastewater treatment in a microbial fuel cell | |
Pant et al. | Anode and cathode materials characterization for a microbial fuel cell in half cell configuration | |
CN101629300B (en) | Method for separating and preparing hydrogen by decomposing water in fuel cell through photocatalysis | |
CN103668311B (en) | For electro-catalysis reduction CO2to the catalysis electrode of formic acid, application and electro-catalysis reduction carbon dioxide to the method for formic acid | |
CN101891283A (en) | Photoelectrocatalysis water electrolysis method, device and application thereof | |
Nam et al. | Preparation of anodized TiO2 photoanode for photoelectrochemical hydrogen production using natural seawater | |
JP3432778B2 (en) | Active oxygen scavenger concentrate, process for producing the same, and active oxygen scavenger powder | |
Wang et al. | STEP wastewater treatment: a solar thermal electrochemical process for pollutant oxidation | |
CN113445061B (en) | Flat-tube type solid oxide electrolytic cell, seawater electrolysis hydrogen production device and seawater electrolysis hydrogen production process | |
Brimblecombe et al. | A Tandem Water Splitting Device Based on a Bio-inspired Manganese Catalyst | |
CN104630816B (en) | Hydrogen production device and technology via photoelectric degradation of organic pollutant based on solar energy and sea water cell collaborative drive | |
CN107512760B (en) | Electrolytic cell device for synchronously generating ozone and hydrogen peroxide through electricity, and preparation method and application thereof | |
Hu et al. | Mechanism of N, N-dimethylformamide electrochemical oxidation using a Ti/RuO 2–IrO 2 electrode | |
RU2438765C1 (en) | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium | |
RU2438766C1 (en) | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium | |
Davies et al. | Solar light-driven simultaneous pharmaceutical pollutant degradation and green hydrogen production using a mesoporous nanoscale WO3/BiVO4 heterostructure photoanode | |
Hu et al. | Carbon dots internalization enhances electroactive biofilm formation and microbial acetate synthesis | |
RU2585015C1 (en) | Device and method of producing gas | |
Zhu et al. | Towards efficient solar STEP synthesis of benzoic acid: Role of graphite electrode | |
RU97994U1 (en) | LINE FOR PRODUCING BIOLOGICALLY ACTIVE DRINKING WATER WITH REDUCED DEUTERIUM | |
Joo et al. | Hydrogen evolution in enzymatic photoelectrochemical cell using modified seawater electrolytes produced by membrane desalination process | |
CN107662965A (en) | A kind of electrolysis unit and method for removing ammonia nitrogen in ammonia alkali waste water | |
Smaili et al. | Electrocatalytic efficiency of PbO 2 in water decontamination | |
Dabboussi et al. | The Rebirth of Urea Oxidation Reaction for Power-to-X and Beyond |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140908 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200526 |