RU2521627C1 - Method of producing water with low content of deuterium - Google Patents
Method of producing water with low content of deuterium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521627C1 RU2521627C1 RU2013101254/05A RU2013101254A RU2521627C1 RU 2521627 C1 RU2521627 C1 RU 2521627C1 RU 2013101254/05 A RU2013101254/05 A RU 2013101254/05A RU 2013101254 A RU2013101254 A RU 2013101254A RU 2521627 C1 RU2521627 C1 RU 2521627C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- deuterium
- water
- electrolysis
- steam
- 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 H2O. 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 H2O 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 1H или H);- protium (designation 1 H or H);
- дейтерием (обозначение 2H или D).- deuterium (designation 2 H or D).
Естественное содержание изотопов 1H и 2Н 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.П., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D20 в биологических системах. - М.: Наука, 1978.], что при употреблении такой воды повышается работоспособность, физическая активность, выносливость и сопротивляемость организма.The natural content of isotopes 1 H and 2 N 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.P., Kalinichenko L.P. Isotopic effects of D20 in biological systems. - M .: Nauka, 1978.] that the use of such water increases performance, physical activity, endurance and resistance of the body.
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 (2): 79-88].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, resistance 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].
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 [М.Г.Барышев, А.А.Басов, С.Н.Болотин, С.С.Джимак, Д.В.Кашаев С.Р.Федосов, В.Ю.Фролов, Д.И.Шашков, Д.А.Лысак, А.А.Тимаков // Оценка антирадикальной активности воды с модифицированным изотопным составом с помощью ямр-, эпр- и масс-спектроскопии / Известия РАН. серия физическая, 2012, том 76, №12, с.1507-1510]. 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-lungs with a decrease to one degree or another compared with the initial concentration of deuterium was recorded at different sites [M. G. Baryshev, A. A. .Basov, S.N. Bolotin, S.S. Jimak, D.V. Kashaev S.R. Fedosov, V.Yu. Frolov, D.I. Shashkov, D.A. Lysak, A.A. Timakov / / Evaluation of the antiradical activity of water with a modified isotopic composition using NMR, EPR and mass spectroscopy / Bulletin of the Russian Academy of Sciences. physical series, 2012, volume 76, No. 12, p. 1507-1510]. 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 water used by humans for technological processes, drinking, as part of medicines, cosmetics, hygiene, perfumes, etc.
Уровень техники получения изотопно-легкой воды представлен рядом патентов на изобретения №№2031085, 2091335, 2091336, 2438765, 2438766 и полезные модели №№113977, 97994, 106559, 101648 и др. Известен также ряд физико-химических методов изменения изотопного состава водорода, входящего в состав воды [Андреев Б.М. и др., Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами. Москва: Энерго-атомиздат. 1982. сс.44-49, 68-69, 75-79].The prior art for producing isotope-light water is represented by a number of patents for inventions No. 2031085, 2091335, 2091336, 2438765, 2438766 and utility models No. 113977, 97994, 106559, 101648 and others. There are also a number of physicochemical methods for changing the isotopic composition of hydrogen, part of the water [Andreev B.M. et al., Separation of stable isotopes by physicochemical methods. Moscow: Energo-atomizdat. 1982. pp. 44-49, 68-69, 75-79].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент на изобретение RU №2438766. Согласно прототипу способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия включает электролиз дистиллята в электролизере, осушение полученных электролизных газов, преобразование электролизных газов в воду, последующую конденсацию паров воды и ее минерализацию. Электролиз дистиллята осуществляют с использованием каталитически активных электродов, покрытых с анодной стороны серебряным покрытием, а с катодной - покрытием из никеля Ренея. Полученную на выходе из электролизера смесь водорода и кислорода осушают, затем подают в газодиффузионный разделитель с палладиево-серебряной мембраной. Последующее преобразование разделенных газов в воду осуществляют в водородно-кислородном топливном элементе с ионообменными мембранами. При этом постоянный ток, генерируемый топливным элементом, направляют на вход электролизера.The closest in technical essence to the claimed invention is a patent for an invention RU No. 2438766. According to the prototype, a method for producing biologically active drinking water with a reduced deuterium content includes electrolysis of the distillate in the electrolysis cell, draining the obtained electrolysis gases, converting electrolysis gases to water, subsequent condensation of water vapor and its mineralization. The distillate is electrolyzed using catalytically active electrodes 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, then fed to a gas diffusion separator with a palladium-silver membrane. Subsequent conversion of the separated gases to water is carried out in a hydrogen-oxygen fuel cell with ion-exchange membranes. In this case, the direct current generated by the fuel cell is directed to the input of the electrolyzer.
Недостатками описанного способа являются:The disadvantages of the described method are:
- происходящая со временем деградация электродов, вызываемая рекристаллизацией электродного покрытия из никеля Ренея, что приводит к уменьшению коэффициента разделения изотопов водорода, увеличению поляризации электродов и, как следствие, к увеличению затрат электроэнергии, которые составляют 80-90% от себестоимости производимого продукта, в несколько раз, в течение срока службы, а также к повышенному содержанию дейтерия в получаемой воде [Федотьев Н.П. и др. Прикладная электрохимия. - Л.: Химия 1967. с.346], что приводит к повышенной себестоимости получаемого продукта и ухудшению его качества;- degradation of the electrodes occurring over time, caused by the recrystallization of the electrode coating from Raney nickel, which leads to a decrease in the separation coefficient of hydrogen isotopes, an increase in the polarization of the electrodes and, as a result, to an increase in the cost of electricity, which amounts to 80-90% of the cost of the manufactured product, by several times, during the service life, as well as to the increased content of deuterium in the produced water [Fedotiev NP and others. Applied electrochemistry. - L .: Chemistry 1967. p.346], which leads to increased cost of the resulting product and the deterioration of its quality;
- при реализации способа происходят значительные потери электроэнергии в виде тепла, связанные с использованием кислородных электродов с высоким перенапряжением, на которых теряется существенно больше электроэнергии, чем на водородных, что также приводит к повышению себестоимости получаемого продукта;- when implementing the method there are significant losses of electricity in the form of heat associated with the use of oxygen electrodes with high overvoltage, which lose significantly more electricity than hydrogen, which also leads to an increase in the cost of the resulting product;
- кислородо-водородный топливный элемент, используемый в прототипе, насколько известно, до настоящего времени серийно не производится, а несерийные изделия высокостоящие.- the oxygen-hydrogen fuel cell used in the prototype, as far as is known, is not yet mass-produced, and non-serial products are high-quality.
Задачей заявляемого технического решения является:The objective of the proposed technical solution is:
1. Увеличение коэффициента разделения изотопов водорода за счет замены дисперсных электродов из никеля и серебра Ренея на платиноидные дисперсные каталитические электроды, имеющие большой срок службы и низкую деградацию, связанную с низкой скоростью рекристаллизации дисперсных платиновых металлов, что приводит также к уменьшению поляризации электродов, и, как следствие, к уменьшению затрат электроэнергии в течение срока службы в несколько раз;1. An increase in the hydrogen isotope separation coefficient due to the replacement of dispersed electrodes of nickel and Raney silver with platinum dispersed catalytic electrodes having a long service life and low degradation associated with a low recrystallization rate of dispersed platinum metals, which also leads to a decrease in the polarization of the electrodes, and, as a result, to reduce electricity costs during the service life by several times;
2. Снижение потерь электроэнергии в виде тепла при замене кислородных электродов с высоким перенапряжением на водородные диффузионные электроды, то есть уменьшение себестоимости по сравнению с аналогами и прототипом;2. Reducing energy losses in the form of heat when replacing oxygen electrodes with high overvoltage with hydrogen diffusion electrodes, that is, a reduction in cost compared to analogues and prototype;
3. Удешевление способа за счет использования при электролизе только обратимых водородных электродов, дешевых и имеющих большой рабочий ресурс.3. The cost of the method due to the use of electrolysis only reversible hydrogen electrodes, cheap and having a large working resource.
Для решения технической задачи предлагается способ получения 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 в процессе сбора обедненной дейтерием воды. При этом электролиз дистиллята осуществляют путем получения обедненного дейтерием водорода на газодиффузионном водородном катоде электролизера, с последующим направлением его противотоком с водяным паром в колонну каталитического изотопного обмена. Пар подается из парогенератора, питаемого питателем дистиллированной воды, для обогащения водорода дейтерием и обеднения им водяного пара в колонне, дальнейшей ионизации обогащенного водорода на газодиффузионном водородном аноде электролизера и конденсации обедненного в процессе изотопного обмена пара воды в конденсаторе.To solve the technical problem, a method for producing water with a reduced deuterium content is proposed, including electrolysis of the distillate in the electrolysis cell, draining the obtained electrolysis gases, converting electrolysis gases into water, subsequent condensation of water vapor and its mineralization in the process of collecting deuterium-depleted water. In this case, the distillate is electrolyzed by producing deuterium-depleted hydrogen at the gas diffusion hydrogen cathode of the electrolyzer, followed by its countercurrent flow with water vapor to the catalytic isotope exchange column. Steam is supplied from a steam generator fed by a distilled water feeder to enrich hydrogen with deuterium and deplete it with water vapor in the column, further ionize the enriched hydrogen at the gas diffusion hydrogen anode of the electrolyzer, and condense the depleted water in the isotope exchange process in the condenser.
На фиг.1 изображена линия, реализующая предлагаемый способ.In Fig.1 shows a line that implements the proposed method.
Линия содержит: блок питания 1, электрически связанный с электролизером 2, выход катода 3 которого соединен газовым трубопроводом со входом осушителя 4. Осушитель 4 соединен газовым трубопроводом с газовым входом колонны каталитического изотопного обмена 5, газовый выход которой соединен с входом анода 6 электролизера 2. Питатель дистиллированной воды 7 жидкостным трубопроводом связан с парогенератором 8, который связан по паровой фазе с паровым входом колонны каталитического изотопного обмена 5. Паровой выход колонны 5 связан с входом конденсатора 9, соединенного жидкостным трубопроводом со сборником обедненной дейтерием воды 10.The line contains: a
Работа линии осуществляется следующим образом.The line is as follows.
Переменный трехфазный ток внешней электрической сети блоком питания 1 преобразуется в постоянный и поступает на электролизер 2, куда подается и дистилтированная вода. Образовавшийся в электролизере на катоде 3 водород с пониженным содержанием дейтерия для предотвращения обратного изотопного обмена водорода с парами воды поступает по газовому трубопроводу в осушитель 4, где осушается регенерируемым водопоглощающим веществом. Далее осушенный водород поступает в колонну каталитического изотопного обмена 5, где обменивается дейтерием с парами воды на поверхности твердого катализатора. После этого водород, обогащенный дейтерием до природной концентрации, поступает на анод 6 электролизера 2, где вновь ионизируется. Дистиллированная вода природного изотопного состава поступает из питателя 7 в парогенератор, где образует пар, который поступает в колонну каталитического изотопного обмена 5, где на поверхности твердого катализатора обменивается дейтерием с водородом, после чего по паропроводу поступает в конденсатор 9, из которого вода, обедненная дейтерием, поступает в сборник 10.The alternating three-phase current of the external electric network by the
Исключение из электрохимической стадии кислородных электродов электролизера и топливного элемента, обладающих по сравнению с водородными диффузионными электродами плохой обратимостью и высокими потерями энергии в виде омического тепла, приводит к уменьшению затрат энергии процесса электролиза в несколько раз по сравнению с прототипом. При этом процесс в электролизере сводится фактически к переносу водорода с катода 3 на анод 6, а по пути между электродами за счет каталитического обмена с парами воды образуются пары воды с пониженным содержанием дейтерия, которые конденсируются и выводятся в виде конечного продукта [В.Фильштих / Топливные элементы, М. Мир, 1968 с.389]. Кроме того, использованные в процессе электролиза электродные материалы технологически более отработаны и устойчивы в процессе электролиза, чем в прототипе, и позволяют получать в одностадийном процессе электролиза воду, в несколько раз более обедненную дейтерием, чем в прототипе [Э.Юсти, А.Винзель / Топливные элементы // Изд.-во Мир, М. 1964, с.283-286], что делает ее существенно биологически активнее.The exclusion from the electrochemical stage of the oxygen electrodes of the electrolyzer and the fuel cell, which, in comparison with hydrogen diffusion electrodes, have poor reversibility and high energy losses in the form of ohmic heat, reduces the energy costs of the electrolysis process by several times compared to the prototype. In this case, the process in the electrolyzer is actually reduced to the transfer of hydrogen from the
Таким образом, предлагаемый способ 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 is more efficient 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 |
---|---|---|---|
RU2013101254/05A RU2521627C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Method of producing water with low content of deuterium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101254/05A RU2521627C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Method of producing water with low content of deuterium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2521627C1 true RU2521627C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51217019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013101254/05A RU2521627C1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Method of producing water with low content of deuterium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2521627C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2031085C1 (en) * | 1992-12-18 | 1995-03-20 | Иван Николаевич Варнавский | Method and unit for producing biologically active drinking water |
RU2060801C1 (en) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Process for recovery of tritium and protium from deuterium-containing water |
RU2091336C1 (en) * | 1995-12-13 | 1997-09-27 | Иван Николаевич Варнавский | Method of preparing the curative drinking water with decreased deuterium and tritium content |
RU2182562C2 (en) * | 2000-06-07 | 2002-05-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем | Method of producing biologically active potable water with reduced content of deuterium and device for production of said water |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101254/05A patent/RU2521627C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2031085C1 (en) * | 1992-12-18 | 1995-03-20 | Иван Николаевич Варнавский | Method and unit for producing biologically active drinking water |
RU2060801C1 (en) * | 1994-03-17 | 1996-05-27 | Юрий Александрович САХАРОВСКИЙ | Process for recovery of tritium and protium from deuterium-containing water |
RU2091336C1 (en) * | 1995-12-13 | 1997-09-27 | Иван Николаевич Варнавский | Method of preparing the curative drinking water with decreased deuterium and tritium content |
RU2182562C2 (en) * | 2000-06-07 | 2002-05-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем | Method of producing biologically active potable water with reduced content of deuterium and device for production of said water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9216919B2 (en) | Microbial electrolysis cells and methods for the production of chemical products | |
RU2602234C2 (en) | Electrolysis bath for acidic water and method of using acid water | |
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 | |
Hwang et al. | Improvement of the thermochemical water-splitting IS (iodine–sulfur) process by electro-electrodialysis | |
CN107285544A (en) | A kind of seawater desalination system powered based on wind light mutual complementing power generation and Hydrogen Energy | |
WO2014201851A1 (en) | Simple and efficient electrolysis device capable of changing pure water into electrolyzed water | |
CN1425079A (en) | Electrolytic cell and method for electrolysis | |
US11629073B2 (en) | Hybrid system for water treatment, desalination, and chemical production | |
EP3011077B1 (en) | A hydrogen gas generation system, and process for the electrocatalytic production of hydrogen gas. | |
CN104630816B (en) | Hydrogen production device and technology via photoelectric degradation of organic pollutant based on solar energy and sea water cell collaborative drive | |
RU2585015C1 (en) | Device and method of producing gas | |
RU2393997C2 (en) | Device and method for reducing chemical oxygen demand (cod) of waste water through electrochemical oxidation | |
KR19990068185A (en) | Facial moisturizer and cleanser | |
RU2521627C1 (en) | Method of producing water with low content of deuterium | |
RU2438766C1 (en) | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium | |
RU2548442C1 (en) | Method of obtaining deuterium-depleted water | |
RU128127U1 (en) | REDUCED DEUTERIUM WATER LINE | |
RU134442U1 (en) | LOW ELECTROLYTIC WATER PRODUCTION LINE WITH DEUTERIUM | |
CN217350851U (en) | Continuous hydrogen water generating device | |
RU2438765C1 (en) | Method of producing biologically active drinking water with reduced content of deuterium | |
Lu et al. | Mechanistic study on pH-related behavior in rocking-chair capacitive deionization | |
RU97994U1 (en) | LINE FOR PRODUCING BIOLOGICALLY ACTIVE DRINKING WATER WITH REDUCED DEUTERIUM | |
RU101648U1 (en) | LINE FOR PRODUCING BIOLOGICALLY ACTIVE DRINKING WATER WITH REDUCED DEUTERIUM | |
RU138803U1 (en) | LINE FOR PRODUCING DECLETED WATER DATTERIUM | |
Tang et al. | An appealing photo-powered multi-functional energy system for the poly-generation of hydrogen and electricity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210111 |