HU217418B

HU217418B - Kémiai eljárás alacsony deutériumtartalmú víz előállítására

Info

Publication number: HU217418B
Application number: HU9501118A
Authority: HU
Inventors: László Kótai
Original assignee: László Kótai
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2000-01-28
Also published as: WO1996033129A1; HUT75696A; HU9501118D0; AU5285596A

Abstract

Az alacsőny deűtériűmtartalmú víz számős rákős betegség megelőzésére,illetve gyógyítására alkalmas készítmény. A találmány szerintieljárásban az alacsőny deűtériűmtartalmú víz előállítására alacsőnydeűtériűmtartalmú hidrőgén közvetlen vagy katalitikűs elégetésévelvagy őxigéntartalmú anyagőkkal való reagáltatásával kapőtt vízgőztfrakciőnálnak. Az alacsőny deűtériűmtartalmú hidrőgén előállításáhőzalkálifém, előnyösen az alkáli-klőrid elektrőlízisből származónátriűm-amalgámőt reagáltatnak természetes vízzel, és az ebben afőlyamatban keletkezett hidrőgént – amely deűtériűmtartalma 1/3-a akiindűlási természetes vízének – használják fel a vízgőzelőállítására. ŕ

Description

A találmány tárgya kémiai eljárás alacsony deutériumtartalmú víz előállítására. A természetes víz 130-160 ppm (Magyarországon átlagosan 150-154 ppm) mennyiségben tartalmazza a hidrogén 2-es tömegszámú izotópját, a deutériumot. A közelmúltban tett felfedezések szerint az ennél alacsonyabb deutériumtartalmú víz (0,1-130 ppm) számos rákos betegség kezelésére, illetve megelőzésére alkalmas (HU 208,084; FEBS Letters, 1993, 317 (1-2, 1-4).

A nehézvíz előállításánál - a deutériumban szegény víz a módszertől függően tisztán vagy oldatként, illetve változó deutériumtartalommal - melléktermékként keletkezik, a dúsítási folyamatok során (US 2,137,430, GB 435,450, FR 789,822, US 2,044,704, SU 579568, DE 623,336).

A vizes só, sav, illetve lúgoldatok elektrolízise (GB 72B,532, GB 726,771, GB 837,894, FR 1,150,242, US 2,695,268, SE 151,000, FR 1,141,241, CH 328,414, CH 332,465, CH 332,4B8, CH 332,467, JP 56,00,525, JP 56,06820, JP 57,09,762, JP 57,10,477, JP 58,05,222, 58,07,525, JP 58,07,966, JP 59,00,313, US 2,108,570) és a víz frakcionált rektifikálása (IN 55,256, GB 824,954, US 2,798,359) a nehézvíz előállítása szempontjából közismert.

Az alacsony deutériumtartalmú víz előállítására közvetlenül eddig csak a magas tányérszámú frakcionálóoszlopon való rektifikálást vagy elektrolízist alkalmaztak (HU 208,084). Előbbi módszer nagyon kis hatékonyságú, a deutériumot főleg HDO formában tartalmazó víz és a tiszta H₂O csekély forráspontkülönbsége miatt. A víz magas fajhője - figyelembe véve a kis hatékonyságú frakcionálási folyamatot is - rendkívül energiaigényessé, így gazdaságtalanná teszi a természetes víz H₂O- és HDO-tartalmának forráspontkülönbségek alapján való szétválasztását. Az elektrolízis szétválasztási tényezője nagymértékben függ az elektród állapotától, amely az elektrolízis során változásokat szenved, így egységes minőségű termék előállítása nagyon nehéz. Az elektrolízis berendezésigénye - hasonlóan a rektifikáláséhoz - nagyon nagy.

Ugyancsak a nehézvíz-előállítás kapcsán keletkezik melléktermékként könnyűvíz, illetve könnyűvíz előállítására alkalmas könnyű hidrogén a következő módszerekben: hidrogén és víz közötti izotópcsere-reakcióban (US 2,690,380, US 2,690,379 IT 493,492), kén-hidrogén és víz közötti izotópcsere-reakcióban (US 2,787,526, GB 845,501, FR 1,165,257, FR 1,164,750, FR 1,169,140, FR 1,175,894), GB 870,036, CA 616,048, DE 1,047,753), merkaptánok és víz közötti cserereakcióban (US 2,741,543, GB 837,730), ammónia, hidrogén és víz elegyében végzett izotópcserével (DE 1,036,223, GB 867,736, FR 1,180,973), valamint ciklohexán vagy benzol és hidrogén közötti cserereakciókban (US 2,690,380). Ezeknek a módszereknek legfőbb hátránya a magas berendezés- és technikaiháttérigény mellett az is, hogy gazdaságos nehézvíz-előállításhoz az első, a természetes vizet használó lépcsőben csak kismértékben csökken a deutériumszint -, tekintettel arra, hogy a módszer célja nem a deutériumban elszegényített víz előállítása, hanem a sorozatos kismértékű ezért viszonylag gazdaságosan és könnyen végrehajtható - deutériumban való dúsítás, illetve az, hogy a különféle - kén-hidrogén, ammónia stb. mérgező anyagok felhasználása miatt, a termékként kapott könnyűvizet rendkívül költséges és mélyreható tisztításnak kell alávetni, hogy emberi fogyasztásra is alkalmas legyen.

Jelen találmány alapja az a meglepő felismerés, hogy a nátrium-amalgám higanyos oldata - amely a kősóelektrolízis intermedier terméke - vizes kezelése folya10 mán, amely során főtermékként nátrium-hidroxid keletkezik, a melléktermékként keletkező hidrogén elégetésével a kiindulás víz deutériumtartalmánál mintegy ’/j-dal kevesebb deutériumot tartalmazó (mintegy 50-54 ppm) vizet állíthatunk elő. A keletkező gáz-halmazállapotú hidrogén szárítással, illetve szorpciós készítményekkel (aktív szén, réz-szulfid) (EP 145,539, EP 271,618, JP 50,01,477 stb.) önmagában ismert módszerekkel könnyen tisztítható emberi fogyasztásra alkalmas termékekhez való felhasználásra megfelelő minőségűvé.

Meglepő tényként tapasztaltuk, hogy a nátriumamalgám higanyos oldatban a nátriumnál vagy a nátrium-amalgámnál nagyobb mértékű szeparálást biztosít, amit a fém higany jelenléte, illetve valószínűleg a hidrogén- és deutériumionok higanyon való túlfeszült25 ségének különbsége okoz.

Tekintettel arra, hogy a víz itt gőz formájában keletkezik, igény esetén lehetőség nyílik az így keletkezett gőz forrpontkülönbség alapján való - az eddigieknél gazdaságosabb továbbfrakcionálására is - figyelembe véve, hogy nem szükséges energiabefektetés a víz gőzállapotba hozásához, illetve a hidrogén elégetésekor nagy mennyiségű hasznosítható hő szabadul fel.

A találmány előnye az eddigi frakcionálási és elektrolíziseljárással szemben abban nyilvánul meg, hogy:

1. Energiabefektetése csak a gőz kondenzáltatásához (ha nem frakcionálunk) szükséges, ami jelentősen kisebb, mint a víz magas fajhője miatti felmelegítés, illetve elpárologtatás energiaigénye.

2. Egyszerű kémiai folyamatban a kiindulási víz deutériumtartalmát mintegy ’/₃-ára csökkenthetjük.

3. A frakcionálási hatásfok háromszoros, figyelembe véve, hogy a frakcionálandó víz '/₃ deutériumtartalmú, mint az előző eljárásokban használatos természetes víz.

4. Alapanyagként egy melléktermékként keletkező terméket hasznosít.

5. Az égetés során felszabaduló hőenergia hasznosítható.

A hidrogén elégetése történhet közvetlenül, illetve láng nélküli eljárással, katalizátorral vagy katalizátor nélkül, levegő, oxigén vagy valamilyen oxigéntartalmú anyag kölcsönhatásában.

Példák

1. A 2,5 tömeg% nátriumtartalmú higanyos nátriumamalgám-oldatot vízzel reagáltatva, 10 tömeg%-os nátrium-hidroxidot állítottunk elő (miközben a reakcióelegyet hagytuk felmelegedni), és a hidrogént egy réz-oxiddal töltött csövön átvezettük, és a keletkezett vízgőzt

Ili

HU kondenzáltattuk. Az így keletkezett víz deutériumtartalmát infravörös spektroszkópiás módszerrel meghatározva, a kiindulási víz (154 ppm) deutériumtartalma 50 ppm értékre csökkent.

2. Mindenben az 1. példa szerint jártunk el 3,0 tömeg% nátriumtartalmú higanyos nátrium-amalgám-oldat felhasználásával, a reakcióelegyet nem hagytuk felmelegedni (intenzív hűtés), amikor gyakorlatilag azonos (51 ppm) eredményt kaptunk.

3. Mindenben az 1. példa szerint jártunk el, 0,1, 0,3, 0,5 és 1,0 tömeg%-os nátriumtartalmú nátrium-amalgám higanyos oldatának felhasználásával. Az eredmények a mérési pontosságon belül azonosak voltak (53, 56, 51, illetve 55 ppm).

4. A vizes nátrium-klorid-oldat higanykatódos ipari méretű elektrolízise során kapott nátrium-amalgám higanyos oldatát (nátriumtartalom 0,1%) 100 °C-on vízzel reagáltatva, termékként 50 tömeg%-os koncentrációban nátrium-hidroxid és hidrogén keletkezett. A hidrogént mélyhűtéses és aktív szenes tisztítás után réz-oxiddal reagáltatva a keletkezett víz deutériumtartalmát infravörös spektroszkópiás módszerrel meghatározva 51 ppm deutériumtartalmú víz keletkezett továbbfrakcionálás nélkül.

5. Mindenben a 4. példa szerint jártunk el, de a hidrogént mélyhűtés nélkül használtuk (a nedvességtartalmát nem fagyasztottuk ki), és az égetést direkt lánggal végeztük, levegőn, a vízgőz kondenzáltatásával. Termékként 55 ppm deutériumkoncentrációjú vizet kaptunk.

17418B 2

6. Mindenben a 4. példa szerint jártunk el, és a keletkezett vízgőzt előhűtés után cseppfolyós vízbe vezetéssel hűtöttük (Raschig-gyűrűvel töltött oszlopon ellenáramban, csepegtetős módszerrel), amikor a hűtővi5 zet az 55 ppm-es keletkezési, illetve 154 ppm-es hűtővíz-deutérium-tartalom figyelembevételével vett vízgőz-csepegtetővíz (recirkulált) arányokkal az élelmiszeripari célra szánt 130 ppm-es deutériumtartalomnak megfelelő vizet állítottunk elő.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONT

Eljárás alacsony deutériumtartalmú víz előállítására,

15 alacsony deutériumtartalmú hidrogén közvetlen vagy katalitikus elégetésével vagy oxigéntartalmú anyagokkal való reagáltatásával, a kapott víz adott esetben továbbfrakcionálásával, azzaljellemezve, hogy a 154 ppm (természetes deutériumszint) deutériumtartalomnál alacso20 nyabb, előnyösen 50-60 ppm-nél alacsonyabb deutériumtartalmú hidrogén előállításához alkálifém, előnyösen az alkáli-klorid elektrolízisből származó nátriumamalgám higanyos oldatát reagáltatjuk az előállítani kívánt deutériumtartalmú víznél magasabb deutériumtartalmú, adott esetben természetes eredetű 154 ppm deutériumtartalmú vízzel, és az így keletkezett csökkentett deutériumtartalmú hidrogént alakítjuk át csökkentett deutériumtartalmú vízzé.