一種去除水中氣相雜質的方法
2023-10-18 06:14:54
專利名稱：一種去除水中氣相雜質的方法
技術領域：
本發明涉及去除水中氣相雜質的工藝，這些氣相雜質包括氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。
背景技術：
眾所周知，水除了滿足生命要求外，各行各業也都離不開它。而且不同行業或不同的用途對水中氣相雜質的要求也是不同的。例如養魚用的水中要求含氧量越高越好。但是，相反，在某些清洗工藝中，所用的高純水中不希望含氧、二氧化碳和甲烷。因為水中若含甲烷氣體，則會造成總有機炭(TOC)超標，從而會影響器件的成品率。又如在分析化學的某些分析中，使用含有二氧化碳氣體的水會干擾分析結果。另外在很多工業生產的用水或用它吸收廢物的尾氣的回收工作(例如在對半導體多晶矽生產的尾氣中的氫氣進行回收時)不能使用含有氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的水，否則回收的氣體將無法使用。
但是暴露在大氣中的水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的溶解度都很高，因此去除水中的這些氣相雜質就成了這些行業的迫切任務。
為了去除水中所含的上述氣相雜質，目前，國內外均採用如下四種方法。第一種是加熱法，加熱可有效將上述部分氣體例如水中的溶解氧去除。但是冷卻後就失效了，而且能耗大成本高。第二種是加鈣可去除其中的一氧化碳、二氧化碳，但其它的氣體卻無法去除。第三種是選用對氧有選擇性吸附的離子交換樹脂，可以脫氧，但同樣其它的氣體無法去除，而且離子交換樹脂需要再生，樹脂的酸鹼再生汙染環境。第四種是膜脫氣法，可將水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷去除，且效果較好。但處理成本高，膜需要進口，價格昂貴。
發明內容
本發明的目的是公開一種工藝簡單、操作容易、成本低廉、效果良好的可以同時去除水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷多種雜質的方法。
為了達到上述目的，本發明採用純氫與水中所含氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷充分接觸的方法，來實現同時去除水中所含的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷。具體工藝如下將水用泵泵入噴淋器中，以每小時1-4立方米的流量自上而下噴出。同時用壓力為0.02-0.05兆帕(MPa)、流量為每小時0.5-2立方米、純度為99.99％的氫氣自下而上通入，使水和純氫接觸時間大於3秒，經物理化學過程，使水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷全部提取轉入氫氣中排出，達到水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷被去除的目的。
本發明的優點如下1.工藝簡單、操作容易從上述工藝可以看到，只需要將水自上而下噴淋，同時純氫自下而上與水充分接觸，就能將水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷去除，所以操作起來非常方便。
2.本發明的處理成本低廉，本發明所用的原料氫氣價廉，無毒且容易得到；所用的裝置設備是常規標準設備，不需要特製。所以使本發明的每噸水的處理費用低於現有的四種方法中的任意一種。
3.由於本發明的方法是用氫氣提取法將水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷提取出來，因此可以同時去除上述五種氣相雜質，通過氣相色譜儀對處理前、後水和純氫中所含的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的測量發現水中的五種氣體都被提取至氫氣中，其效果達到99％以上。
圖1為本發明的工藝流程圖具體實施方式
請參閱圖1，本發明的流程是這樣的未處理水經流量計調節控制在每小時3立方米，從淋洗塔頂部的噴淋口進入淋洗塔，並從噴淋口噴出。99.99％的純氫通過純氫鋼瓶上設有的壓力計調節控制純氫進入淋洗塔的壓力為0.02-0.05兆帕，用流量計控制純氫流量為每小時1.5立方米，經流量計從淋洗塔下方入口處進入淋洗塔，與未處理水逆向對流接觸，把氧氣、氮氣等氣相雜質全部從水中被提取出來，然後從淋洗塔上方出來，經過氣相色譜儀檢測，可知道五種雜質是否已除盡。經淨化處理後的水從淋洗塔的出口處流出，待用。
用氣相色譜儀測量從淋洗塔流出的H2中的O2、N2、CO2、CO、CH4的含量，與水溫所對應的飽和含量進行對照，以及檢測處理後水中所含O2、N2、CO2、CO、CH4被排除的情況可以看出，水中所含的氣相雜質基本上都被提取走了，去除率可達99％以上，詳情請見表1。本發明中每立方米純氫可以淨化處理2立方米水，如能將純氫與水接觸時間控制在大於3秒，則去除率可達100％。用本發明方法製得的無氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的水，可直接用於一些工業尾氣的回收(例如在對半導體多晶矽生產的尾氣進行回收時，回收率可達99％以上)，如對去離子水進一步處理，則除可以滿足分析檢測中的無CO2的特殊需要外，對其它雜質均能滿足要求。
表1.水中所含的氣相雜質與氫氣帶走的氣相雜質含量對照表
*用氣相色譜儀測量值乘以氫氣流量**測量時的溫度為19℃，用此溫度下的氣體在水中的溶解度乘以水流量
權利要求
1.一種去除水中氣相雜質的方法，其特徵在於將水用泵泵入噴淋器中，以每小時1-4立方米的流量自上而下噴出；同時用壓力為0.02-0.05兆帕(MPa)、流量為每小時0.5-2立方米、純度為99.99％的氫氣自下而上通入噴淋塔，使水和純氫接觸時間大於3秒，水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷99％-100％被提取轉入氫氣中，製得了去除氣相雜質的水，待用；載有氣相雜質的氫氣從噴淋塔上方排出。
全文摘要
一種去除水中氣相雜質的方法，涉及去除水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的工藝。將水以每小時1－4立方米的流量自上而下泵入噴淋塔中噴出。同時用壓力為0.02－0.05兆帕(MPa)、流量為每小時0.5－2立方米、純度為99.99％的氫氣自下而上通入，使水和純氫接觸時間大於3秒，水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷99－100％提取轉入氫氣中從噴淋塔上方排出。去除了氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的水可直接用於某些清洗工藝或一些工業(如半導體)尾氣的回收或進一步處理，則可以滿足分析檢測的特殊需要。本發明工藝簡單、操作容易、成本低廉。
文檔編號C02F1/20GK1401583SQ0213691
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月10日 優先權日2002年9月10日
發明者聞瑞梅, 戴自忠, 梁駿吾, 吳堅, 郭鍾光 申請人:同濟大學