專利名稱：一種去除水中氣相雜質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除水中氣相雜質(zhì)的工藝，這些氣相雜質(zhì)包括氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。
背景技術(shù)：
眾所周知，水除了滿足生命要求外，各行各業(yè)也都離不開它。而且不同行業(yè)或不同的用途對水中氣相雜質(zhì)的要求也是不同的。例如養(yǎng)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?yàn)樗腥艉淄闅怏w，則會造成總有機(jī)炭(TOC)超標(biāo)，從而會影響器件的成品率。又如在分析化學(xué)的某些分析中，使用含有二氧化碳?xì)怏w的水會干擾分析結(jié)果。另外在很多工業(yè)生產(chǎn)的用水或用它吸收廢物的尾氣的回收工作(例如在對半導(dǎo)體多晶硅生產(chǎn)的尾氣中的氫氣進(jìn)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(zhì)就成了這些行業(yè)的迫切任務(wù)。
為了去除水中所含的上述氣相雜質(zhì)，目前，國內(nèi)外均采用如下四種方法。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。但是冷卻后就失效了，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，樹脂的酸堿再生污染環(huán)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(jìn)口，價格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(zhì)的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采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(shí)現(xiàn)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于3秒，經(jīng)物理化學(xué)過程，使水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷全部提取轉(zhuǎn)入氫氣中排出，達(dá)到水中氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷被去除的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的處理成本低廉，本發(fā)明所用的原料氫氣價廉，無毒且容易得到；所用的裝置設(shè)備是常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，不需要特制。所以使本發(fā)明的每噸水的處理費(fèi)用低于現(xiàn)有的四種方法中的任意一種。
3.由于本發(fā)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(zhì)，通過氣相色譜儀對處理前、后水和純氫中所含的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的測量發(fā)現(xiàn)水中的五種氣體都被提取至氫氣中，其效果達(dá)到99％以上。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖具體實(shí)施方式
請參閱圖1，本發(fā)明的流程是這樣的未處理水經(jīng)流量計(jì)調(diào)節(jié)控制在每小時3立方米，從淋洗塔頂部的噴淋口進(jìn)入淋洗塔，并從噴淋口噴出。99.99％的純氫通過純氫鋼瓶上設(shè)有的壓力計(jì)調(diào)節(jié)控制純氫進(jìn)入淋洗塔的壓力為0.02-0.05兆帕，用流量計(jì)控制純氫流量為每小時1.5立方米，經(jīng)流量計(jì)從淋洗塔下方入口處進(jìn)入淋洗塔，與未處理水逆向?qū)α鹘佑|，把氧氣、氮?dú)獾葰庀嚯s質(zhì)全部從水中被提取出來，然后從淋洗塔上方出來，經(jīng)過氣相色譜儀檢測，可知道五種雜質(zhì)是否已除盡。經(jīng)凈化處理后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(yīng)的飽和含量進(jìn)行對照，以及檢測處理后水中所含O2、N2、CO2、CO、CH4被排除的情況可以看出，水中所含的氣相雜質(zhì)基本上都被提取走了，去除率可達(dá)99％以上，詳情請見表1。本發(fā)明中每立方米純氫可以凈化處理2立方米水，如能將純氫與水接觸時間控制在大于3秒，則去除率可達(dá)100％。用本發(fā)明方法制得的無氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的水，可直接用于一些工業(yè)尾氣的回收(例如在對半導(dǎo)體多晶硅生產(chǎn)的尾氣進(jìn)行回收時，回收率可達(dá)99％以上)，如對去離子水進(jìn)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(zhì)均能滿足要求。
表1.水中所含的氣相雜質(zhì)與氫氣帶走的氣相雜質(zhì)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(quán)利要求
1.一種去除水中氣相雜質(zhì)的方法，其特征在于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于3秒，水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷99％-100％被提取轉(zhuǎn)入氫氣中，制得了去除氣相雜質(zhì)的水，待用；載有氣相雜質(zhì)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(zhì)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于3秒，水中的氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷99－100％提取轉(zhuǎn)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、甲烷的水可直接用于某些清洗工藝或一些工業(yè)(如半導(dǎo)體)尾氣的回收或進(jìn)一步處理，則可以滿足分析檢測的特殊需要。本發(fā)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(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者聞瑞梅, 戴自忠, 梁駿吾, 吳堅(jiān), 郭鐘光 申請人:同濟(jì)大學(xué)