阅读说明：本技术 一种制备低氘富氢水的系统及方法 (System and method for preparing low-deuterium hydrogen-rich water ) 是由 林牧 任海峰 卢秋实 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：一种制备低氘富氢水的系统及方法,属于饮用水生产领域,包括原料氢气储罐(1),其特征在于,原料氢气储罐(1)连通气举混合器进气口(53),低氘水储罐(4)连通气举混合器进水口(51),气液两相压缩机(6)连通水射流空化气液混合器(7),低氘富氢水集槽(13)连通低氘富氢水储罐(11),氢气回收罐(9)连通低氘富氢水储罐(11)和氢气纯化增压单元(14),氢气纯化增压单元(14)连通原料氢气储罐(1)。本发明的有益效果是,低氘水与氢气通过气举混合、气液混合压缩和射流空化三次溶合及保压处理,氢气在水中的溶解度高,氢气不易析出、存储时间长,能够提高氢气利用率,也适用其它气体与液体的溶合。(The utility model provides a system and method of preparation low deuterium hydrogen-rich water, belong to drinking water production field, including raw materials hydrogen storage tank (1), a serial communication port gas lift blender air inlet (53) is held in raw materials hydrogen storage tank (1), low deuterium water storage tank (4) intercommunication gas lift blender water inlet (51), gas-liquid two-phase compressor (6) intercommunication water jet air-liquid mixer (7), low deuterium hydrogen-rich water collection tank (13) intercommunication low deuterium hydrogen-rich water storage tank (11), hydrogen recovery tank (9) intercommunication low deuterium hydrogen-rich water storage tank (11) and hydrogen purification supercharging unit (14), hydrogen purification supercharging unit (14) intercommunication raw materials hydrogen storage tank (1). The invention has the advantages that deuterium-depleted water and hydrogen are subjected to gas lift mixing, gas-liquid mixing compression and jet cavitation for three times of fusion and pressure maintaining treatment, the solubility of the hydrogen in water is high, the hydrogen is not easy to separate out, the storage time is long, the utilization rate of the hydrogen can be improved, and the invention is also suitable for fusion of other gases and liquids.)

一种制备低氘富氢水的系统及方法

技术领域

本发明属于饮用水生产领域，特别涉及一种制备低氘富氢水的系统及方法。

背景技术

随着科技的发展和生活水平的提高，人们越来越重视饮用具有保健功能的水。一般饮用水的氘元素含量大约在139～150ppm之间，大量研究结果表明，氘元素对生命体的生存是有害的，主要是由于氘原子置换氢原子导致DNA螺旋结构中产生附加应力，造成DNA双螺旋的相移、断裂、替换，使核糖核酸排列混乱，甚至重新合成，出现突变，增加细胞复制过程中出现癌变的几率。而低氘水是减少了氘元素的水，能降低人体细胞复制过程中的错误和出现癌变的几率。同时，低氘水分子团已变成一个更小、更稳定的高能态结构，水分子团直径与细胞膜的亲水性通道的直径相近，更容易通过细胞膜水通道，更多地携带对人体有益的养分、矿物质和氧气，进入细胞的每一个角落，同时又能将不能被细胞完全吸收的养分和身体积存的脂肪、胆固醇和其他物质充分溶解、排出体外，提高身体的排毒解毒能力。基础医学研究表明，人类常见的如代谢综合征、帕金森、癌症、各类炎症、便秘、乙肝等63种病都是由氧化损伤引起，而氢气具有能够选择性中和体内恶性氧自由基的作用，氢气浓度达到3/4饱和度，即1.2ppm就足以产生生物学效应，为人类对抗各种慢性疾病，找到了新的突破口。

中国的高端水市场逐年扩容，市场上不乏低氘水和富氢水，但是兼具多种功能的低氘富氢水极为少见。氢气在水中的溶解度比较低，低氘富氢水的制备，在以符合要求的低氘水和氢气为原料的前提下，面临的主要问题在于如何增加和保持低氘水中较高且稳定的氢含量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供以低氘水和氢气为原料，通过气举混合、气液混合压缩和射流空化增加氢气在低氘水中溶解度的一种制备低氘富氢水的系统及方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是 ：一种制备低氘富氢水的系统及方法，包括原料氢气储罐，第一氢气增压泵，第一输送泵，气举混合器，气液两相压缩机，气液分离器，氢气回收罐，第二氢气增压泵，第二输送泵，其特征在于，原料氢气储罐通过第一氢气增压泵连通气举混合器进气口，低氘水储罐通过第一输送泵连通气举混合器进水口，气举混合器出口连通气液两相压缩机，气液两相压缩机连通水射流空化气液混合器中的射流收缩管，出水口连通低氘富氢水集槽，排气口连通气液分离器，水射流空化气液混合器中还设有射流喷嘴、空化腔、靶板，气液分离器上部连通氢气回收罐,气液分离器下部连通低氘富氢水集槽，低氘富氢水集槽经第二输送泵连通低氘富氢水储罐，氢气回收罐经第二氢气增压泵连通低氘富氢水储罐和氢气纯化增压单元，氢气纯化增压单元连通原料氢气储罐。

本发明的方法及工作过程如下：

（1）原料氢气储罐中装有纯度≥99.99%的氢气，低氘水储罐中装有氘丰度≥100ppm的饮用低氘水，第一输送泵将低氘水储罐中的低氘水经气举混合器进水口送入气举混合器中，原料氢气储罐中的氢气经气举混合器进气口进入气举混合器中，气举混合器5高度≥3米，氢气的送入体积在标准大气压下为低氘水体积的5～10%，当原料氢气储罐中氢气压力不足以升举气水混合物至气举混合器出口以上时，通过氢气增压泵将加压后的氢气送入气举混合器进气口，氢气靠压力进入低氘水中后，在体积膨胀过程中高度弥散并与低氘水形成气水混合物，在升举过程中完成初步气水溶合，由于气举混合器进水口与气举混合器出口存在高差，气水混合物从气举混合器出口进入气液两相压缩机；

（2）气液两相压缩机工作时，气水混合物在体积被压缩的过程中，氢气与低氘水进一步溶合；

（3）气液两相压缩机将气水混合物加压送入射流收缩管中，经射流喷嘴射向靶板，高压和射流撞击破坏了水分子的束缚力，增加了分子间的有效碰撞，流量经射流喷嘴的气水混合物进入空化腔出实现瞬态卸压，增加了分子动能，进一步切碎氢气和水的分子团，增大氢气在水中的溶解度，射流喷嘴出口与靶板的距离为射流喷嘴直径的倍、射流喷嘴出口流速≥340M/S时，产生氢气体积比溶解度≥3.6%、浓度≥3.2ppm，氘丰度≥100ppm的低氘富氢水；

（4）水射流空化气液混合器的空化腔中射流形成的水雾经排气口进入气液分离器，分离后的气体进入氢气回收罐，分离后的低氘富氢水进入低氘富氢水集槽后经第二输送泵送入低氘富氢水储罐，空化腔中的低氘富氢水经出水口进入低氘富氢水集槽后经第二输送泵送入低氘富氢水储罐；

（5）当低氘富氢水储罐内的低氘富氢水体积达到容积70%时，停止制水作业，第二氢气增压泵将氢气回收罐中的部分氢气从低氘富氢水储罐的底部送入低氘富氢水储罐中，使低氘富氢水储罐内压力≥0.4MPa，保压4小时以上再对低氘富氢水进行分装，以减少氢气的析出；

（6）低氘富氢水储罐内压力达到0.4MPa后，第二氢气增压泵将氢气回收罐中的氢气送入氢气纯化增压单元，经纯化、增压再送入原料氢气储罐，形成循环利用的封闭氢气供应体系。

本发明的有益效果是，低氘水与氢气通过气举混合、气液混合压缩和射流空化三次溶合及保压处理，氢气在水中的溶解度高，氢气不易析出、存储时间长，能够提高氢气利用率，也适用其它气体与液体的溶合。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是一种制备低氘富氢水的系统及方法示意图；

图2是图1中7的结构示意图。

图中：1-原料氢气储罐；2-第一氢气增压泵；3-第一输送泵；4-低氘水储罐；5-气举混合器；51-气举混合器进水口；52-气举混合器出口；53-气举混合器进气口；6-气液两相压缩机；7-水射流空化气液混合器；71-射流收缩管；72-射流喷嘴；73-空化腔；74-排气口；75-出水口；76-靶板；8-气液分离器；9-氢气回收罐；10-第二氢气增压泵；11-低氘富氢水储罐；12-第二输送泵；13-低氘富氢水集槽；14-氢气纯化增压单元。

具体实施方式

实施例，参照附图1、附图2。

一种制备低氘富氢水的系统及方法，包括原料氢气储罐1，第一氢气增压泵2，第一输送泵3，气举混合器5，气液两相压缩机6，气液分离器8，氢气回收罐9，第二氢气增压泵10，第二输送泵12，其特征在于，原料氢气储罐1通过第一氢气增压泵2连通气举混合器进气口53，低氘水储罐4通过第一输送泵3连通气举混合器进水口51，气举混合器出口52连通气液两相压缩机6，气液两相压缩机6连通水射流空化气液混合器7中的射流收缩管71，出水口75连通低氘富氢水集槽13，排气口74连通气液分离器8，水射流空化气液混合器7中还设有射流喷嘴72、空化腔73、靶板76，气液分离器8上部连通氢气回收罐9,气液分离器8下部连通低氘富氢水集槽13，低氘富氢水集槽13经第二输送泵12连通低氘富氢水储罐11，氢气回收罐9经第二氢气增压泵10连通低氘富氢水储罐11和氢气纯化增压单元14，氢气纯化增压单元14连通原料氢气储罐1。

本发明的方法及工作过程如下：

（1）原料氢气储罐1中装有纯度≥99.99%的氢气，低氘水储罐4中装有氘丰度≥100ppm的饮用低氘水，第一输送泵3将低氘水储罐4中的低氘水经气举混合器进水口51送入气举混合器5中，原料氢气储罐1中的氢气经气举混合器进气口53进入气举混合器5中，气举混合器5高度≥3米，氢气的送入体积在标准大气压下为低氘水体积的5～10%，当原料氢气储罐1中氢气压力不足以升举气水混合物至气举混合器出口52以上时，通过氢气增压泵2将加压后的氢气送入气举混合器进气口53，氢气靠压力进入低氘水中后，在体积膨胀过程中高度弥散并与低氘水形成气水混合物，在升举过程中完成初步气水溶合，气举混合器进水口51的位置高于气举混合器出口52，气水混合物从气举混合器出口52进入气液两相压缩机6；

（2）气液两相压缩机6工作时，气水混合物在体积被压缩的过程中，氢气与低氘水进一步溶合；

（3）气液两相压缩机6将气水混合物加压送入射流收缩管71中，经射流喷嘴72射向靶板76，高压和射流撞击破坏了水分子的束缚力，增加了分子间的有效碰撞，流量经射流喷嘴72的气水混合物进入空化腔73出实现瞬态卸压，增加了分子动能，进一步切碎氢气和水的分子团，增大氢气在水中的溶解度，射流喷嘴72出口与靶板76的距离为射流喷嘴72直径的2倍、射流喷嘴72出口流速≥340M/S时，产生氢气体积比溶解度≥3.6%、浓度≥3.2ppm，氘丰度≥100ppm的低氘富氢水；

（4）水射流空化气液混合器7的空化腔73中射流形成的水雾经排气口74进入气液分离器8，分离后的气体进入氢气回收罐9，分离后的低氘富氢水进入低氘富氢水集槽13后经第二输送泵12送入低氘富氢水储罐11，空化腔73中的低氘富氢水经出水口75进入低氘富氢水集槽13后经第二输送泵12送入低氘富氢水储罐11；

（5）当低氘富氢水储罐11内的低氘富氢水体积达到容积70%时，停止制水作业，第二氢气增压泵10将氢气回收罐9中的部分氢气从低氘富氢水储罐11的底部送入低氘富氢水储罐11中，使低氘富氢水储罐11内压力≥0.4MPa，保压4小时以上再对低氘富氢水进行分装，以减少氢气的析出；

（6）低氘富氢水储罐11内压力达到0.4MPa后，第二氢气增压泵10将氢气回收罐9中的氢气送入氢气纯化增压单元14，经纯化、增压再送入原料氢气储罐1，形成循环利用的封闭氢气供应体系。