Засіб для стабілізаційної обробки води, спосіб одержання такого засобу, наповнювач картриджів фільтрів, що містить цей засіб, та спосіб обробки води на мембранах зворотного осмосу з використанням вказаного засобу

Реферат: Винахід належить до галузі обробки води і може бути використаний для запобігання утворенню накипних та корозійних відкладень, може бути застосований в системах водопідготовки, зокрема, мембранного очищення води, в системах теплопостачання, обробки води з метою її стабілізації перед подачею на парові котли, а також на побутові водонагрівальні пристрої. Задачею винаходу є створення засобу для стабілізаційної обробки води шляхом модифікації слабоосновної аніонообмінної смоли інгібіторами, що мають різну хімічну природу, крім того, іншими задачами є утворення способу одержання засобу, наповнювачів картриджів фільтрів та способу обробки води зворотним осмосом з використанням засобу стабілізаційної обробки води, в результаті чого досягається уникнення утворення під час стабілізаційної обробки води вторинних відкладень - зависей та осадів солей фосфорвмісних інгібіторів, та забезпечується руйнування раніше утворених накипних та корозійних відкладень в системах розподілення, нагрівання та обробки води, крім того, знижується небезпека з перевищення ГДК екологічно шкідливих сполук у стічних водах. Засіб являє собою слабоосновну аніонообмінну смолу, модифіковану акрилвмісним інгібітором при співвідношенні фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, яке відповідає максимальному насиченню аніонообмінної смоли вказаними інгібіторами за динамічних або статичних умов. UA 104361 C2 (12) UA 104361 C2 UA 104361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі обробки води для запобігання утворенню накипних та корозійних відкладень, а саме до виробництва засобів, які можуть бути застосовані в системах водопідготовки, зокрема мембранного очищення води, в системах теплопостачання, обробки води з метою її стабілізації перед подачею на парові котли, а також на побутові водонагрівальні пристрої. Відомі засоби стабілізаційної обробки води, які являють собою фосфоровмісні інгібітори солевідкладень та корозії на основі фосфатних та фосфонатних кислот або їх водорозчинних солей, які за рахунок реакцій комплексоутворення з іонами металів здатні утримувати останні у розчиненому стані, тим самим попереджуючи їх осадження на теплообмінних поверхнях та в системах розподілення води. Крім того, інгібітори на основі фосфонатних кислот, зокрема, на основі нітрилтрисметиленфосфонової або оксіетилендифосфонової кислоти, здатні попереджувати утворення відкладень солей за рахунок порогового ефекту припинення кристалоутворення, що полягає в адсорбції на поверхні кристалу або його зародку молекул фосфонатних кислот, які унеможливлюють подальший ріст кристалів за рахунок включення іонів, які не є ізоструктурними щодо солі, яка кристалізується [1]. Такі інгібітори знайшли широке застосування в техніці, зокрема у теплоенергетиці - в оборотних системах охолодження та теплопостачання. Основним недоліком фосфоровмісних інгібіторів є їх здатність до утворення з катіонами лужноземельних металів стійких слаборозчинних сполук, що спостерігається при підвищенні концентрації цих інгібіторів та високому солевмісті та/або твердості води [2]. Наявність таких властивостей робить фосфоровмісні інгібітори малопридатними для застосування з метою стабілізаційної обробки води, що подається в системи мембранного очищення, оскільки, у зворотноосмотичних та нанофільтраційних мембранних елементах завжди має місце явище концентраційної поляризації [3]. Застосування таких інгібіторів для стабілізаційної обробки води господарсько-побутового призначення обмежується необхідністю використання технічно складних мікродозаторів для підтримання стабільної в часі та рівномірної по об'єму концентрації цих інгібіторів. Крім того, застосування відомих фосфоровмісних інгібіторів для обробки води з подальшим скидом останньої у навколишнє середовище становить суттєву екологічну загрозу, оскільки сполуки, що містять фосфат-аніони, призводять до перевищення їх ГДК у стічній воді, не піддаються біодеструкції та чинять вкрай негативний вплив на біоценоз водних об'єктів [5]. Відомі засоби стабілізаційної обробки води - акрилвмісні інгібітори, в основі дії яких, окрім порогового ефекту припинення кристалоутворення, лежить явище деформації кристалів або їх зародків за рахунок адсорбції акрилових полімерів поверхнею кристалу або його зародку з подальшим уповільненням росту зародків кристалів і деформацією та руйнуванням кристалічної ґратки кристалів, що встигли утворитися [2]. До акрилвмісних інгібіторів, зокрема, належать поліакрилові кислоти або співполімери акрилової і малеїнової кислот, або співполімери акрилової і метакрилової кислот, або сульфоновані співполімери зазначених кислот, або їх солі. Основним недоліком акрилвмісних інгібіторів є те, що для досягнення суттєвого ефекту отримання процесів солевідкладень та корозії у системах розподілення, нагріву та обробки води необхідне застосування великих концентрацій таких інгібіторів, що, зокрема, призводить до перевищення їх ГДК у технологічній або стічній воді. Відомі також засоби, здатні до іонного обміну, зокрема на основі органічних полімерів іонообмінні смоли. Іонообмінні смоли, здатні до обміну аніонів, широко використовуються для обробки води, зокрема, для видалення аніонів солей та/або кислот. Іонообмінні смоли, що здатні до обміну катіонів, широко використовуються для обробки води, зокрема, для видалення катіонів лужноземельних металів, що зумовлюють її жорсткість, тобто для зм'якшення води. Проте відомі аніонообмінні смоли в процесі їх використання для обробки води не здатні одночасно стримувати утворення різного типу відкладень солей, зокрема солей жорсткості, продуктів корозії та руйнувати такі відкладання. В той же час відомі катіонообмінні смоли лише частково і протягом короткого періоду часу здатні стримувати утворення відкладень солей жорсткості за рахунок видалення катіонів лужноземельних металів, вивільняючи до води катіони інших металів, що змінює іонний склад води, яка піддається обробці [4]. Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом, що досягається, до запропонованого винаходу є сильноосновна аніонообмінна смола, модифікована аніонами кислот або солей водорозчинного фосфоровмісного інгібітору солевідкладень та корозії (UA, патент № 80665 С2, 10.10.2007, бюл. №16/2007). Аніонообмінна смола, згідно з відомим винаходом, містить сильноосновні функціональні групи, які здатні до швидкої та повної дисоціації у водних розчинах, що призводить до швидкого 1 UA 104361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вивільнення аніонів кислот або солей фосфоровмісних інгібіторів солевідкладень та корозії, зокрема фосфатів та фосфонатів, під час обробки води та, як наслідок, утворення осадів та/або зависей фосфатів та фосфонатів лужноземельних металів [2]. З цієї причини зазначений засіб є непридатним для застосування з метою попередження відкладень солей на поверхнях мембран зворотного осмосу, що широко використовуються для підготовки та очищення води господарсько-побутового або промислового призначення, оскільки концентраційна поляризація, що виникає у мембранних елементах, призводить до утворення щільних відкладень фосфатів та фосфонатів лужноземельних металів. Вказаний засіб не забезпечує руйнування та видалення з систем обробки, розподілення або нагрівання води раніше утворених відкладень солей та корозії, оскільки основним механізмом дії фосфоровмісних інгібіторів, які входять до його складу, є комплексоутворення з іонами, що перебувають у розчині, та порогове припинення кристалоутворення. Крім того, застосування цього засобу для стабілізаційної обробки води з подальшим скидом останньої у навколишнє середовище становить суттєву екологічну загрозу, оскільки сполуки, що містять фосфат-аніони призводять до перевищення їх ГДК у стічній воді, не піддаються біодеструкції та чинять вкрай негативний вплив на біоценоз водних об'єктів [5]. Задачею винаходу, що заявляється, є вдосконалення відомих засобів для стабілізаційної обробки води шляхом модифікації слабоосновної аніонообмінної смоли інгібіторами, що мають різну хімічну природу, в результаті чого досягається уникнення утворення під час стабілізаційної обробки води вторинних відкладень - зависей та осадів солей фосфорвмісних інгібіторів, та забезпечується руйнування раніше утворених накипних та корозійних відкладень в системах розподілення, нагрівання та обробки води, крім того, знижується небезпека з перевищення ГДК екологічно шкідливих сполук у стічних водах. Поставлена задача вирішується тим, що засіб для стабілізаційної обробки води, що містить іонообмінну смолу, модифіковану фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, згідно з винаходом, як іонообмінну смолу містить слабоосновну аніонообмінну смолу, додатково модифіковану акрилвмісним інгібітором при співвідношенні фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, яке відповідає максимальному насиченню аніонообмінної смоли вказаними інгібіторами за динамічних або статичних умов. Авторами цього винаходу встановлено, що слабоосновною аніонообмінною смолою, що використовується, може бути будь-яка відома з рівня техніки. Що стосується фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, то ними можуть бути будь-які сполуки з рівня техніки. Максимальному насиченню слабоосновної аніонообмінної смоли фосфоровмісними та акрилвмісними інгібіторами відповідає стан, за якого зміна концентрації зазначених інгібіторів у розчині, яким проводиться обробка аніонообмінної смоли в динамічних або статичних умовах, є мінімальною протягом фіксованого періоду часу. Синергетичний ефект, що досягається в результаті поєднання зазначених компонентів, полягає у попередженні відкладень не тільки солей іонів основного складу води, яка піддається обробці, а також вторинних продуктів обробки води, а саме - фосфоровмісних солей лужноземельних металів, при цьому забезпечується руйнування відкладень, що встигли утворитися раніше. Зазначений результат досягається за рахунок помірної дисоціації слабоосновних функціональних груп аніонообмінної смоли, що попереджує різке підвищення концентрації фосфоровмісних інгібіторів у воді з подальшим утворенням осадів та/або зависей фосфоровмісних солей лужноземельних металів, а також за рахунок додаткового зв'язування іонів металів більш селективним акрилвмісним інгібітором, що зміщує рівновагу реакції утворення фосфоровмісних сполук лужноземельних металів, зменшуючи концентрацію вихідного компоненту реакції, а також за рахунок здатності поліакрилових інгібіторів до деформації кристалів. Модифікована слабоосновна аніонообмінна смола здатна стримувати відкладення різного типу на поверхнях систем розподілення води, теплообмінних поверхнях та поверхнях мембран зворотного осмосу, а також руйнувати відкладення, що раніше накопичились на цих поверхнях, через поступове виділення в воду суміші фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів в результаті рівномірної дисоціації слабоосновних функціональних груп з подальшим обміном аніонів зазначених інгібіторів на деякі аніони основного складу води, що обробляється. Вид аніонів, що вступають в процес іонного обміну, визначається ступенем їхньої спорідненості до слабоосновного аніоніту. Таким, зокрема, можуть бути аніони НСО3 і ОН . Виділені у воду аніони фосфорвмісного інгібітору зв'язують іони металів, попереджаючи утворення зародків їх кристалів, зумовлюють виникнення порогового ефекту припинення росту кристалів, а аніони акрилвмісного інгібітору руйнують зародки кристалів, що встигли утворитися 2 UA 104361 C2 5 10 15 20 25 та попереджають утворення кристалів та зависей фосфонатів лужноземельних металів та їх подальше осадження на поверхнях, зокрема на поверхнях мембран зворотного осмосу. Продукти, утворені в результаті зазначених хімічних реакцій, перебувають у воді та легко виводяться із систем розподілення та нагрівання води, а також повністю виводяться з мембранних елементів зворотного осмосу разом з потоком концентрату. Винахід пояснюється прикладами конкретного виконання. Приклад №1 В стандартний сорбційний фільтр типорозміру "1054", що складається з полімерного корпусу, керуючого клапана, верхнього та нижнього розподільних пристроїв, завантажують 35 л слабоосновної аніонообмінної смоли Dowex MWA-1, що містить диметиламонійні функціональні групи у хлор-формі. Через фільтр пропускають 350-400 л демінералізованої води зі швидкістю 3 1-1,5 м /год. та залишають для набухання аніонообмінної смоли на 24-48 годин. Після чого шар смоли розпушують зворотною промивкою 250-300 л демінералізованої води за швидкості 3 пропускання 2-2,5 м /год. та дають смолі вільно осісти протягом 30 хв. Після чого через фільтр у режимі рециркуляції пропускають водний розчин нітрилтрисметиленфосфонату натрію з концентрацією 10 % мас, підтримуючи сталу швидкість 3 фільтрації 0,3-0,6 м /год., протягом 1-ї години. Після чого через фільтр у режимі рециркуляції пропускають водний розчин поліакрилату натрію з концентрацією 10 % мас, підтримуючи сталу 3 швидкість фільтрації 0,3-0,6м /год., протягом 1-ї години. Повнота насичення аніонообмінної смоли нітрилтрисметиленфосфонатом та поліакрилатом може бути встановлена шляхом визначення концентрації загального фосфору та акрилату у рецеркуляційному розчині за стандартними спектрофотометричними методиками. Готову аніонообмінну смолу промивають 350-400 л демінералізованої води та вивантажують з фільтра за допомогою гідроліфта. 3 3 Одержана смола містить 10 г/дм аніонів нітрилтрисметиленфосфонової кислоти та 2 г/дм аніонів поліакрилової кислоти. Результати отримання винаходу за прикладом № 1 наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Об'єм одержаної аніонообмінної смоли, л 3 Вміст нітрилтрисметиленфосфонової кислоти (за загальним Р), г/дм 3 Вміст поліакрилової кислоти, г/дм 30 35 40 45 50 35 10,05 2,03 Приклад №2 В стандартний сорбційний фільтр типорозміру "1054", що складається з полімерного корпусу, керуючого клапана, верхнього та нижнього розподільних пристроїв, завантажують 35 л слабоосновної аніонообмінної смоли Dowex 66, що містить диметиламонійні функціональні групи у хлор-формі. Через фільтр пропускають 350-400 л демінералізованої води зі швидкістю 3 1-1,5 м /год. та залишають для набухання аніонообмінної смоли на 24-48 годин. Після чого шар смоли розпушують зворотною промивкою 250-300 л демінералізованої води за швидкості 3 пропускання 2-2,5 м /год. та дають смолі вільно осісти протягом 30 хв. Після чого через фільтр у режимі рециркуляції пропускають водний розчин оксиетиленфосфонату натрію з концентрацією 10 % мас, підтримуючи сталу швидкість 3 фільтрації 0,3-0,6 м /год., протягом 1-ї години. Після чого через фільтр у режимі рециркуляції пропускають водний розчин поліметилметакрилату натрію з концентрацією 10 % мас, 3 підтримуючи сталу швидкість фільтрації 0,3-0,6 м /год., протягом 1-ї години. Повнота насичення аніонообмінної смоли оксіетиленфосфонатом та поліметилметакрилатом може бути встановлена шляхом визначення концентрації загального фосфору та поліметилметакрилату у рециркуляційному розчині за стандартними спектрофотометричними методиками. Готову аніонообмінну смолу промивають 350-400 л демінералізованої води та вивантажують з фільтру за допомогою гідроліфту. 3 3 Одержана смола містить 10 г/дм аніонів оксіетиленфосфонової кислоти та 2 г/дм аніонів поліметилметакрилової кислоти. Результати отримання винаходу за прикладом №1 наведені в таблиці 2. 3 UA 104361 C2 Таблиця 2 Об'єм одержаної аніонообмінної смоли, л 3 Вміст оксіетиленфосфонової кислоти (за загальним Р), г/дм 3 Вміст поліметилметакрилової кислоти, г/дм 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 35 9,5 1,8 Таким чином наведені вище приклади, що належать до одержання і використання засобу, що заявляється, підтверджують його високу ефективність, яка полягає в уникненні утворених під час стабілізаційної обробки води вторинних відкладень - зависей та осадів, та руйнування раніше утворених накипних та корозійних відкладень в системах розподілення нагрівання та обробки води. Суттєвою перевагою вказаного засобу є зниження екологічної небезпеки надходження утворених сполук в стічні води. Ще одним об'єктом винаходу, що заявляється, є спосіб виготовлення засобу для стабілізаційної обробки води. Відомим та найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб одержання засобу для стабілізаційної обробки води, що включає в себе обробку сильноосновного полімеризаційного аніоніту водним розчином кислоти або її водорозчинної солі та наступну промивку водою, при цьому як кислоту або її водорозчинну сіль беруть водорозчинний фосфоровмісний інгібітор солевідкладень та корозії при певному співвідношенні об'ємів водного розчину інгібітору та аніоніту (UA № 80665 С2, 10.10.2007). Відомий спосіб передбачає використання для модифікації аніонообмінної смоли фосфоровмісного інгібітору солевідкладень та корозії. При підвищеному солевмісті або жорсткості води, що піддається стабілізаційній обробці, перед подачею в теплообмінні системи, спостерігається утворювання зависей та/або осадів з іонами лужноземельних металів, при цьому утворюються вторинні відкладення. У відомому способі застосовують фосфатні або фосфонатні інгібітори, які визначають відсутність здатності засобу до руйнування раніше утворених відкладень. Значним недоліком відомого способу при його здійсненні є перевищення у стічних водах ГДК фосфат-аніонів, що становить небезпеку для навколишнього середовища. Задачею цього винаходу є створення способу одержання засобу для стабілізаційної обробки води шляхом зміни вихідних продуктів для одержання засобу та технологічних прийомів, в результаті чого забезпечується підвищення ефективності вказаного засобу, а саме: перешкоджання утворенню вторинних відкладень, а також здатність руйнувати відкладення, що раніше накопичились, зниження небезпеки для навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання засобу для стабілізаційної обробки води за п. 1, який включає в себе обробку аніонообмінної смоли фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, згідно з винаходом, як аніонообмінну смолу використовують слабоосновну аніонообмінну смолу, додатково до обробки фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії її обробляють акрилвмісним інгібітором солевідкладень та корозії в динамічних або статичних умовах до досягнення максимального насичення слабоосновної аніонообмінної смоли вказаними інгібіторами. Спосіб, що заявляється, підтверджується вищенаведеним прикладом 1. Сукупність всіх ознак способу одержання засобу для стабілізаційної обробки води визначає високу ефективність засобу, що підтверджена при його описі вище. В першу чергу, це належить до здатності засобу, одержаного способом, що заявляється, стримувати утворення відкладень різного типу на поверхнях систем розподілення води, теплообмінних поверхнях та поверхнях мембран зворотного осмосу, а також руйнувати відкладення, які раніше накопичились на цих поверхнях, при цьому практично відсутня шкода навколишньому середовищу. Ще одним об'єктом групи винаходів є наповнювач картриджів фільтрів. Відомі наповнювачі картриджів фільтрів для очищення води, що являють собою окремі сорбційні матеріали різної природи або їх суміші - активоване вугілля, полімерні сорбенти, фільтраційні волокна тощо. Зокрема, як наповнювачі картриджів фільтрів використовуються іонообмінні смоли. Широкого поширення набули наповнювачі картриджів фільтрів, що містять у своєму складі катіонообмінні смоли, здатні видаляти з води катіони металів, в тому числі солей жорсткості [6]. 4 UA 104361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Недоліком відомих наповнювачів є те, що вони не чинять стабілізуючого впливу на воду, що обробляється, тобто після фільтрації води крізь шар відомих наповнювачів її стабільність до утворення відкладень та корозії суттєвим чином не змінюється [6, 7]. Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом, що досягається, до запропонованого винаходу є наповнювач картриджів фільтру на основі сильноосновного аніоніту, аніонами іоногенних груп якого є аніони кислот або солей водорозчинного фосфоровмісного інгібітору солевідкладень та корозії (UA, патент № 80665 С2, 10.10.2007, бюл. № 16/2007). Суттєвим недоліком відомого наповнювача є те, що до його складу входить сильноосновна аніонообмінна смола, модифікована фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії. Сильноосновні функціональні групи зазначеної смоли дисоціюють як сильні електроліти, вивільняючи при цьому іони фосфоровмісного інгібітору, які при підвищеному солевмісті або жорсткості води, що піддається стабілізаційній обробці перед подачею в теплообмінні системи, здатні утворювати зависі та осади з іонами лужноземельних металів, тим самим призводячи до утворення вторинних відкладень. Крім того, ще одним недоліком відомого наповнювача є те, що фосфоровмісні інгібітори, які входять до його складу, зокрема фосфатні та фосфонатні, не здатні руйнувати раніше утворені відкладення, оскільки механізм дії зазначених інгібіторів ґрунтується на комплексоутворенні з іонами металів та пороговому ефекті припинення росту кристалів. Не менш вагомим недоліком відомого наповнювача є те, що при його використанні для стабілізаційної обробки води утворюються стічні води, концентрація фосфат-аніонів, у яких перевищує ГДК, що, в свою чергу, є вкрай несприятливим для оточуючого середовища. Задачею винаходу, що стосується наповнювача картриджів для фільтрів, є його удосконалення шляхом зміни якісного складу, в результаті чого досягається стабільність води до утворення відкладень різного типу на поверхнях систем розподілення води, теплообмінних поверхнях та поверхнях мембран зворотного осмосу, крім цього забезпечується захист від утворення вторинних відкладень та руйнування відкладень, що раніше накопичились, водночас зі зменшенням негативного впливу на навколишнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що наповнювач картриджів фільтрів, що містить засіб для стабілізаційної обробки води на основі іонообмінної смоли, модифікованої фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, згідно з винаходом, як іонообмінну смолу містить слабоосновну аніонообмінну смолу, додатково модифіковану акрилвмісним інгібітором при співвідношенні фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, яке відповідає максимальному насиченню іонообмінної смоли вказаними інгібіторами за динамічних або статичних умов. Авторами доведено, що заявлений технічний результат, в першу чергу, визначається властивостями заявленого засобу для стабілізаційної обробки води. Винахід, що належить до наповнювача картриджів фільтрів, пояснюється прикладом конкретного виконання. Приклад №3 Аніонообмінну смолу, виготовлену за прикладом №1 або №2, завантажують в картридж проточного фільтра, змонтованого на лінії подачі холодної водопровідної води на побудові нагрівальні прилади. Під час проходження через картридж з аніонообмінною смолою воду піддають стабілізаційній обробці. Концентрації аніонів нітрилтрисметиленфосфонової та поліакрилової кислот в обробленій воді визначають аналітично за спектрофотометричними методиками визначення загального фосфору та поліакрилату у воді. Концентрація загального 3 фосфору у воді після стабілізаційної обробки не повинна перевищувати 0,5 мг/дм , а 3 поліакрилатів -0,1 мг/дм . Стабільність води до утворення відкладень перевіряють шляхом кип'ятіння проби обробленої води протягом 10 хв. та визначення відносної різниці між загальною жорсткістю вихідної та обробленої води, а також за візуальною оцінкою відкладень на поверхні кип'ятіння. Визначена відносна різниця свідчить про стабільність обробленої води, якщо її значення не перевищує 15 %. Про стабільність обробленої води також свідчить відсутність накипних утворень на поверхнях кип'ятіння. Результати застосування винаходу за прикладом №3 наведено в таблиці 3. 55 5 UA 104361 C2 Таблиця 3 3 Концентрація загального фосфору в обробленій воді, мг/дм 3 Концентрація поліакрилат-аніону в обробленій воді, мг/дм 3 Жорсткість загальна вихідної води, мг-екв/дм 3 Жорсткість загальна необробленої води після кип'ятіння, мг-екв/дм 3 Жорсткість загальна обробленої води після кип'ятіння, мг-екв/дм Візуальна оцінка відкладень на поверхні кип'ятіння 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 №1 №2 0,3 0,28 0,8 0,8 8 8 3 3,5 7,5 7 відсутні Ще одним винаходом з групи винаходів, що заявляється, є "Спосіб обробки води на мембранах зворотного осмосу". Використання зворотного осмосу є одним із сучасних мембранних способів очищення води, що набув значного поширення в практиці підготовки питної та технологічної води, а також в очищенні стічних вод. Однак із застосуванням зворотного осмосу при очищенні води пов'язана важлива і досі остаточно невирішена технічна проблема - утворення відкладень на поверхні мембран зворотного осмосу, причиною якого є явище концентраційної поляризації [3]. Відомі засоби стабілізаційної обробки води перед очищенням способом зворотного осмосу, що представляють собою розчин фосфоровмісних та акрилвмісних інгібіторів утворення відкладень - антискаланти. Використання таких засобів на практиці ускладнюється необхідністю застосування технічно складних рішень та спеціального обладнання для дозування та змішування антискалантів, а також невід'ємною потребою в організації реагентного господарства для зберігання та приготування рідких реагентів. Ще одним суттєвим недоліком відомих засобів є необхідність підтримання їх сталої концентрації, достатньої для досягнення стабільного ефекту попередження утворення відкладень, що на практиці ускладнюються непостійністю складу води, що піддається обробці. Вказані недоліки є причиною недостатньої ефективності та ускладненої технології. Задачею винаходу є створення такого способу обробки води на мембранах зворотного осмосу, в якому шляхом удосконалення технологічних прийомів з застосуванням найбільш придатних для цього засобів, досягається підвищення ефективності та значне спрощення технологічного процесу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки води на мембранах зворотного осмосу, згідно з винаходом, попередньо воду обробляють засобом для стабілізаційної обробки води за п. 1. Запропонований винахід забезпечує можливість застосування для стабілізаційної обробки перед очищенням зворотним осмосом аніонообмінної смоли, модифікованої фосфоровмісним та акрилвмісним інгібіторами солевідкладень та корозії, що дозволить стримувати утворення відкладень різного типу на поверхні мембран зворотного осмосу, а також руйнувати відкладення, що раніше накопичились на цих поверхнях. Винахід пояснюється прикладом конкретного виконання. Приклад №4 Аніонообмінну смолу, виготовлену за прикладом №1 або №2, завантажують в картридж проточного фільтра, змонтованого на лінії подачі води на мембранний елемент зворотного осмосу. Під час проходження через картридж з аніонообмінною смолою вода піддається стабілізаційній обробці. Концентрацію аніонів нітрилтрисметиленфосфонової та поліакрилової кислот в обробленій воді визначають аналітично за спектрофотометричними методиками визначення загального фосфору та поліакрилату у воді. Концентрація загального фосфору 3 3 після стабілізаційної обробки не повинна перевищувати 0,5 мг/дм , а поліакрилатів - 0,1 мг/дм . Стабільність води до утворення відкладень перевіряють шляхом кип'ятіння проби обробленої води протягом 10 хв. та визначення відносної різниці між загальною жорсткістю вихідної та обробленої води. Визначена різниця свідчить про стабільність обробленої води, якщо її значення не перевищує 10 %. Про стабільність обробленої води також свідчить відсутність накипних утворень на поверхнях кип'ятіння. Про ефективність стабілізаційної обробки води свідчить швидкість відносного приросту перепаду тиску на мембрані зворотного осмосу під час мембранного розділення обробленої води, що не повинна перевищувати 15 % на мембранному елементі типу XLE-2540, а також швидкість падіння продуктивності мембранного елемента по очищеній воді (пермеату), що не має перевищувати 10 % за 2-4 місяці експлуатації залежно від загальної жорсткості вихідної води. Додатково визначається відносний приріст загального солевмісту очищеної води 6 UA 104361 C2 5 (пермеату), який не повинен перевищувати 10 % за вказаний термін. Усі наведені вище показники процесу мембранного розділення визначаються шляхом приведення даних про роботу мембранного елемента до стандартних умов (шляхом нормалізації даних). Про ефективність також свідчить відсутність на поверхні мембрани відкладень після постійної експлуатації протягом вказаного вище строку (2-4 місяці). Результати застосування винаходу за прикладом № 4 представлені в таблиці 4. Таблиця 4 3 Концентрація загального фосфору в обробленій воді, мг/дм 3 Концентрація поліакрилат-аніону в обробленій воді, мг/дм 3 Жорсткість загальна вихідної води, мг-екв/дм 3 Жорсткість загальна необробленої води після кип'ятіння, мг-екв/дм 3 Жорсткість загальна обробленої води після кип'ятіння, мг-екв/дм Відносний приріст перепаду тиску на мембранному елементі, % Візуальна оцінка відкладень на поверхні мембрани 10 15 20 25 30 35 40 45 50 №1 №2 0,3 0,25 0,8 0,7 8 8 2,4 2,6 7,2 7 7 6 відсутні Таким чином, запропонована група винаходів забезпечує можливість стабілізаційної обробки води шляхом фільтрування її крізь шар запропонованого наповнювача, що здатен стримувати утворення відкладень різного типу на поверхнях систем розподілення води, теплообмінних поверхнях та поверхнях мембран зворотного осмосу, а також руйнувати відкладення, що раніше накопичились на цих поверхнях, не завдаючи при цьому шкоди навколишньому середовищу. Джерела інформації: 1. Чаусов С.С, Казанцева И.С. Новый способ защиты теплотехнического оборудования от накипеобразования. Экология и промышленность России, Сентябрь 2007. 2. Федоренко В.И. Ингибирование осадкообразования в установках обратногоосмоса. Серия "Критические технологии". Мембраны, 2003, № 2 (18). 3. Брик М.Т. Енциклопедія мембран. Видавництво КМА, Київ, 2004. 4. Ф. Гельферих. Иониты. Основы ионногообмена. Издательство иностранной литературы, М., 1962. 5. Постанова Верховної Ради України "Про розроблення Загальнодержавної програми щодо зменшення та поступового припинення використання на території України мийних засобів на основі фосфатів" № 2335-17 від 15.06.2010. Відомості Верховної Ради України № 38, 2010. 6. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛи Принт, 2004. 7. Беликов СЕ. Водоподготовка: справочник. М.: Аква-Терм, 2007. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Засіб для стабілізаційної обробки води, що містить іонообмінну смолу, модифіковану фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, який відрізняється тим, що як іонообмінну смолу містить слабоосновну аніонообмінну смолу, додатково модифіковану акрилвмісним інгібітором при співвідношенні фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, яке відповідає максимальному насиченню аніонообмінної смоли вказаними інгібіторами за динамічних або статичних умов. 2. Засіб для стабілізаційної обробки води за п. 1, який відрізняється тим, що як слабоосновну аніонообмінну смолу містить аніонообмінну смолу з диметил- або діетиламонійними функціональними групами, а як фосфоровмісний та акрилвмісний інгібітори солевідкладень та корозії містить суміш нітрилтрисметиленфосфонової або оксіетилендифосфонової кислот, або їх водорозчинних солей та поліакрилової кислоти, або співполімерів акрилової і малеїнової кислот, або співполімерів акрилової і метакрилової кислот, або сульфонованих співполімерів зазначених кислот, або їх водорозчинних солей, молекулярною масою 1000-10000 Да. 3. Спосіб одержання засобу для стабілізаційної обробки води за п. 1, який включає в себе обробку аніонообмінної смоли фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, який відрізняється тим, що як аніонообмінну смолу використовують слабоосновну смолу, додатково до обробки фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії її обробляють акрилвмісним інгібітором солевідкладень та корозії в динамічних або статичних умовах до досягнення максимального насичення слабоосновної аніонообмінної смоли вказаними інгібіторами. 7 UA 104361 C2 5 10 15 20 4. Спосіб одержання засобу для стабілізаційної обробки води за п. 3, який відрізняється тим, що як аніонообмінну смолу використовують слабоосновну смолу з диметил- або діетиламонійними функціональними групами, а як фосфоровмісний та акрилвмісний інгібітори солевідкладень та корозії вибирають суміш нітрилтрисметиленфосфонової або оксіетилендифосфонової кислот, або їх водорозчинних солей та поліакрилової кислоти, або співполімерів акрилової і малеїнової кислот, або сульфонованих співполімерів зазначених кислот, або їх водорозчинних солей, з молекулярною масою 1000-10000 Да. 5. Наповнювач картриджів фільтрів, що містить засіб для стабілізаційної обробки води на основі іонообмінної смоли, модифікованої фосфоровмісним інгібітором солевідкладень та корозії, який відрізняється тим, що як іонообмінну смолу містить слабоосновну аніонообмінну смолу, додатково модифіковану акрилвмісним інгібітором при співвідношенні фосфоровмісного та акрилвмісного інгібіторів, яке відповідає максимальному насиченню іонообмінної смоли вказаними інгібіторами за динамічних або статичних умов. 6. Наповнювач картриджів фільтрів за п. 5, який відрізняється тим, що як слабоосновну аніонообмінну смолу містить аніонообмінну смолу з диметил- або діетиламонійними функціональними групами, а як фосфоровмісний та акрилвмісний інгібітори солевідкладень та корозії містить суміш нітрилтрисметиленфосфонової або оксіетилендифосфонової кислот, або їх водорозчинних солей та поліакрлової кислоти, або співполімерів акрилової і малеїнової кислот, або співполімерів акрилової і метакрилової кислот, або сульфонованих співполімерів зазначених кислот, або їх водорозчинних солей, молекулярною масою 1000-10000 Да. 7. Спосіб обробки води на мембранах зворотного осмосу, який відрізняється тим, що попередньо воду обробляють засобом для стабілізаційної обробки води за п. 1. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8