Спосіб стабілізаційної обробки води

Изобретение относится к технологии обработки воды промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод и может быть использовано для умягчения воды и предотвращения солеотложения в закрытых системах водоснабжения металлургических и машиностроительных предприятий. Известен способ обработки воды, включающий двуступенчатую стабилизацию, при которой ингибитор отложения минеральных солей вводят дважды после отстаивания и после охлаждения [Авт. св. СССР № 1360110, кл. С 02 F 5/14, опублик. 1989]. Этот способ неудобен и не обеспечивает противокоррозионную защиту оборудования. По технической сущности наиболее близким к предлагаемому способу для обработки оборотной воды является способ обработки введением нитрилотриметилфосфоната цинка или дваоксипропанолтетраметиленфосфоната цинка нитрата натрия и галогенида щелочного металла [Авт.св.СССР № 1490099, кл. С 02 F 5/14, опублик. 1989]. В известном способе стабилизационной обработки воды обеспечивают только предотвращение коррозии за счет введения ком-плексоната нитрилотриметилфосфоната цинка или дваоксипропанолтетраметиленфосфоната цинка и дополнительно нитрата натрия, и галогенида щелочного металла. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования технологии стабилизационной обработки оборотной промышленной воды путем введения в нее композиции, представляющей смесь 20%-ного водного раствора ДПФ-1 Η (нейтральной формы) и натриевой соли нитрилотриметиленфосфоната цинка, что обеспечит более высокий технический результат, а именно более высокую степень защиты от коррозии металлического оборудования и одновременно предотвратит отложение минеральных солей на поверхностях оборудования и в тр убопроводах. Задача решается тем, что в известном способе, включающем стабилизационную обработку, в качестве органического фосфоната используют смесь: 20% водного раствора нейтральной формы ДНФ-1Н и натриевой соли нитрилотриметилфосфоната цинка при следующем соотношении компонентов в массовом соотношении: 3-3,5:1. Существенным признаком, общим для наиболее близкого и заявляемого способа стабилизационной обработки воды, является введение органических фосфонатов, образующи х растворимые комплексы с ионами, содержащимися в водах. Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что в качестве органических фосфонатов взята смесь 2% водного раствора ДПФ-1Н и натриевая соль нитрилотриметилфосфоната цинка. Необходимость применения вышеуказанных комплексов в следующих соотношениях обусловлена следующими обстоятельствами: 20% водный раствор ДПФ-1Н - 6-12 г/м 3, при содержании менее 6 м/г3 не достигается достаточно высокого снижения скорости отложения солей, при содержании выше 12 г/м 3 - эффект противокоррозионной защиты и предотвращения солеотложе-ния не меняется. Na ΗΤΦΖη - 2-3 г/м 3, при содержании менее 2 г/м 3, не достигается эффективность действия композиции, т.к. отсутствует синергизм совместного действия, выше 3 г/м 3 эффективность не меняется. Следовательно, большое влияние на предотвращение солеотложения и коррозии оказывает именно совместное введение указанных компонентов композиции с соблюдением оптимальных концентраций и соотношения 3,5...3:1. По имеющимся у заявителя и авторов сведениям, предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующи х сущность предлагаемого изобретения, не известна из уровня техники. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна". Сущность заявляемого изобретения не следует явным образом из известного уровня техники. Хотя введенные в заявляемое решение вещества неизвестны, однако их применение совместно неизвестно, а применение в тех соотношениях, которые известны и раздельно не обеспечивает способу таких свойств, которые он проявляет в заявляемом решении, а именно сочетание эффективного предотвращения солеотложения и повышение эффективности предотвращения коррозии. Таким образом, данный состав компонентов придает способу новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствий заявляемого решения критерию "существенные отличия". Совокупность признаков, характеризующих известные способы, не обеспечивает достижения новых свойств и только наличие отличительных признаков позволяет получить новые свойства, новый более высокий технический результат. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Проверку способа-прототипа производили в аналогичных условиях по одной и той же технологии. Испытания производили в исследовательской лаборатории кафедры аналитической и физической химии ГМЕТАУ. Стабилизационную обработку воды осуществляли в лабораторной модели закрытой системы водоснабжения, обеспечивающей скорость потока 1,2м/с и нагрев до 95°С с последующим воздушным охлаждением. Обработку проводят в течение 1 ч, вводя указанную смесь в разбавленном виде, до необходимой концентрации. 20% водный раствор ДПФ-1Η (ТУ 6-09-20-36-86 фосфанол) представляет собой жидкость от желтого до коричневого цвета, РН препарата 6,0-8,0, плотность не менее 1,2г/см 3; натриевая соль нитрилотриметиленфосфонат цинка Na ΗΤΦΖт представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде, так и в фосфаноле. Состав, обрабатываемой воды, жесткость 3,5-10 мг-экв/л, Са2+- 20-80 мг-экв/л, Мg2+ - 18-36 мг-экв/л, Fe2+ 8-11,0 мг/л, Fe3+- 3,0-7,5 мг/л, Сl1-- 15,0-60 мг/л, SO2-4-50-150 мг/л - общее солесодержание до 350 мг/л. Скорость коррозии определяли электрохимическим способом - катодно. Эффективность предотвращения коррозии металла рассчитывали по формуле: где С0 - скорость коррозии контрольных образцов без обработки воды (мг/м ч); Сn - скорость коррозии металлов в обработанной воде (мг/м 2ч). Количество отложений на поверхности образцов определяли по окончанию опыта. Эффект ингибирования солеотложения рассчитывают по формуле: где С0 - количество отложений на контрольных образцах (без обработки воды), мг/м ч; Сn - количество отложений на образцах, погруженных в систему с водой, обработанной предлагаемой композицией, мг/м 2ч. Композицию готовили смешиванием фосфанолом с порошком Na ΗΤΦΖn при перемешивании в соотношении 3-3,5:1. Композицию в количестве 8 г/м 3 вводили в обрабатываемую воду, куда помещали образцы металла (Ст3, чугун СЛ-24, медь М-1) с поверхностью 12см 2. Спустя 240 ч их сняли, подсушили и в сравнении с контрольными определили эффективность предотвращения солеотложения, а затем, удалив соли с поверхности, катодно определили скорость коррозии и рассчитали противокоррозионный защитный эффект. Из табл.1, где представлены данные по эффективности предотвращения солеотложения и коррозии при стабилизационной обработке воды в зависимости от количества композиции при соотношении компонентов в массовом отношении 3-3,5:1, следует, что эффект предотвращения солеотложения для всех видов металла составляет 96-98,5%, противокоррозионная защита для стали - 96,34%, чугуна 91,8%, меди -94,64%. Способ практически полностью предотвращает отложение минеральных солей -сульфатных и карбонатных и повышает эффективность защиты от коррозии для стали на 16,0-17,5%, чугунана 14,5-16,7%, меди - на 12,0-14,0% в сравнении с известным способом. Композицию в соотношении 3-3,5:1 вводили в разных количествах от 2 г/м 3 до 24 г/м 3. Оптимальной является концентрация 8 г/м 3, т.к. обеспечивает достаточную степень защиты от коррозии на 11-17,5% больше, чем прототип (90,0-96,2%), так и максимальный эффект предотвращения солеотложения, составляющий для стали - 99,10%, для чугуна - 97,4% и для меди - 94,0%. Это и позволяет рекомендовать эту концентрацию композиции для стабилизационной обработки оборотной промышленной воды. Из табл.2, в которой представлены данные эффективности предотвращения солеотложения и коррозии при стабилизационной обработке воды в зависимости от состава композиции, мы видим, что изменение массового соотношения компонентов против 3-3,5:1 не имеет смысла, т.к. увеличение концентрации натриевой соли нитрилотриметилфосфоната цинка значительно снижает эффективность предотвращения отложения минеральных солей до 26,7-34,0% против 94,0-99,0. Противокоррозионная защита также слабее. Это связано с тем, что при содержании Na ΗΤΦΖn, более 1 массовой части увеличивается электропроводность воды и возможно разрушение комплексов солей жесткости и железа, что вызовет из осаждение на поверхностях оборудования и в тр убопроводах и увеличит коррозионную агрессивность воды, а при содержании менее 1 массовой части снижается стойкость образующи хся комплексов, особенно комплексонэтов железа. Применение нейтральной формы ДПФ в композиции (3 массовых доли) позволяет стабилизировать состав промышленной воды, обеспечивая необходимое РН - 7,5-8,0. Как следует из проведенного эксперимента, заявляемый способ стабилизации позволяет практически полностью предотвратить отложение солей в энергетическом и технологическом оборудовании и трубопроводах и надежно (до 96-97%) защитить его от коррозии. Достижение более высокого технического результата при использовании предложенного способа стабилизационной обработки воды по сравнению со способом-прототипом подтверждает предотвращение солеотложения на 90-99% и повышение степени защиты от коррозии металлического оборудования на 1417,5% для стали, на 11-14,0% для чугуна, на 12-13,5% для меди. Предлагаемый способ был разработан авторами в лаборатории кафедры аналитической и физической химии* Государственной металлургической академии Украины. Предлагаемое изобретение может быть многократно воспроизведено и использовано в замкнутых системах промышленного водоснабжения металлургических и машиностроительных предприятий, обеспечивает более высокий технический результат и соответствует критерию "промышленная применимость".