Спосіб антинакипної обробки води

Спосіб антинакипної обробки води, що включає обробку декарбонізованої води парамагнітною речовиною з наступним омагніченням, який відрізняється тим, що як парамагнітну речовину використовують 2,2,6,6-тетраметилпіперидин-4-он-Nоксил в концентрації 4-7 мг/дм 3. (19) (21) a200713727 (22) 07.12.2007 (24) 10.09.2008 (46) 10.09.2008, Бюл.№ 17, 2008 р. (72) ГОНЧАРУК ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, БАГРІЙ ВАСИЛЬ АНДРІЙОВИЧ, UA, ЧЕБОТАРЬОВА РАЇС А ДМИТРІВН А, UA, БАШТАН СОФІЯ ЮРІЇВНА, U A, НАНІЄВА АЛЛА ВАСИЛІВН А, U A (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУ МАНСЬКОГО НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA 3 84109 фують з допомогою оптичного мікроскопу Polivar, а висушений осад досліджують методом рентгенографічного аналізу за допомогою рентгенівського дифрактометра ДРОН з фільтрованим CoKa випромінюванням для визначення кристалографічної форми карбонату кальцію. За даними фото- і рентгеноструктурного аналізу в обробленій за пропонованим способом воді залишається 93% накипоутворювача -карбонату кальцію при насиченні води парамагнітним оксидом азоту і 95% -при насиченні водного розчину парамагнітним киснем. Недоліком відомого способу [4] є зменшення в часі антинакипної дії магнітної обробки внаслідок зниження концентрації парамагнітного газу в оброблювальній воді. Нами встановлено, що після 6 годин безперервної роботи теплообмінного обладнання кількість карбонату кальцію на стінках теплообмінника у випадку з киснем збільшилась з 5 до 17 %, а в присутності NO – з 7 до 25%. Задачею винаходу є вдосконалення способу антинакипної обробки води, основаного на магнітній обробці попередньо декарбонізованої води в умовах, які сприяють практично повній кристалізації карбонату кальцію в об'ємі води протягом тривалого часу експлуатації обладнання. Поставлена задача вирішується способом антинакипної обробки води, який включає обробку декарбонізованої води парамагнітною речовиною з наступним омагнічуванням, в якому, згідно з винаходом як парамагнітну речовину використовують 2,2,6,6-тетраметилпіпіридин-4-он-N-оксил в концетрації 4-7 мг/дм 3. Нами встановлено, що заявлений режим антинакипної обробки вибраний із умов, які сприяють зменшенню накипоутворення на стінках теплообмінника в процесі тривалої експлуатації. Згідно [Присяжнюк В.А. Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностях / Сантехника и водоснабжение. — 2003. - № 10] [5] за відсутності магнітного поля карбонат кальцію кристалізується з води переважно на поверхні твердих тіл у вигляді тригонального кальциту і пелюсткоподібного ватеріту, Фіг.1. Магнітна обробка води, що містить парамагнітну речовину, сприяє направленій кристалізації карбонату кальцію у вигляді голкоподібного арагоніту, Фіг.2 Кристали арагоніту, які мають низьку адгезію до стінок теплообладнання і низьку когезію між собою, виносяться за межі теплообмінника і поступово осідають у відстійниках, звідки їх періодично видаляють. Слід відмітити, що присутність в водному розчині парамагнітного 2,2 6,6тетраметилпіпіридин-4-он-N-оксилу сприяє пролонгації антинакипної обробки води. Таким чином, наведена сукупність суттєви х ознак заявленого способу антинакипної обробки води є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - зменшення накипоутворення на стінках теплового обладнання з 5-7 до 3-4 % протягом тривалого часу експлуатації. Спосіб реалізується таким чином. Проводять декарбонізацію оброблювальної води барботуванням інертного газу (балонного гелію або аргону) 4 протягом 10-15 хв. В декарбонізованій воді розчиняють парамагнітниу речовину в кількості 4-7 мг/дм 3. Декарбонізовану воду, що містить парамагнітну речовину, за допомогою перистальтичного насосу пропускають зі швидкістю 0,1-0,15 м/с через систему постійних магнітів з гідравлічним каналом, яка представлена на Фіг.3. Гідравлічний канал утворений двома коаксіально розташованими скляними трубками 1 і 2 таким чином, що оброблювальна вода протікає тільки в щілині 3 між трубками. Магнітна система включає 4 пари постійних магнітів з коерцитивною силою 750 E і залишковою індукцією 50 мТл. Магніти 4, 5 розташовані різнойменними полюсами один до одного по обидва боки гідравлічного каналу таким чином, що кожна наступна пара магнітів відштовхується від попередньої. Поєднання однорідного магнітного поля всередині кожної пари з "магнітним ударом" в щілині між парами і використана форма гідравлічного каналу сприяє підвищенню ефективності антинакипної обробки води. Оброблену таким чином воду підігрівають до 80-100°C і охолоджують до кімнатної температури. Для визначення форми утворених кристалів проводять мікроскопічний аналіз суспензії і рентгенофазовий аналіз висушеного осаду карбонату кальцію. Приклад виконання за винаходом Проводять декарбонізацію оброблювальної води барботуванням балонного аргону протягом 10 хв. В декарбонізованій воді розчиняють 2,2,6,6тетраметилпіпіридин-4-он-N-оксил в кількості 5 мг/дм 3. Декарбонізовану воду, що містить парамагнітну речовину, за допомогою перистальтичного насосу пропускають зі швидкістю 0,15 м/с через описану ви ще систему постійних магнітів, що має гідравлічний канал. Для визначення ефективності способу антинакипної обробки воду підігрівають в скляній колбі на водяній бані до 90°C і охолоджують до кімнатної температури протягом 1 год. Підігрів обробленої води спричиняє спонтанну об'ємну кристалізацію карбонату кальцію. Поодинокі прозорі кристали карбонату кальцію на стінках колби легко змиваються при струшуванні води. Основна ж маса осаду при охолодженні води концентрується на дні колби. Після декантації надлишку води суспензію карбонату кальцію, що залишилася на дні колби, фотографують під мікроскопом Polivar, а висушений осад досліджують за допомогою рентгенівського дифрактометра ДРОН з фільтрованим CoKa випромінюванням. Мікроскопічні дослідження проводили після 6-ти хвилин , і 6-ти годин антинакипної обробки води. Результати мікроскопічних досліджень представлені в таблиці, приклад 2. Аналогічно прикладу виконання за винаходом, були проведені досліди з антинакипної обробки води в присутності 2,2,6,6-тетраметилпіпіридин-4он-N-оксилу як в заявленому діапазоні концентрацій, так і при позамежних концентраціях, таблиця, приклади 1-5. 5 84109 Кількісно близькі дані за вмістом арагоніту одержані також методом рентгенофазового аналізу. Із приведених в таблиці даних видно, що при наявності в омагніченій воді парамагнітної речовини 2,2,6,6-тетраметилпіпіридин-4-он-N-оксилу в кількості 4-7 мг/дм 3 доля голкоподібного арагоніту після 6 годин експлуатації складає 97 %, тобто скільки, як і зразу після магнітної обробки. За той же самий час кількість арагоніту в омагніченій воді, насиченої киснем зменшилась з 95 до 83%, а в присутності NO - з 93 до 75%.. Зменшення ефективності антинакипної обробки, як ми думаємо, зумовлено зменшенням концентрації в часі парамагнітного газу в воді в результаті часткового стравлювання газу через пори в ущільнюючих вузлах обладнання. 6 При позамежних зменшенні і збільшенні концентрації парамагнітної речовини проти заявленої відбувається зменшення кількості арагоніту в осаді, що призводить до підвищеного відкладення СаСО3 на стінках теплового обладнання. В першому випадку (таблиця, приклад 4) це зумовлено недостатньою кількістю парамагнетика в воді, в другому (таблиця, приклад 5) - блокуванням направленого росту кристалів в результаті адсорбції на активних гранях молекул парамагнітної речовини. В обох випадках ефективність магнітної обробки в часі не зменшується, кількість арагоніту залишається сталою. Таким чином, основною перевагою запропонованого способу, в порівнянні з відомим, є тривале в часі суттєве зменшення накипоутворення на стінках теплообмінника з 5-7 % до 3-4 % за рахунок збільшення вмісту в воді голкоподібного арагоніту з 93-95 % до 96-97 %, для якого характерна кристалізація в об'ємі розчину. Запропонований спосіб пропонується використати для антинакипної обробки води теплового обладнання. 7 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 84109 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601