Спосіб визначення фактичної ефективності відновлення кисню у воді

Реферат: Спосіб визначення фактичної ефективності відновлення кисню у воді включає термостатування проби водного розчину без контакту з повітрям за даної температури та хімічний аналіз проби води до та після термостатування за температури 20 °С. В об'ємі реактора розміщують зразки сталі з попередньо обчисленою поверхнею та визначають концентрацію відновника кисню. UA 87136 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ФАКТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ВІДНОВЛЕННЯ КИСНЮ У ВОДІ UA 87136 U UA 87136 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сфери попередження кисневої корозії у водних системах теплопостачання, в яких циркуляційна вода не контактує з повітрям, а джерелом кисню є додаткова вода для підживлення системи після неповної деаерації та необроблена вода від пошкоджених бойлерів гарячого водопостачання. Загальним для більшості способів підготовки додаткової води для підживлення систем теплопостачання є те, що для зниження корозійної активності води (окрім її деаерації) нижня межа діапазону рН підтримується на рівні не менше 9,0 (у Росії й Україні - 8,3), а дозування відновника кисню використовується як допоміжний спосіб. Такий стан обумовлено відсутністю як адекватного способу оцінки фактичної концентрації кисню у циркуляційній воді (концентрація кисню зменшується внаслідок корозії на всій поверхні системи), так і надійної методики визначення фактичної ефективності відновників кисню. Тобто визначення ефективності відновлення в умовах близьких до промислових, в яких можливе перебігання реакції кисню з відновником та із залізом сталі. На цей час для оцінки ефективності інгібіторів корозії різної природи (відновники кисню та ті, що утворюють захисну плівку на поверхні сталі) використовують способи на основі електрохімічних методів, оскільки киснева корозія має електрохімічну природу. Проте отримані результати не завжди добре корелюються з фактичним станом поверхонь, що кородують з більшою або з меншою швидкістю. Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб оцінки потенціалу карбонатного накипоутворення (ПКН) у водних розчинах, описаний у патенті "Спосіб визначення складу водного теплоносія" (№ 68398, 26.03.2012, Концевой С.Α., Астрелін І.М.), у якому запропоновано лабораторна методика з визначення механізму розкладання гідрокарбонатних іонів (за значенням зміни рН розчину до та після термостатування проби води) та визначення кількості СаСО3, що утворюється, за зміною твердості. В основу корисної моделі поставлено задачу визначення фактичної ефективності відновлення кисню у водних розчинах у присутності зразків сталі шляхом визначення зміни концентрації відновника кисню по відношенню до максимально можливої зміни за даної концентрації кисню. Поставлена задача вирішується тим, що в пропонованому способі, що включає термостатування проби водного розчину без контакту з повітрям за даної температури (30÷190)°С та хімічний аналіз проби води до та після термостатування за температури 20 °C, згідно з корисною моделлю в об'ємі реактору розміщують зразки сталі з попередньо обчисленою питомою поверхнею та визначають концентрацію відновника кисню. Питома поверхня зразків сталі (відношення площі поверхні труби до одиниці об'єму води у 2 3 -1 цій трубі, см /см ) для труб з діаметром у діапазоні 100-1000 мм складає 400-40 см . За об'єму 3 2 автоклаву 2 дм пластини (Ст. 3) та труби (Ст. 40) площиною близько 800 см . Пропонований спосіб реалізують наступним чином: у пробу води певного складу додається відома кількість (з надлишком від стехіометрії або без) відновника кисню (наприклад, Na 2SO3) з каталізатором (солі міді або кобальту) або без. Проба заливається у неіржавіючий реактор (автоклав зі сталі або пластиковий реактор з надійною герметизацією) з очищеними зразками сталі та нагрівається до температури, що відповідає промисловим умовам (для теплових мереж це близько 70 °C - температура зворотної мережної води). Герметичні реактори термостатують 3060 хвилин (час термостатування повинен відповідати середній тривалості нагрівання води у теплообмінному обладнанні) за температури (30190)°С. Реактори охолоджують у закритому стані до температури 20 °C, потім визначають концентрацію відновника (натрію сульфіт йодометричним методом). Для отримання більш точного значення ефективності відновлення проводять аналогічний "холостий" експеримент без зразків сталі, що дозволяє експериментально визначити максимально можливу зміну концентрації відновника. Без такого експерименту ця величина розраховується за відомої начальної концентрації кисню. Фактичну ефективність відновлення кисню (EORt) визначають як, %: EORt = ΔC(OR)1/ ΔC(OR)2 * 100, де індекс t - задана температура термостатування; ΔC(OR)1 - зміна концентрації відновника (сульфіту натрію) за наявності стальних зразків у досліді; ΔC(OR) 2 зміна концентрації відновника у досліді без стальних зразків (за розрахунком - стехіометрична до кисню кількість відновника). В наших дослідах з автоклавом в якості реактора для сталі 3 EOR 70 складає 75 % без 2+ 3 каталізатору та 98 % з каталізатором (Со , 0,01 мг/дм ). Для сталі 40 EOR70 85 % та 99 %, відповідно. В дослідах без каталізатору у воді після термостатування спостерігали продукти корозії, а за наявності каталізатору - ні. 1 UA 87136 U 5 Концентрація каталізатора була обрана за літературними даними, проте запропонований метод дозволяє як визначити її мінімальне значення вже для відомих каталізаторів, так і дослідити нові, ефективність яких можна оцінити по зростанню EORt. Таким чином, спосіб визначення фактичної ефективності відновлення кисню у воді дозволяє визначити як ступінь відновлення в умовах, що відповідають промисловим, так і необхідну концентрацію відновника і каталізатору відновлення, що забезпечать його прийнятне значення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб визначення фактичної ефективності відновлення кисню у воді, що включає термостатування проби водного розчину без контакту з повітрям за даної температури та хімічний аналіз проби води до та після термостатування за температури 20 °С, який відрізняється тим, що в об'ємі реактора розміщують зразки сталі з попередньо обчисленою поверхнею та визначають концентрацію відновника кисню. 15 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 2