Спосіб стабілізаційної обробки води щодо солевідкладень

Реферат: Спосіб стабілізаційної обробки води щодо солевідкладень шляхом введення в оборотну воду стабілізатора накипоутворення. Як стабілізатор накипоутворення використовують композицію, яка включає натрієву сіль поліакрилової кислоти, отриману шляхом лужного гідролізу відходів виробництва поліакрилонітрильних волокон (гіпан), та сульфіт натрію. UA 118183 U (12) UA 118183 U UA 118183 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів стабілізаційної обробки води при експлуатації її в системах оборотного водопостачання та може бути використана для захисту обладнання цих систем від солевідкладення (накипоутворення). Частіше всього для стабілізаційної обробки води щодо солевідкладень використовують способи обробки оборотної води органічними комплексонами [Дятлова Н.М. та ін. Комплексони і комплексонати металів. - М.: Хімія, 1988. - С. 466]. Однак розчини цих кислот нестабільні в середовищах з високою жорсткістю, тому недостатньо ефективно захищають водооборотні системи від карбонатних відкладень. Найбільш близьким за сукупністю ознак (прототипом) є спосіб захисту водооборотних систем від корозії і карбонатних відкладень з використанням спеціально приготованого розчину, склад якого: гідроксіетилідендифосфонова кислота (ОЕДФК), нітрилотриметилфосфонова кислота (НТМФК), гексаметилендіамінтетраметиленфосфонова кислота (ГМДТФК) і вода при мольному співвідношенні сумарної кількості ОЕДФК і НТМФК до кількості ГМДТФК, рівному (24):1 [Пат. РФ 2398050, МПК C23F 11/167. Состав для ингибирования солеотложений и коррозии металлов в системах водопользования; Заявл.09.12.08; Опубл. 27.08.10.]. Недоліками аналогу є велика витрата трьох компонентів, висока їх вартість через необхідність використання при синтезі дорогих реагентів - фосфористої кислоти або трихлористого фосфору, формальдегіду, гексаметилендіаміну, а також неефективність суміші при високих температурах води. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності захисту водооборотних систем від солевідкладення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту водооборотних систем від солевідкладень новим є введення в оборотну воду стабілізатора накипоутворення - натрієвої солі поліакрилової кислоти, отриманої шляхом лужного гідролізу відходів виробництва поліакрилонітрильних волокон - (гіпану) - в композиції із сульфітом натрію, яку можна використовувати в широкому діапазоні концентрацій солей у воді. Сульфіт натрію забезпечує захист металів від корозії в мінералізованих водах за рахунок зв'язування вільного кисню. Основна відмінність від аналога полягає в тому, що доступний гіпан не потребує додаткових компонентів при створенні композиції та показує кращу ефективність стабілізації води щодо солевідкладень в порівнянні з дорогими фосфонатами. Спосіб реалізується таким чином. В натрій-катіонованій воді готують розчин гідролізованого поліакриламіду (гіпану) в концентрації до 5 %. До нього додають сульфіт натрію в концентрації до 3 %. Отриману суміш використовують як стабілізатор накипоутворення. До попередньо освітленої природної води додають приготовлений розчин в необхідній концентрації за гіпаном. При цьому відбувається утворення водорозчинних комплексів з іонами жорсткості, які стійкі в різних сольових режимах. Процес утворення солевідкладення включає дві стадії: утворення зародків кристалів солей і подальше зростання кристалів за рахунок послідовного забудовування формульними одиницями солі осередків кристалічної решітки, що примикають до східців зростання на поверхні кристала. При введенні стабілізатора накипоутворення гіпану його часточки перешкоджають забудовуванню осередків кристалічної решітки, що примикають до східців зростання. За рахунок цього зростання кристалу солі виявляється неможливим. Якщо внаслідок блокування руху ступенів зростання процес зростання зародку кристала припиняється, перш ніж зародок укрупниться до розмірів, що забезпечують його стійкість, зародок залишається нестійким і руйнується. У цьому випадку введення у воду антискаланта призводить до пригнічення солевідкладень [Пат. РФ 2304084, МПК C02F 5/14. Способ ингибирования солеотложений; Заявл.06.09.05; Опубл. 10.08.07.]. Для підтвердження результатів були проведені досліди. Приклад 1. Визначення ефективності інгібіторів при стабілізації розчину сульфату кальцію. В роботі використовувався модельний розчин, який містив СаСl2 з концентарацією 300 мг3 3 екв/дм та Na2SO4 з концентрацією 300 мг-екв/дм . Загальна жорсткість розчину сягала 150 мг3 екв/дм . Як стабілізатори накипоутворення використовувалися оксіетилідендифосфонова кислота (ОЕДФК) як найбільш ефективний із відомих стабілізаторів накипоутворення та композиція на 3 основі гіпану. Концентрація реагентів (ОЕДФК та гіпану): 0, 5, 10, 20, 30, 50 мг/дм . Крім оброблених розчинів використовували для порівняння необроблений розчин. Дослід проводився при температурі 25 °C. Послідовність приготування модельної суміші була така: до 3 50 см розчину СаСl2 додавали певну концентрацію антискаланта, після перемішування 3 додавали 50 см розчину Na2SO4. Час досліду складав 48 годин, після чого проби води 1 UA 118183 U відфільтровували та визначали розраховували за формулою:  Ж іТ    100 , % СЕ  1   Ж Т    5 залишкову жорсткість води. Стабілізаційний ефект (1) де Ж іТ - різниця між вихідним значенням жорсткості води ЖТ і виміряним значенням жорсткості води в присутності стабілізатора накипоутворення Ж і ; Ж Т - різниця між вихідним значенням жорсткості води ЖТ і виміряним значенням жорсткості води в пробі без стабілізатора накипоутворення. Результати досліду наведені у табл. 1. 10 Таблиця 1 Ефективність стабілізаторів накипоутворення (t=25 °C, =48 год.) Концентрація стабілізатора, 3 мг/дм 0 5 10 20 30 50 15 20 Жорсткість, мг-екв/дм ОЕДФК Гіпан 57 58,5 51 58,6 51,8 61 51,8 83,7 50 122,3 103,3 137 3 Стабілізаційний ефект, % ОЕДФК Гіпан 0,11 2,7 27,5 70 49,8 86 Приклад 2. Визначення ефективності інгібіторів при стабілізації водопровідної води при температурі 9095 °C. В роботі використовувалась водопровідна вода міста Києва з загальною жорсткістю 4,2 мг3 екв/дм . Як стабілізатори накипоутворення використовувалися оксіетилідендифосфонова кислота (ОЕДФК) як найбільш ефективний із відомих стабілізаторів накипоутворення та композиція на 3 основі гіпану. Концентрація реагентів (ОЕДФК та гіпану): 0, 1, 2, 5 мг/дм . Крім обробленої води використовували для порівняння необроблену воду. Дослід проводився при температурі 9095 °C. Розчини нагрівали 6 годин, після чого проби води охолоджували, відфільтровували та визначали залишкову жорсткість води. Стабілізаційний ефект розраховували за формулою 1. Результати досліду наведені у табл. 2. Таблиця 2 Ефективність стабілізаторів накипоутворення (t=90-95 °C, =6 год.) Концентрація стабілізатора, 3 мг/дм 0 1 2 5 Жорсткість, мг-екв/дм ОЕДФК Гіпан 2,4 2,3 4,1 2,5 3,0 3,5 3,3 2,7 3 Стабілізаційний ефект, % ОЕДФК Гіпан 94,4 10,5 33,3 63,2 50,0 21,1 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб стабілізаційної обробки води щодо солевідкладень шляхом введення в оборотну воду стабілізатора накипоутворення, який відрізняється тим, що як стабілізатор накипоутворення використовують композицію, яка включає натрієву сіль поліакрилової кислоти, отриману шляхом лужного гідролізу відходів виробництва поліакрилонітрильних волокон (гіпан), та сульфіт натрію. 2 UA 118183 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3