Способ предотвращения солеотложений и биообрастаний в системах водоснабжения

 

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей и биообрастаний в водных растворах и может быть использовано в области водоподготовки при создании замкнутых и бессточных систем водоснабжения. Сущность изобретения состоит в том, что в качестве органофосфонатов используют композицию ингибитора отложений минеральных солей (ИОМС) и его медьсодержащего комплекса. ИОМС и его комплекс с медью используют при мольном соотношении 5: 1-1: 1. Изобретение позволяет повысить эффективность обработки воды и снизить расходы на реагентную обработку. 2 табл.

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей и биообрастаний в водных растворах и может быть использовано в области водоподготовки при создании замкнутых и бессточных систем водоснабжения.

Известны способы предотвращения отложений с использованием органических полифосфатов [Н.А.Мещерский. Эксплуатация водоподготовки в металлургии. М., 1974, с. 137-139].

Известные способы неэффективны из-за гидролиза полифосфатов до ортофосфатов и образования отложений основного фосфата кальция.

Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения солевых отложений путем введения в обрабатываемую воду органофосфонатов, представляющих собой водные растворы комплексонов или их смесей, содержащих аминоалкилфосфоновые группы [Авторское свидетельство SU N 474509, C 02 F 5/14, 1975 г.].

При использовании известного способа в замкнутых системах, где из-за малых величин подпитки время полной замены воды в системе водоснабжения составляет более 10 суток, происходит биологическое разрушение органофосфонатов. Эти процессы особенно сильно протекают при использовании воды из открытых водоемов из-за присутствия органических веществ различного происхождения. Таким образом, известный способ недостаточно эффективен и требует большого расхода реагентов.

Задача изобретения - повышение эффективности обработки воды с целью предотвращения образования солевых отложений и биообрастаний в замкнутой системе водоснабжения, снижение расхода реагентов на обработку воды.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа предотвращения солевых отложений и биообрастаний, в качестве органофосфонатов используют смесь ингибитора отложений минеральных солей (ИОМС) и его медьсодержащего комплекса. Для достижения максимального эффекта композицию, состоящую из ИОМС и его комплекса с медью, используют при мольном соотношении 5:1 -1:1 соответственно.

ИОМС представляет собой комплексон, содержащий аминоалкилфосфоновые группы следующей структурной формулы: где n = 5 - 12 Выпускаются промышленностью по ТУ 6-05-2021-86.

Медьсодержащий комплекс ИОМС получают путем введения в исходный раствор ИОМС соли или гидроксида меди в заявляемом соотношении компонентов. Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Обработке подвергают воду из оборотного цикла трубопрокатного цеха Т-2 системы охлаждения печей СТД-400 Северского трубного завода со следующими характеристиками: жесткость общая - 9,2 мг-экв/л, щелочность - 6,5 мг-экв/л, pH - 8,45, нефтепродукты - 1 мг/л, содержание органических веществ - 20 мг/л (окисляемость по KmnO₄). Воду обрабатывают реагентам ИОМС (по прототипу) и композицией ИОМС - медный комплекс ИОМС (Cu - ИОМС) при мольном соотношении от 5: 1 до 1:2 соответственно. Концентрация предлагаемых реагентов суммарно составляет 3 мг/л. Обрабатываемую воду с введенными реагентами ежедневно термостатируют при температуре 70^oC в течение 2-х часов, остальное время выдерживают при комнатной температуре 18^oС в течение 14-ти суток (время полной замены охлаждающей воды в оборотной системе) при дневном освещении. Эффективность предотвращения отложений оценивают по формуле Э = Ж_п.о./Ж_исх · 100% где Ж_п.о. - жесткость после опыта, мг-экв/л; Ж_исх - жесткость исходной воды, мг-экв/л.

Полученные данные приведены в табл. 1.

Из данных, представленных в табл. 1 видно, что использование реагента, состоящего из ИОМС и его медного комплекса (Cu-ИОМС), взятых в мольном соотношении 5:1 - 1:1, позволяет существенно повысить эффективность обработки воды с целью предотвращения образования отложений по сравнению с использованием только реагента ИОМС.

По нашему мнению, это обусловлено тем, что наличие в составе ИОМС молекул азота и фосфора, биохимический состав воды, используемой в оборотной системе Северского трубного завода, и экспериментальные условия способствуют росту бактерий (уже через шесть суток наблюдается развитие сине-зеленых водорослей). Высокая эффективность при использовании заявляемого реагента, состоящего из ИОМС и его медного комплекса, по нашему мнению, обусловлена их соотношением и высокой стабильностью медного комплекса ИОМС - рК = 17,8 [Н. М. Дятлова и др. Комплексоны и комплексонаты металлов, М" Химия, 1988 г., с. 197]. Выход за пределы заявляемых соотношений ИОМС : Cu-ИОМС приводит к снижению эффективности обработки. Это может быть связано с тем, что недостаточное содержание медьсодержащего комплекса ИОМС : Cu-ИОМС = 6:1 не позволяет в достаточной степени предотвратить солеотложение и биообрастание (на уровне прототипа), а избыточное содержание медьсодержащего комплекса ИОМС : Cu-ИОМС = 1:2, очевидно, приводит к образованию полиядерных малорастворимых соединений комплексонов, уменьшающих присутствие в обрабатываемом растворе как ИОМС, так и ионов Cu²⁺.

Пример 2.

Для оценки эффективности предотвращения биообрастаний оборотную воду Северского трубного завода заражают микроорганизмами. Определение эффективности проводят по стандартной методике: воду разливают на шесть равных порций. Анализ проводят через 30 и 60 минут. Для этого слой воды удаляют сифоном, а осадок отбирают пипеткой и анализируют. Результаты представлены в табл. 2.

Из представленных в табл. 2 данных видно, что реагент, состоящий из ИОМС и его медного комплекса, взятых в заявляемых соотношениях эффективно подавляет жизнедеятельность микроорганизмов и, очевидно, предупреждает биообрастания.

В результате использования заявляемого способа обработки воды в замкнутых системах повышается эффективность защиты от биообрастаний и солеотложений за счет взаимного влияния компонентов друг на друга и, кроме того, в 1,7-2 раза сокращаются расходы, связанные с обработкой воды.

Формула изобретения

Способ предотвращения солевых отложений и биообрастаний в системах водоснабжения путем введения в обрабатываемую воду ингибитора отложений минеральных солей, в качестве которого используют комплексоны, содержащие аминоалкилфосфоновые группы, отличающийся тем, что ингибитор отложений минеральных солей дополнительно содержит его медьсодержащий комплекс при мольном соотношении 5 : 1 - 1 : 1 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2