Створення нових засобів і технологій для забезпечення ресурсозбереження у промисловому водоспоживанні

summary

У вступі обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мету та задачі, наукову новизну, практичне значення одержаних результатів.

Перший розділ присвячено аналізу патентної та науково-технічної інформації про сучасні методи стабілізаційної обробки води для промислового водоспоживання. Розглянуто основні переваги та недоліки існюючих методів та матеріалів. Обумовлені основні напрямки досліджень.

У другому розділі представлені об’єкти та методи досліджень. Об’єктами досліджень виступали оборотні води підприємств та природні води. В розділі приведені характеристики використаних матеріалів, методики синтезу розроблених речовин, методики оцінки ефективності стабілізаторів накипоутворення та інгібіторів корозії, а також методи контролю ефективності іонообмінних матеріалів.

Третій розділ присвячено проведенню оцінки ефективності як інгібіторів накипоутворення ряду відомих реагентів та розроблених речовин, а також оцінено їх ефективність по зниженню корозійної агресивності води.

Як інгібітори накипоутворення були використані прості речовини, такі як аміак, уротропін, моноетаноламін, триетаноламін, морфолін. Крім того, були використанні синтезовані речовини. До них відносяться N-оксид триетаноламіну (НОТЕА), кислий моноетаноламінофосфат (КМЕАФ), диетанолдиамінометиленфосфінова кислота (ДЕДАМФК), тетрагідродифосфатдиметиленфосфінова кислота (ТГДФДМФК), тетрабутилфосфоній бромід (ТБФБ), кислий триетаноламіндифосфат (ТЕАДФ), нітрилоксиетилдиметилолфосфонова кислота (НОЕДМФК), диметилолфосфінова кислота (ДМФК). НОТЕА отримували окисленням триетаноламіну пероксидом водню, КМЕАФ – етерефікацією о-фосфорної кислоти моноетаноламіном. ДЕДАМФК та ТГДФДМФК синтезували з диметилолфосфінової кислоти при взаємодії відповідно з моноетаноламіном і о-фосфорною кислотою. ДМФК отримували з гіпофосфіту натрію шляхом перетворення в фосфорноватисту кислоту та при обробці її формальдегідом. ТЕАДФ був отриманий при взаємодії триетаноламіну та о-фосфорНої кислоти у співвідношенні 2:1. Крім того, були використанні композиції на основі цих речовин з амінами. Більшість з цих речовин значно дешевші в порівнянні з фосфоновими кислотами. Вони можуть також утворювати комплекси з сполуками кальцію та магнію і сприяти стабілізації їх карбонатних розчинів.

    Для оцінки ефективності розроблених реагентів використовували артезіанську воду, як розчин з карбонатною твердістю 5,2 мг-екв/дм³, пересичений розчин сульфату кальцію з твердістю ~114 мг-екв/дм³. Випробування проводили при 95 та 80 ºС на чистій поверхні, а також поверхні, вкритій шаром накипу. Про ефективність судили по зниженню загальної твердості розчину, а також в порівнянні з ефективністю відомих стабілізаторів накипоутворення ОЕДФК (1-оксиетилидендифосфонова кислота), НТФ (нітрилотриметилфосфонова кислота) та ИОМС – композиції на основі нітрилотриметилфосфонової кислоти.

Відносно невисоку ефективність стабілізації артезіанської води забезпечують аміак, НОТЕА і уротропін (рис. 1, 2). При їх застосуванні залишкова твердість води складала 3,1 – 3,9 мг-екв/дм³, а стабілізаційний ефект не перещував 47%. Більш ефективними інгібіторами були ДЕДАМФК та ТБФБ. При дозах 5-10 мг/дм³ їх стабілізаційний ефект складає 60-70%, а залишкова твердість залишаеться на рівні 3,8-4,2 мг-екв/дм³. Ці речовини поступаються по своїй ефективності ОЕДФК, але показують результати кращі, ніж ДМФК.

Значно більш ефективними стабілізаторами накипоутворення є  морфолін, МЕА, КМЕАФ, який в своїй структурі містить вільну аміногрупу. МЕА та КМЕАФ вже при дозі 5 мг/дм³ забезпечують повну стабільність природної води по відношенню до накипоутворення. Введення сульфату цинку в співвідношенні 5:1 по відношенню до інгібітора не впливає на ефективність стабілізації води КМЕАФ. Але  присутність іонів металів (в тому числі цинку) позитивно впливає на захист сталі в воді від корозії. В даному випадку третичний триетаноламін більш ефективний стабілізатор накипоутворення, в порівнянні з його N-оксидом.