РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Водні середовища, що використовувались при проведенні досліджень
В роботі використовувались київська водопровідна вода, артезіанська вода,
оборотна вода лінії Б-6 ВАТ “Стиролбіотех” (табл. 2.1), а також модельні
розчини хлориду кальцію з твердістю від 1 мг-екв/дм3 до 240 мг-екв/дм3, хлориду
магнію з твердістю від 1 мг-екв/дм3 до 100 мг-екв/дм3, розчин сульфату натрію з
концентрацією 13 г/дм3, хлориду натрію з концентрацією від 1 г/дм3 до
насиченого, 10%-ві розчини сульфамінової кислоти та препарату “Kamix”, що
використовуються для зняття накипу.
Таблиця 2.1
Характеристики середовища
Показники
Київська водопровідна вода
Вода з свердловини (250 м)
Оборотна вода лінії Б-6 ВАТ «Стиролбіотех»
рН
6,6–7,8
6,8–8,2
7,3–8,2
Лужність,
мг-екв/дм3
2,0–4,0
4,3–4,5
2,9–3,6
Твердість, мг-екв/дм3
2,7–4,3
5,0–5,2
3,7–5,0
Вміст хлоридів, мг-екв/дм3
10–22
70–300
37–56
Вміст сульфатів, мг-екв/дм3
20–34
31–49
43–98
Вміст заліза (заг), мг/дм3
0,5
0,6
0,5–0,9
Вміст міді, мг/дм3
<0,002
0,1–0,4
Вміст солей, мг/дм3
250–350
440–588
280–366
2.2. Іонообмінні матеріали та інгібітори, використані в роботі
Процеси пом’якшення води іонообмінним методом досліджували з використанням
сильнокислотного катіоніту КУ–2–8, PUROLITE С100С виробництва Італії,
слабокислотного катіоніту Lewatit TP–207 виробництва компанії Bayer AG.
Сильнокислотний катіоніт КУ–2–8 має структуру гелю та містить тільки один вид
іонообмінних груп – сульфогрупу. Катіоніт отримують сульфуванням гранульованого
сополімеру стиролу з 8%-вим дивінілбензолом. Насипна щільність товарного
катіоніту 0,8 т/м3. Обмінна ємність в динамічних умовах при повній регенерації
1800 г-екв/м3. В Н+-формі катіоніт може працювати у водних розчинах при 110-120
0С. При температурі до 170 0С втрата обмінної ємності внаслідок десульфування
значно збільшується і через 24 години досягає 19,5%. Катіоніт відрізняється
високою хімічною стійкістю у розведених розчинах лугів та кислот, органічних
розчинниках та деяких окислювачах. Кип’ятіння катіоніту в 5н розчині сірчаної
кислоти або їдкого натру, в 1н розчині азотної кислоти та 10%-му розчині
пероксиді водню не знижує повну обмінну ємність в статичних умовах [114].
Слабокислотний катіоніт Lewatit TP–207 представляє собою макропористий катіоніт
на основі зшитого поліакрилату, функціональна група – -СООН. Розмір зерен –
0,4–1,6 мм, щільність в набухлому стані 1,19 г/см3, повна статична обмінна
ємність не менша 4,3 мг-екв/г, максимальна робоча температура – 75 єС, робочий
діапазон рН – 0–14, насипна щільність товарного катіоніту – 750–850 г/дм3.
Сильнокислотний катіоніт PUROLITE C100С представляє собою полістирольній
дивінілбензольний сульфований сополімер, функціональна група – сульфогрупа.
Насипна щільність катіоніту – 820 г/дм3, повна обмінна ємність – не менше 2000
г-екв/м3. Максимальна робоча температура – не більше 150 єС, діапазон рН –
0–14. PUROLITE С100С не розчиняється в розведених та середньоконцентрованих
кислотах, лугах і в усіх органічних розчинниках. Проте, присутність значних
кількостей вільного хлору або іонів гіпохлориду або інших сильних окислювачів
протягом тривалого проміжку часу призводить до розпаду зшивок в полімерній
матриці.
Для отримання поліамфолітів використовували слабокислотний аніоніт АН–31, який
має такі характеристики: тип смоли – конденсаційний, основа матриці
поліетиленполіамін з зшивним агентом епіхлоргідрином. Функціональні групи –
=NH, –N, повна обмінна ємність складає 9000–9900 моль/т або 4050–4550 моль/дм3.
Насипна щільність – 0,66 т/м3, насипна щільність наіоніту, що набрякає у воді –
0,45 т/м3, вологість – 15%, зернення – 0,3–2,0 мм.
Стабілізаційну обробку води проводили за допомогою відомих реагентів таких, як
оксиетилидендифосфонова кислота ОЕДФК, нітрилотриметилфосфонова кислота НТФ,
ИОМС [6], триетаноламіндифосфат ТЕАДФ [115] та синтезовані по розробленим нами
методикам диметилолфосфінова кислота ДМФК [116], тетрабутилфосфоній бромід ТБФБ
[117], N-оксидтриетаноламіну НОТЕА [118], а також прості речовини аміак NH3,
уротропін (СН2)6N4, триетаноламін, морфолін, моноетаноламін С2H7NO.
Дослідження процесів стабілізації природної води
Для попередньої оцінки ефективності стабілізаторів води по відношенню до
накипоутворення були проведені дослідження по стабілізації природної
артезіанської води.
При визначенні ефективності інгібіторів накипоутворення при відкладенні осаду
на поверхню нагріваючого елементу, покриту накипом, спочатку поверхню елемента
покрили шаром накипу, нагріваючи з його допомогою розчин гідрокарбонату кальцію
концентрацією 10 мг-екв/дм3 при температурі 95 єС. Процес накипоутворення
вивчали при тій же температурі. Такі жорсткі умови процесу дозволяють оцінити
стабілізатори при відносно невеликому періоді нагрівання розчину – 6 годин.
Об'єм розчину 300 см3.
Залишкову твердість води в пробах визначали за допомогою трилонометрії з
індикатором еріохромом чорним Т [119].
Стабілізаційний ефект СЕ в даному випадку розраховували по зниженню твердості
розчину в результаті нагрівання:
СЕ= (2.1),
де DТі – зниження твердості розчину обробленого інгібітором,
DТ – зниження твердості вихідного розчину.
Дослідження процесів стабілізації розчинів сульфату кальцію
Для оцінки ефективності інгібіторів накипоутворення використовувався спосіб,
який полягає в наступному: готували 1 дм3 розчину, що містив 13,00 г безводного
сульфату натрію або 29,40 г десятиводної солі сульфату натрію, 1,24 г
шестиводної солі хлориду магнію та 18,80 г сульфату натрію та 1 дм3 розчину, що
містив 26,00 г шестиводної солі хлориду кальц
- Київ+380960830922