ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСОНОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

THE USE OF COMPLEXONS FOR WATER TREATMENT

Lobanov Semyon

student, Department of Industrial Thermal Power Engineering, Smolensk branch of the National Research University "Moscow Energy Institute",

Russia, Smolensk

Tatyana Lyubova

Scientific supervisor, Candidate of Physics and Mathematics, Associate Professor, Smolensk branch of the National Research University "Moscow Energy Institute",

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

В данной статье проведен обзор применение комплексонов для обработки воды. Описаны основные достоинства и недостатки комплексонной обработки воды.

ABSTRACT

This article provides an overview of the use of complexons for water treatment. The main advantages and disadvantages of complex water treatment are described.

Ключевые слова: комплексоны; водоподготовка; теплоэнергетика.

Keywords: complexes; water treatment; thermal power engineering.

В настоящее время широкое распространение в теплоэнергетике получили комплексоны, которые представляют собой химические соединения с широким спектром действия.

Существует множество типов комплексонов, некоторые из которых способны образовывать водорастворимые соединения с катионами. Все они нетоксичные твёрдые сыпучие вещества. В теплоэнергетике наибольшее распространение получил класс производных α-аминокислот, такие как: иминодиуксусная кислота (ИДА), нитрилтриуксусная кислота (НТА), этилендиаминтетрауксусная кислата (ЭДТА) и другие. Среди них ЭДТА получила наибольшее распространение. Её главное преимущество – универсальность. ЭДТА способна образовывать устойчивые соединения со всеми катионами, присутствующими в воде теплоэнергетических установок. Так же ЭДТА разлагает уже имеющиеся железоокисловые отложения на ходу.

Рисунок 1. Реакция ЭДТА с кальцием

Способность образовывать пятичленные циклы могут не только комплексоны, но и другие реагенты, например, щавелевая кислота. Отличием ЭДТА от щавелевой кислоты заключается в том, что ЭДТА даст три пятичленных циклов с двухвалентным железом, а щавелевая кислота только один.

При проведении опытов, связанным с термическим разложение ЭДТА было установлено, что:

• термическое разложение ЭДТА и ее солей начинается при 413 К и 433 К соответственно;
• установлено повышение комплексообразующей способности при термическом разложении;
• обнаружено свойство образовывать окисные плёнки при контакте с конструкционным материалом, что увеличило коррозионную стойкость конструкций.

Стоит отметить, что продукты разложения комплексонов, выносимые с паром, так же обладают комплексообразующей способностью. Об этом свидетельствует пассивация паропроводов, пароперегревателей и других элементов.

Более современным комплексоном является оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ).

Рисунок 2. Структурная формула ОЭДФ

Основа ОЭДФ – фосфорно-кислородная связь. Фосфорсодержащие комплексоны ингибируют процессы солеотложения. Комплексоны адсорбируются на активных центрах, образующихся кристаллов накипи, что препятствует как росту самих кристаллов, так и тормозит зарождение центров кристаллизации. В воде с большим содержанием солей жёсткости комплексонаты образуют прочный комплекс с ионами Са и Mq и задерживают их во взвешенном состоянии без выпадения на поверхность теплоэнергетического и теплообменного оборудования в виде накипи. Стоит отметить, что область применения фосфонатов существенно ограничена, как по химическому составу воды, так и по температурному режиму установки. Фосфонаты эффективны только при температурах ниже температуры насыщения воды.

Исследования показали, что ОЭДФ имеет преимущества перед ЭДТА при отмывке, особенно в разрушении ранее образовавшейся накипи. Это свойство применяется для отчистки установок без их остановки, наиболее эффективна для отчистки котлов с давлением до 3,9 МПа. Важным преимуществом ОЭДФ является высокая ее концентрация для сброса в водоёмы (до 2,5 мг/кг). При соблюдении всех санитарных норм, ОЭДФ разрешается сбрасывать даже в природные водоёмы.

Также возможна модификация комплексонов другими веществами, например, Zn-ОЭДФ – реагент, состоящий из водного раствора (24,3-25,7%) натриевой соли цинкового комплекса оксиэтилидендифосфоновой кислоты. Zn-ОЭДФ снижает коррозионную активность оборудования (в 8-10 раз) за счет образования на поверхности защитного слоя труднорастворимых соединений. При этом цинковый комплекс образует более устойчивые соединения с кальцием, чем ОЭДФ.

Стоит отметить, что необходимо постоянно следить за точностью дозирования. Изменение режима в сторону снижения установленной эффективной концентрации ингибитора может привести к отрицательному результату.

Достоинства комплексонных технологий перед другими видами водоподготовки:

• возможность очистки теплоэнергетического и теплообменного оборудования на ходу;

• постоянное поддержание в чистоте поверхностей теплопередачи и трубопроводов;
• возможность совместного применения с традиционными методами отчистки воды (технологиями баромембранной отчистки и ионнообменного обмена);
• снижение коррозионной активности оборудования;
• большое количество вариаций комплексонов с различными свойствами и возможность их модификации.

Список литературы:

1. Автономная некоммерческая организация Технопарк "Удмуртия". Что такое комплексоны / Автономная некоммерческая организация Технопарк "Удмуртия". [Электронный ресурс] // Ростепло : [сайт]. — URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=260 (дата обращения: 02.12.2023).
2. Ковалева Н. Е., Рудакова Г. Я. Теория и практика применения комплексонов для обработки воды / Ковалева Н. Е., Рудакова Г. Я. [Электронный ресурс] // Ростепло : [сайт]. — URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=73 (дата обращения: 02.12.2023).
3. Ковальчук А. П. О применении комплексонатов для антикоррозионной и противонакипной обработки питательной и подпиточной воды в системах паро-теплоснабжения и горячего водоснабжения / Ковальчук А.П. [Электронный ресурс] // Ростепло : [сайт]. — URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=1831 (дата обращения: 02.12.2023).
4. Маргулова Т. Х. Применение комплексонов в теплоэнергетике / Маргулова Т. Х. — 2-е изд.. — М.: Энергоатомиздат, 1986 — 280 c.