Зачем нужен ингибитор отложений?
В технической статье «Поговорим о жёсткости воды», посвящённой отрасли водоподготовки, было показано, что накипь образуется при соединении ионов кальция и магния с гидрокарбонат-ионами с выпадением нерастворимых твёрдых осадков — CaCO₃, MgCO₃ и других.
- В быту. При длительном нагреве жёсткой воды на внутренних стенках чайника образуется толстый слой накипи; на изделиях из нержавеющей стали или стекла после испарения жёсткой воды остаются белёсые потёки; жёсткая вода имеет неприятный вкус, а её постоянное употребление неблагоприятно для здоровья.
- В промышленности. Если жёсткую воду использовать в качестве охлаждающей воды на производстве, в теплообменнике образуется накипь, которая существенно сужает каналы для прохода воды и резко снижает эффективность теплообмена, нарушая бесперебойность производства.
- В водоподготовке. Обратноосмотическая мембрана пропускает молекулы воды, но задерживает большинство ионов. Когда молекулы воды проходят сквозь обратноосмотическую мембрану, ионы, не способные пройти через неё, накапливаются у поверхности мембраны. Если концентрация ионов кальция и магния превысит предел их растворимости в воде, начинается кристаллизация с выпадением твёрдого осадка — накипи. При значительном накипеобразовании мембрана закупоривается, и её производительность снижается.
Поэтому крайне важно предотвращать образование накипи. Ввод ингибиторов отложений (антискалантов), препятствующих выделению нерастворимых солей, как один из наиболее удобных и экономичных методов получает всё более широкое применение в самых разных отраслях.
Принцип действия
Ингибиторы отложений — это химические реагенты, которые затрудняют слипание ионов кальция и магния в воде и тем самым подавляют образование накипи. Принцип их действия можно свести к трём механизмам: хелатирующая солюбилизация, коагуляция и диспергирование, искажение кристаллической решётки. По данным лабораторных испытаний, диспергирование дополняет хелатирующую солюбилизацию, а искажение кристаллической решётки дополняет диспергирование.
- Хелатирующая солюбилизация. Этот механизм проявляется наиболее очевидно. Ингибитор отложений образует с ионами кальция и магния в воде устойчивые растворимые хелатные соединения, удерживая больше ионов кальция и магния в растворённом состоянии. Тем самым повышается растворимость солей кальция и магния и подавляется образование накипи.
- Искажение кристаллической решётки. Особенность ингибитора отложений — способность изменять форму кристаллов. После ввода реагент адсорбируется на кристалле и внедряется в узлы его кристаллической решётки, нарушая процесс кристаллизации неорганической соли и искажая кристалл; либо повышает внутренние напряжения в кристалле, из-за чего тот легко разрушается, что препятствует образованию накипи.
- Коагуляция и диспергирование. Попадая в воду, ингибитор отложений немедленно вступает в химические реакции и образует отрицательно заряженные ионы. После столкновения аниона с микрокристаллом CaCO₃ происходит адсорбция, в результате которой на поверхности микрокристалла формируется двойной электрический слой и микрокристалл приобретает отрицательный заряд. Цепочечная структура ингибитора способна адсорбировать несколько одноимённо заряженных микрокристаллов, однако электростатическое отталкивание не даёт им сталкиваться друг с другом. Это предотвращает рост крупных кристаллов, обеспечивает равномерное диспергирование кристаллов и стабилизирует карбонат кальция в растворе.
Расчёт дозировки
Расход ингибитора отложений для обратного осмоса зависит от множества факторов. Избыток реагента — это не только перерасход, но и загрязнение воды, а недостаток не обеспечивает требуемого подавления накипи, поэтому правильно подобранная дозировка имеет большое значение. Рекомендуемая концентрация ингибитора отложений для обратного осмоса составляет 2–8 ppm, то есть 2–8 мг на литр воды. Расход ингибитора рассчитывается по формуле:
- Q — расход ингибитора отложений (галлонов в сутки)
- Q_f — расход исходной воды (галлонов в сутки)
- S — дозируемая концентрация (ppm)
- C — концентрация раствора в баке дозирования (%)
Например:
Если Q_f = 700 000 галлонов в сутки; S = 3 ppm; C = 40 %, то Q = 700 000 × 3 ÷ 40 % ÷ 10⁻⁶ = 5,25 галлона в сутки.
Чтобы рассчитать частоту работы дозирующего насоса, нужно разделить расход ингибитора отложений на номинальную производительность дозирующего насоса (при условии совпадения единиц измерения). Чтобы сэкономить ваше время, калькулятор дозировки ингибитора отложений позволяет не только выбрать нужные единицы измерения, но и быстро получить требуемое значение.
Основные влияющие факторы
Индекс насыщения Ланжелье (LSI), также называемый индексом насыщения, — это показатель, определяющий, находится ли вода в равновесии. Он назван в честь своего автора, доктора Уилфреда Ланжелье, и применяется для оценки того, обладает ли вода коррозионной активностью или склонностью к накипеобразованию. Это равновесный индекс, рассчитываемый по формуле:
При полном равновесии LSI = 0, допустимый диапазон — от −0,3 до 0,3. В этом диапазоне вода не склонна ни к накипеобразованию, ни к коррозии. Если LSI > 0,3 и выше, в воде выпадает осадок CaCO₃ и образуется накипь; если LSI < −0,3 и ниже, вода становится коррозионно-активной.
Здесь pHs — это значение pH при насыщении раствора CaCO₃; оно зависит от температуры, общего солесодержания (TDS), концентрации Ca²⁺ и концентрации HCO₃⁻. Итоговое значение LSI можно рассчитать непосредственно с помощью калькулятора LSI.
Подобрать оборудование под ваш анализ воды помогут инженеры АВТ ОСМОС — оставьте заявку.
