Абстрацт
ЕДТА тетранатријум (тетранатријумова со етилендиаминтетрасирћетне киселине, ЕДТА·На₄) је високо{0}}средство за хелатирање аминополикарбоксилата који се широко примењује у индустријској циркулишућој води за хлађење, напојној води за котлове, мембранској процесној води и третману индустријских отпадних вода. Његова основна вредност се ослања на јединствену координациону структуру хелата како би се оствариле двоструке функције спречавања преципитације новог каменца и растварања формираног неорганског каменца, у међувремену инхибирајући металну каталитичку корозију изазвану траговима јона тешких метала у води. Овај рад систематски разрађује његов механизам за спречавање-уклањања каменца и уклањање каменца, применљиве радне услове, спецификације дозирања за типичне индустријске системе воде и усклађене техничке напомене.
ЕДТА{0}}структура металног хелата
ЕДТА тетранатријум молекулска формула
1 Основна физичко-хемијска својства ЕДТА тетранатријум
Изглед: Бели кристални прах, лако растворљив у хладној / топлој води; 1% водени раствор пХ=11.0~12,5, својствен алкални без додатног алкалног додавања за систем алкалне воде.
Молекуларна структура: 2 атома азота амина + 4 карбоксилатних атома кисеоника обезбеђују шест координационих места, формирајући стабилан петочлани келат- прстена са двовалентним/тровалентним металним катјонима (Ца²⁺, Мг²⁺, Фе²⁺/Фе³⁺, М²⁺, П²⁺, М²⁺).
Стабилност хелата: Метал-ЕДТА комплекси остају растворљиви под широким пХ (7–13) и температурама мањим или једнаким 180 степени, отпорни на термичко разлагање и секундарно таложење; супериорна стабилност од цитрата, глуконата и других органских хеланата.
2 Принципи рада инхибиције каменца и уклањања каменца
2.1 Принцип инхибиције скале (спречавање новог стварања каменца)
Каменац у индустријској води углавном потиче од таложења ЦаЦО₃, Мг(ОХ)₂, ЦаСО₄, оксида гвожђа изазваног јонима тврдоће након концентрације воде, загревања и пораста пХ.
Механизам хелације секвестрације (основно дејство)
ЕДТА тетранатријум првенствено хвата слободни Ца²⁺, Мг²⁺ у расутом стању воде да би се формирала у води -стабилна хелатна једињења растворљива, смањујући ефективну концентрацију слободних каменца-који формирају катјоне; блокирају реакцију између јона тврдоће и карбонатних/сулфатних/хидроксидних радикала да би се избегло таложење нерастворљивих минералних соли и адхезија каменца на зиду цеви, измењивачу топлоте и површини цеви котла. Реакциона стехиометрија је приближан моларни однос 1:1 између ЕДТА тетранатријум и металних јона.
Помоћни ефекат кристалне дисторзије
Трагови заосталих ЕДТА молекула се адсорбују на растућој кристалној решетки у настајању, уништавају правилан распоред кристала; каменац се претвара у растресити аморфни муљ уместо компактног тврдог каменца, који се лако испере циркулацијом воде без причвршћења за зид.
Анти-синергизам за индиректну контролу каменца
Хелатни трагови Фе³⁺, Цу²⁺ у води који катализују електрохемијску корозију опреме од угљеничног челика; смањују продукте корозије гвожђе хидроксидом (једна главна компонента композитног каменца) који настају корозијом цевовода, индиректно потискују формирање композитног каменца који садржи гвожђе оксид.
2.2 Принцип уклањања каменца (растварање постојећих тврдих наслага каменца)
За зрели неоргански каменац (калцијум карбонатни каменац, гипсани каменац, композитни каменац од гвожђа рђе) акумулиран на унутрашњем зиду опреме, ЕДТА тетранатријум остварује уклањање каменца на два пута:
Скала површинског растварања јонске измене
ЕДТА ањони дифундују у чврсте микро{0}}поре, замењују карбонатне/сулфатне радикале комбиноване са Ца/Мг у каменцу; оригинални нерастворљиви минерални каменац се претвара у растворљиви ЕДТА-метални хелат и постепено се раствара у циркулишући раствор за чишћење, слој каменца се спонтано љушти.
Алкална синергистичка трансформација за ватросталну сулфатну скалу
За тешко--растварање ЦаСО₄ гипсаног каменца: помешати ЕДТА тетранатријум са натријум карбонатом; карбонат прво претвара ЦаСО₄ у растресити ЦаЦО₃ интермедијер, а затим ЕДТА брзо хелатира калцијум из конвертованог карбонатног каменца до потпуног растварања, широко се користи за уклањање каменца у котлу и расхладном торњу.
3 одговарајућа сценарија примене и методе дозирања према класификацији индустријске воде
3.1 Циркулациони систем воде за хлађење (централни расхладни торањ-, расхладни круг индустријске производње)
Циљ примене: Спречити наслаге Ца/Мг карбоната + гвозденог блата на измењивачу топлоте
Радни услови: нормална циркулишућа вода пХ=7.5~9,5, температура воде 30~55 степени, концентрација вишеструка 2,0~4,5
Режим дозирања: Непрекидно он{0}}довод кап по кап у улазни базен воде за хлађење
Стандардна доза:
① Ниска- сирова вода (укупна тврдоћа<200 мг/Л као ЦаЦО₃): 8~25 мг/Л (на основу запремине воде која циркулише)
② Сирова вода средње-високе тврдоће (200~500мг/Л): 30~60 мг/Л; сарађују са малом количином инхибитора органског фосфоната да бисте смањили трошкове ЕДТА
Напомена о употреби: Периодично тестирајте резидуални садржај слободне ЕДТА у циркулишућој води (контрола остатка 3~8мг/Л) да бисте прилагодили дозу; резидуални хелант може континуирано инхибирати секундарно стварање каменца.
3.2 Напојна вода за индустријски бојлер и он-лине уклањање каменца са бојлера-
А. Превентивна инхибиција каменца за свакодневни рад котла
Применљиво: индустријски котао средњег{0}}ниског притиска (радни притисак<2,5МПа, тврдоћа напојне воде мања или једнака 150мг/Л)
Дозирање: прво растворити ЕДТА тетранатријум у резервоару за напојну воду, континуирано дозирање пумпом за напојну воду; доза израчуната на основу укупне тврдоће напојне воде: моларни однос ЕДТА : укупна тврдоћа =1.05~1,1:1 (мали вишак за вишак маргине хелације).
Б. Офф-хемијско чишћење за уклањање старог каменца из котла
Формула за чишћење: 3%~8% ЕДТА тетранатријум водени раствор, додајте НаОХ да бисте подесили пХ течности за чишћење=10.0~11,5 (оптимални пХ опсег хелације за ЕДТА-4На)
Конструкција: Циркулационо чишћење на 50~70 степени у трајању од 8~24х; пратити садржај калцијума у отпадној течности за чишћење, престати са чишћењем када концентрација калцијума остане стабилна без пораста (скала је потпуно растворена); испразните отпадну течност и исперите котао чистом водом.
3.3 РО/НФ мембрански третман напојне воде (против зарастања мембране)
Функција: келатна тврдоћа и јони тешких метала за спречавање неорганског каменца који блокира поре мембране; избегавајте запрљавање мембранских елемената услед преципитације калцијумове соли
Дозирање: 5~15мг/Л континуирано дозирање пре сигурносног филтера РО јединице; поклапа се са антискалансом да продужи радни век мембране.
3.4 Пречишћавање индустријских отпадних вода садржаних у тешким металима (галванизација, отпадне воде површинског кисељења)
Примена: Ухватити Цу²⁺, Ни²⁺, Зн²⁺, Пб²⁺ за формирање стабилног растворљивог хелата; накнадна коагулациона преципитација или мембранско одвајање уклања тешке метале из отпадне воде како би се испунио стандард за испуштање
Дозирање: Израчунајте на основу укупне моларне концентрације тешких метала у отпадној води, ЕДТА вишак 5%~10% моларни однос; подесите пХ=9~11 за оптималан ефекат хелације.
4 Кључни фактори који утичу на ефекат сервиса и техничке мере предострожности
4.1 Фактори утицаја
пХ вредност: Оптимални радни пХ за ЕДТА тетранатријум: 9,5~12; пХ<7 доводи до протонације ЕДТА и смањеног капацитета хелације; алкална средина гарантује потпуну дисоцијацију карбоксилатних група за максималан учинак координације.
Температура: Стопа хелације расте са температуром; 40~80 степени је најбоље за уклањање каменца из конструкције; преко 200 степени изазива делимичну молекуларну разградњу ЕДТА.
Контрола дозе: Ниска доза постиже само праг против-ефеката скалирања; недовољно ЕДТА не може у потпуности да одвоји тврдоћу; претерано дуготрајно-преко-дозирање ће благо кородирати пасивни филм гвожђе оксида на површини опреме од угљеничног челика, убрзати благу корозију метала.
4.5 Практичне напомене о раду
Оптимизација смеше формуле: За сирову воду високе{0}}тврдоће и високе-сулфате, једињење ЕДТА тетранатријум са полиакрилатом, органска фосфонска киселина ради смањења појединачне дозе ЕДТА и нижих трошкова рада.
Одлагање отпадне течности: отпадна вода ЕДТА-метал хелата је тешка за конвенционалну биохемијску деградацију; Висока{1}}отпадна течност за уклањање каменца са високом концентрацијом усваја таложење закисељавања да би повратила чврсту ЕДТА за цикличку поновну употребу након филтрације, смањила потрошњу хемикалија и загађење животне средине.
Захтеви за складиштење: Запечаћено суво складиште како би се избегло растварање влаге; избегавајте мешање са јаким киселим хемикалијама да бисте спречили неуспех таложења ЕДТА.
5 предности и ограничења у индустријском третману воде
Предности
Хелација широког- спектра: истовремено ефикасан за карбонатне, сулфатне, композитне скале од гвожђе оксида, универзално средство за више сценарија;
Широка температурна и пХ прилагодљивост, стабилне перформансе хелата под варијабилним флуктуацијама квалитета воде;
Конструкција за уклањање каменца која скоро није-корозивна за угљенични челик, бакар, нерђајући челик у поређењу са јаким киселим киселином, смањује ризик од оштећења опреме од корозије.
Ограничења
Висока цена сировина, није економична само за ултра-велику отворену циркулишућу воду са супер високом тврдоћом; углавном се користи као помоћно средство или концентровано средство за уклањање каменца;
Лоша биоразградивост у природном водном телу, вишак испуштене ЕДТА изазива поновну{0}}мобилизацију тешких метала у седименту; строго контролисати испустну концентрацију пречишћених отпадних вода.
Закључак
ЕДТА тетранатријум зависи од више-координације хелације да би се остварила интегрисана превенција и уклањање неорганског каменца у индустријској води; његове алкалне карактеристике одговарају већини индустријских алкалних система воде без додатног подешавања пХ. У практичном инжењерингу, изаберите независну примену или формулу мешавине према тврдоћи сирове воде, температури система и типу опреме; разумна контрола дозирања може максимизирати ефикасност против-уклањања каменца и уклањања каменца док истовремено смањује свеобухватне трошкове третмана воде.