ÐÎÑÑÈÉÑÊÀß ÔÅÄÅÐÀÖÈß
(19)
RU
(11)
2 304 084
(13)
C2
(51) ÌÏÊ
C02F 5/14
(2006.01)
ÔÅÄÅÐÀËÜÍÀß ÑËÓÆÁÀ
ÏÎ ÈÍÒÅËËÅÊÒÓÀËÜÍÎÉ ÑÎÁÑÒÂÅÍÍÎÑÒÈ,
ÏÀÒÅÍÒÀÌ È ÒÎÂÀÐÍÛÌ ÇÍÀÊÀÌ
(12)
ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÈÇÎÁÐÅÒÅÍÈß Ê ÏÀÒÅÍÒÓ
(21), (22) Çà âêà: 2005127830/15, 06.09.2005
(72) Àâòîð(û):
×àóñîâ Ôåäîð Ôåäîðîâè÷ (RU)
(24) Äàòà íà÷àëà îòñ÷åòà ñðîêà äåéñòâè ïàòåíòà:
06.09.2005
(73) Ïàòåíòîîáëàäàòåëü(è):
×àóñîâ Ôåäîð Ôåäîðîâè÷ (RU)
(43) Äàòà ïóáëèêàöèè çà âêè: 10.04.2006
R U
(45) Îïóáëèêîâàíî: 10.08.2007 Áþë. ¹ 22
2 3 0 4 0 8 4
(56) Ñïèñîê äîêóìåíòîâ, öèòèðîâàííûõ â îò÷åòå î
ïîèñêå: ×ÀÓÑΠÔ.Ô. è äð. Êîìïëåêñîííûé
âîäíî-õèìè÷åñêèé ðåæèì òåïëîýíåðãåòè÷åñêèõ
ñèñòåì íèçêèõ ïàðàìåòðîâ. Ïðàêòè÷åñêîå
ðóêîâîäñòâî. - Ì.-Èæåâñê: ÍÈÖ «Ðåãóë ðíà è
õàîòè÷åñêà äèíàìèêà», 2003, ñ.65-97. RU
2128628 Ñ1, 10.04.1999. RU 2100294 Ñ1,
27.12.1997. SU 1746203 À1, 07.07.1992. US
5057228 À, 15.10.1991.
2 3 0 4 0 8 4
R U
(54) ÑÏÎÑÎÁ ÈÍÃÈÁÈÐÎÂÀÍÈß ÑÎËÅÎÒËÎÆÅÍÈÉ
(57) Ðåôåðàò:
Èçîáðåòåíèå
îòíîñèòñ
ê
ñïîñîáàì
ïðåäîòâðàùåíè îòëîæåíèé ìèíåðàëüíûõ ñîëåé è
ìîæåò íàéòè ïðèìåíåíèå äë çàùèòû îò
îáðàçîâàíè íàêèïè ïîâåðõíîñòåé êîòëîâ è
îáîðóäîâàíè â ñèñòåìàõ òåïëî- è ïàðîñíàáæåíè ,
à òàêæå îáîðîòíûõ ñèñòåì âîäîñíàáæåíè . Ñïîñîá
èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé âêëþ÷àåò ââåäåíèå
â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ
êèñëîò, ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ
ìåòàëëàìè, ïðè÷åì óêàçàííûå êèñëîòû èëè èõ
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ
ñîîòíîøåíèå
ãðàíèöû
èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé
ãäå C+ - êîíöåíòðàöè â âîäå êàòèîíà ñîëè,
îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîëü/äì 3; i - ÷èñëî
êàòèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
Ñ- - êîíöåíòðàöè â âîäå àíèîíà ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , ìîëü/äì 3; j - ÷èñëî àíèîíîâ â ôîðìóëå
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ; Ð 0 - ïðîèçâåäåíèå
ðàñòâîðèìîñòè ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ; σ ñâîáîäíà ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , Äæ/ì 2; à, b, ñ äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ì; α, β , γ - óãëû
ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ; k - ïîñòî ííà
Áîëüöìàíà, k=1,38⋅10 -23 Äæ/Ê; Ò - àáñîëþòíà
òåìïåðàòóðà, Ê; n - ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â îäíîé ÷åéêå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè. Òåõíè÷åñêèé ýôôåêò ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé è
ñíèæåíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ðèñêîâ, ñâ çàííûõ ñ
îáðàçîâàíèåì ñîëåîòëîæåíèè íà ïîâåðõíîñò õ
òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíè . 9 ç.ï. ô-ëû, 2
èë., 2 òàáë.
Ñòðàíèöà: 1
RU
C 2
C 2
Àäðåñ äë ïåðåïèñêè:
426065, ã.Èæåâñê 65, à/ 3728, Ô.Ô. ×àóñîâó
C 2
C 2
2 3 0 4 0 8 4
2 3 0 4 0 8 4
R U
R U
Ñòðàíèöà: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 304 084
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C02F 5/14
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005127830/15, 06.09.2005
(72) Inventor(s):
Chausov Fedor Fedorovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 06.09.2005
(73) Proprietor(s):
Chausov Fedor Fedorovich (RU)
(43) Application published: 10.04.2006
R U
(45) Date of publication: 10.08.2007 Bull. 22
Mail address:
426065, g.Izhevsk 65, a/ja 3728, F.F. Chausovu
C 2
2 3 0 4 0 8 4
R U
one cell of crystal lattice.
EFFECT: reduced process risks associated with
scaling of equipment surfaces.
10 cl, 2 dwg, 2 tbl
1.38⋅10 -23 J/K; T absolute temperature, K; and n
number of formula units of scale forming salt in
Ñòðàíèöà: 3
EN
C 2
(57) Abstract:
FIELD: scale prevention methods.
SUBSTANCE: invention relates to methods for
preventing deposits of mineral salts and can find
use in prevention of scaling on surfaces boilers
and equipment in heat and steam supply systems as
well as in recycling water supply systems. Method
comprises adding organophosphonic acids, salts
thereof, or metal complexes of these acids, to
water. Indicated acids or their derivatives are
added
in
amounts
meeting
following
scale
inhibition limits relationship: ln(C i +C j-/Po) < σ(2ab sin γ
+ 2 ac sin β + bc sin α)/kTn, where C+ represents
concentration of scale forming salt cation in
water, mole/dm 3; i number of cations in scale
forming salt; C- concentration of scale forming
salt anion in water, mole/dm 3; j number of anions
in scale forming salt; Po product of solubility
of scale forming salt; σ free energy of water/salt
interface for scale forming salt, J/m 3; a, b, c are
lengths of ribs of the cell in crystalline
lattice of scale forming salt, m; α, β, γ are angles
between ribs of the cell in crystalline lattice
of scale forming salt; k is Boltzmann constant, k =
2 3 0 4 0 8 4
(54) SCALE INHIBITION METHOD
RU 2 304 084 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Îáëàñòü òåõíèêè
Èçîáðåòåíèå îòíîñèòñ ê ñïîñîáàì ïðåäîòâðàùåíè îòëîæåíèé ìèíåðàëüíûõ ñîëåé è
ìîæåò íàéòè ïðèìåíåíèå, íàïðèìåð, äë çàùèòû îò îáðàçîâàíè íàêèïè ïîâåðõíîñòåé
êîòëîâ, êîòåëüíî-âñïîìîãàòåëüíîãî îáîðóäîâàíè è ïðèáîðîâ ïîòðåáèòåëåé òåïëîâîé
ýíåðãèè â ñèñòåìàõ òåïëî- è ïàðîñíàáæåíè â ïðîìûøëåííîñòè, ýíåðãåòèêå è
êîììóíàëüíîì õîç éñòâå, à òàêæå äë çàùèòû îò îáðàçîâàíè íàêèïè îáîðîòíûõ ñèñòåì
âîäîñíàáæåíè .
Óðîâåíü òåõíèêè
Èçâåñòíû êîìïëåêñû èîíîâ ìåòàëëîâ äë ïðèìåíåíè â êà÷åñòâå èíãèáèòîðîâ
ñîëåîòëîæåíèé [1]. Êîìïëåêñû ñîñòî ò èç ôîñôîíîâûõ êèñëîò è èîíîâ ïåðåõîäíûõ
ìåòàëëîâ, â ÷àñòíîñòè ìåäè, à òàêæå äîáàâîê íèêåë , êîáàëüòà, öèíêà. Äàííûå êîìïëåêñû
ïðåäîòâðàùàþò ñîëåîòëîæåíè òîëüêî â óçêîì èíòåðâàëå óñëîâèé è èìåþò îãðàíè÷åííóþ
îáëàñòü ïðèìåíåíè .
Èçâåñòåí ñïîñîá èíãèáèðîâàíè íàêèïåîáðàçîâàíè è êîððîçèè ñóëüôèðîâàííûìè
îðãàíîôîñôîíàòàìè [2]. Ñïîñîá ïðåäíàçíà÷åí äë òîðìîæåíè èëè ïðåäîòâðàùåíè
îáðàçîâàíè îñàäêà íà ïîâåðõíîñò õ, êîíòàêòèðóþùèõ ñ âîäîé, èìåþùåé ïîêàçàòåëü
êîíöåíòðàöèè èîíîâ âîäîðîäà (ðÍ) íå ìåíåå 7,5. Ñïîñîá âêëþ÷àåò äîáàâëåíèå ê âîäå
ñóëüôèðîâàííûõ îðãàíîôîñôîíàòîâ â èçâåñòíîì èíòåðâàëå êîíöåíòðàöèé. Íåäîñòàòêîì
äàííîãî ñïîñîáà âë åòñ îãðàíè÷åííà îáëàñòü ïðèìåíåíè , îáóñëîâëåííà îòñóòñòâèåì
êîíòðîë ñîäåðæàíè â âîäå èîíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â îáðàçîâàíèè ñîëåîòëîæåíèé.
Èçâåñòåí ñïîñîá ïðåäîòâðàùåíè ùåëî÷íîãî íàêèïåîáðàçîâàíè [3], êîòîðûé
çàêëþ÷àåòñ â òîì, ÷òî â ïîäêèñëåííóþ âîäó ïîñëå åå äåêàðáîíèçàöèè ââîä ò èíãèáèòîð
íàêèïåîáðàçîâàíè . Íåäîñòàòêîì äàííîãî ñïîñîáà âë åòñ íåäîñòàòî÷íà
ýôôåêòèâíîñòü, òàê êàê ïðè ïîäãîòîâêå âîäû ê ââåäåíèþ èíãèáèòîðà íàêèïåîáðàçîâàíè íå
ó÷èòûâàþò ñîäåðæàíèå â âîäå, ïîìèìî èîíîâ, ðàçðóøàåìûõ è óäàë åìûõ ïðè ïîäêèñëåíèè
è äåêàðáîíèçàöèè, äðóãèõ èîíîâ, âõîä ùèõ â ñîñòàâ îòëîæåíèé íàêèïè.
Íàèáîëåå áëèçêèì ê çà âë åìîìó èçîáðåòåíèþ ïî òåõíè÷åñêîé ñóùíîñòè è
äîñòèãàåìîìó ïîëîæèòåëüíîìó ýôôåêòó âë åòñ ñïîñîá âåäåíè êîìïëåêñîííîãî âîäíîõèìè÷åñêîãî ðåæèìà òåïëîýíåðãåòè÷åñêèõ ñèñòåì íèçêèõ ïàðàìåòðîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, âûïóñêàåìûõ îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòüþ, íàïðèìåð,
îêñèýòèëèäåíäèôîñôîíîâîé èëè íèòðèëîòðèìåòèëôîñôîíîâîé êèñëîòû, ëèáî ñîëåé
óêàçàííûõ êèñëîò, ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè [4, ñòðàíèöû ñ 65 ïî
97]. Ñïîñîá âêëþ÷àåò êîíòðîëü ïîêàçàòåëåé èîííîãî ñîñòàâà âîäû, íàïðèìåð æåñòêîñòè
(ñóììà êîíöåíòðàöèè èîíîâ êàëüöè è êîíöåíòðàöèè èîíîâ ìàãíè ) èëè êàðáîíàòíîãî
èíäåêñà (ïðîèçâåäåíèå êîíöåíòðàöèè èîíîâ êàëüöè íà îáùóþ ùåëî÷íîñòü âîäû) è
ïîñëåäóþùåå ââåäåíèå â âîäó, â èçâåñòíîì êîëè÷åñòâå, îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, èõ
ñîëåé èëè êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè. Íåäîñòàòêîì äàííîãî ñïîñîáà
âë åòñ íåäîñòàòî÷íà ýôôåêòèâíîñòü, òàê êàê ïðè ïîäãîòîâêå âîäû ê ââåäåíèþ
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò ëèáî èõ ïðîèçâîäíûõ ó÷èòûâàþò êîíöåíòðàöèè â âîäå
íåêîòîðûõ èîíîâ, íî íå ó÷èòûâàþò êîíöåíòðàöèè â âîäå èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , ïîìèìî èîíîâ êàëüöè è ìàãíè , à òàêæå ñóììàðíîãî âëè íè èîíîâ íà
ùåëî÷íîñòü âîäû. Âñëåäñòâèå ýòîãî íåðåäêè ñëó÷àè, êîãäà ïðè ñîáëþäåíèè óñëîâèé,
ðåêîìåíäîâàííûõ â èñòî÷íèêå [4], íå óäàåòñ äîáèòüñ ýôôåêòèâíîãî òîðìîæåíè èëè
ïðåäîòâðàùåíè îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé.
Ðàñêðûòèå èçîáðåòåíè
Öåëüþ çà âë åìîãî èçîáðåòåíè âë åòñ ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè è íàäåæíîñòè
èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé.
Òåõíè÷åñêèì ðåçóëüòàòîì, êîòîðûé äîñòèãàåòñ ïðè èñïîëüçîâàíèè çà âë åìîãî
ñïîñîáà, âë åòñ íàäåæíîå ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé ïðè
èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå èíãèáèòîðà îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ, è
ñíèæåíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ðèñêîâ, ñâ çàííûõ ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåîòëîæåíèé íà
ïîâåðõíîñò õ òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíè .
Òåõíè÷åñêèé ðåçóëüòàò äîñòèãàåòñ òåì, ÷òî ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé
Ñòðàíèöà: 4
DE
RU 2 304 084 C2
5
10
15
20
25
30
âêëþ÷àåò ââåäåíèå â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò, ëèáî
êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè, ïðè÷åì îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé
,
ãäå Ñ+ - êîíöåíòðàöè â âîäå êàòèîíà ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîëü/äì 3;
i - ÷èñëî êàòèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
Ñ- - êîíöåíòðàöè â âîäå àíèîíà ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîëü/äì 3;
j - ÷èñëî àíèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
P0 - ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
σ - ñâîáîäíà ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , Äæ/ì 2;
à, b, ñ - äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ì;
α, β, γ - óãëû ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè ;
k - ïîñòî ííà Áîëüöìàíà, k=1,38⋅10 -23 Äæ/Ê;
Ò - àáñîëþòíà òåìïåðàòóðà, Ê;
n - ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â îäíîé ÷åéêå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.
Òî, ÷òî ó÷èòûâàþò êîíöåíòðàöèè â âîäå èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé ñîëåîòëîæåíè , à
îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå
ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé
,
âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì. Âñëåäñòâèå íîâîé ñîâîêóïíîñòè
ñóùåñòâåííûõ ïðèçíàêîâ çà âë åìîãî ñïîñîáà äîñòèãàåòñ òåõíè÷åñêèé ðåçóëüòàò.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äë èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé êàðáîíàòà êàëüöè îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ ïðîèçâîäíûå
ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé
(ìîëü/äì 3) 2, ãäå ÑCa - êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè , ìîëü/äì 3;
-
êîíöåíòðàöè êàðáîíàò-èîíîâ, ìîëü/äì 3. Ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì òî, ÷òî ó÷èòûâàþò
êîíöåíòðàöèè â âîäå èîíîâ êàëüöè è êàðáîíàò-èîíîâ, à òàêæå èñïîëüçóþò ñîîòíîøåíèå
(ìîëü/äì 3) 2, âë åòñ íîâûì.
35
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äë èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé ñóëüôàòà êàëüöè îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ ïðîèçâîäíûå ââîä ò,
åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé
(ìîëü/äì 3) 2, ãäå ÑCa - êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè , ìîëü/äì 3;
40
45
50
- êîíöåíòðàöè ñóëüôàò-
èîíîâ, ìîëü/äì 3. Ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì òî, ÷òî ó÷èòûâàþò êîíöåíòðàöèè â âîäå
èîíîâ êàëüöè è ñóëüôàò-èîíîâ, à òàêæå èñïîëüçóþò ñîîòíîøåíèå
(ìîëü/äì 3) 2, âë åòñ íîâûì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè êîíöåíòðàöèè â âîäå èîíîâ
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , êîíòðîëèðóþò òèòðèìåòðè÷åñêèì, ýëåêòðîõèìè÷åñêèì èëè
ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèì ñïîñîáîì ïåðåä ââåäåíèåì îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ
ïðîèçâîäíûõ. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè êîíöåíòðàöèè â âîäå èîíîâ
ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , êîíòðîëèðóþò òèòðèìåòðè÷åñêèì, ýëåêòðîõèìè÷åñêèì èëè
ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèì ñïîñîáîì â ïðîöåññå ââåäåíè îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ
ïðîèçâîäíûõ ïåðèîäè÷åñêè. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè ïåðåä ââåäåíèåì
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ âîäó äîïîëíèòåëüíî îáðàáàòûâàþò äë
ñíèæåíè êîíöåíòðàöèè, ïî êðàéíåé ìåðå, îäíîãî èç èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ,
Ñòðàíèöà: 5
RU 2 304 084 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò âûïîëí òüñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîòîòèïîì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó
âîäû îñóùåñòâë þò ïóòåì èîííîãî îáìåíà. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ
ïðîòîòèïîì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó
âîäû îñóùåñòâë þò ïóòåì ïîäêèñëåíè âîäû. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ
ïðîòîòèïîì.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó
âîäû îñóùåñòâë þò ïóòåì äåêàðáîíèçàöèè âîäû. Ýòî âë åòñ íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ
ïðîòîòèïîì.
Êðàòêîå îïèñàíèå ÷åðòåæåé
Íà ôèã.1 ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåí ôðàãìåíò ðàñòóùåãî êðèñòàëëà ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , ñ ÷àñòèöàìè îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ íà åãî
ïîâåðõíîñòè. Èñïîëüçîâàíû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíè :
1 - ðàñòóùèé êðèñòàëë ñîëè;
2 - ñòóïåíè ðîñòà êðèñòàëëà;
3 - ÷àñòèöû îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ, ïðåï òñòâóþùèå äâèæåíèþ
ñòóïåíè ðîñòà.
Íà ôèã.2 ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåí íàèìåíüøèé çàðîäûø êðèñòàëëà ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , íà ïîâåðõíîñòè êîòîðîãî ÷àñòèöà îðãàíîôîñôîíîâîé êèñëîòû èëè ïðîèçâîäíîãî
òàêîé êèñëîòû åùå ìîæåò ïðåï òñòâîâàòü äâèæåíèþ ñòóïåíè ðîñòà. Èñïîëüçîâàíû
ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíè :
1 - âîçìîæíîå ïîëîæåíèå äâèæóùåéñ ñòóïåíè ðîñòà;
2 - âîçìîæíîå ïîëîæåíèå ÷àñòèöû èíãèáèòîðà íà ïîâåðõíîñòè;
à, b, ñ - äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè;
α, β, γ - óãëû ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè;
V - îáúåì çàðîäûøà;
S - ïîâåðõíîñòü çàðîäûøà.
Îñóùåñòâëåíèå èçîáðåòåíè
Âîçìîæíîñòü îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè ïîäòâåðæäàåòñ èçëîæåííûìè
äàëåå òåîðåòè÷åñêèìè ïðåäïîñûëêàìè è ïðèìåðàìè ïðàêòè÷åñêîãî îñóùåñòâëåíè .
Ïðîöåññ îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé âêëþ÷àåò äâå ñòàäèè: îáðàçîâàíèå çàðîäûøåé
êðèñòàëëîâ ñîëåé è äàëüíåéøèé ðîñò êðèñòàëëîâ çà ñ÷åò ïîñëåäîâàòåëüíîãî çàñòðàèâàíè
ôîðìóëüíûìè åäèíèöàìè ñîëè ÷ååê êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ïðèìûêàþùèõ ê ñòóïåí ì
ðîñòà íà ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà. Çà âë åìûé ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé,
ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàííûé íà ôèã.1, îñíîâàí íà òîì, ÷òî íà êðèñòàëëå 1, íà ïîâåðõíîñòè
êîòîðîãî ïðèñóòñòâóþò ñòóïåíè ðîñòà 2, àäñîðáèðóþòñ (îñàæäàþòñ ) ÷àñòèöû èíãèáèòîðà
3 (îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò, ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò
ñ ìåòàëëàìè), êîòîðûå ïðåï òñòâóþò çàñòðàèâàíèþ ÷ååê êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè,
ïðèìûêàþùèõ ê ñòóïåí ì ðîñòà. Çà ñ÷åò ýòîãî ðîñò êðèñòàëëà ñîëè îêàçûâàåòñ
íåâîçìîæíûì. Åñëè âñëåäñòâèå áëîêèðîâàíè äâèæåíè ñòóïåíåé ðîñòà ïðîöåññ ðîñòà
çàðîäûøà êðèñòàëëà ïðåêðàùàåòñ ïðåæäå, ÷åì çàðîäûø óêðóïíèòñ äî ðàçìåðîâ,
îáåñïå÷èâàþùèõ åãî óñòîé÷èâîñòü, çàðîäûø îñòàåòñ íåóñòîé÷èâûì è ðàçðóøàåòñ . Â
ýòîì ñëó÷àå ââåäåíèå â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò ëèáî
êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè ïðèâîäèò ê èíãèáèðîâàíèþ ñîëåîòëîæåíèé.
Ñëåäîâàòåëüíî, ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé, âêëþ÷àþùèé ââåäåíèå â âîäó
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò, ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ
ìåòàëëàìè, âë åòñ ýôôåêòèâíûì òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà íàèìåíüøèé çàðîäûø
êðèñòàëëà ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , íà ïîâåðõíîñòè êîòîðîãî ÷àñòèöà èíãèáèòîðà åùå
ìîæåò ïðåï òñòâîâàòü äâèæåíèþ ñòóïåíè ðîñòà, íàõîäèòñ â íåóñòîé÷èâîì ðàâíîâåñèè ñ
ðàñòâîðîì. Ãåîìåòðè÷åñêà ôîðìà è ðàçìåðû òàêîãî çàðîäûøà, ñîñòî ùåãî èç äâóõ ÷ååê
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàíû íà ôèã.2. Òàêîé çàðîäûø áóäåò
Ñòðàíèöà: 6
RU 2 304 084 C2
íàõîäèòüñ â íåóñòîé÷èâîì ðàâíîâåñèè ñ ðàñòâîðîì, åñëè ïðè åãî îáðàçîâàíèè èçìåíåíèå
èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà (ñâîáîäíîé ýíåðãèè Ãèááñà) ∆G áóäåò
ïîëîæèòåëüíûì [5]. Çíà÷åíèå ∆G äàåòñ ôîðìóëîé
5
10
15
20
25
30
ãäå S - ïîâåðõíîñòü çàðîäûøà;
2
σ - ñâîáîäíà ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è ñîëè, Äæ/ì ;
N - ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñîëè â çàðîäûøå;
∆µ - ðàçíîñòü õèìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â ðàñòâîðå è â
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå.
Êàê ìîæíî âèäåòü èç ãåîìåòðè÷åñêîãî ïîñòðîåíè íà ôèã.2, ïîâåðõíîñòü çàðîäûøà
ñîñòàâë åò
ãäå à, b, ñ - äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ì;
α, β, γ - óãëû ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.
×èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñîëè â çàðîäûøå
ãäå n - ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â îäíîé ÷åéêå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.
Ðàçíîñòü õèìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â ðàñòâîðå è â
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå ∆µ, äàåòñ ôîðìóëîé
ãäå k - ïîñòî ííà Áîëüöìàíà, k=1,38⋅10 -23 Äæ/Ê;
T - àáñîëþòíà òåìïåðàòóðà, Ê;
Ñ+ - êîíöåíòðàöè â âîäå êàòèîíà ñîëè, ìîëü/äì 3;
i - ÷èñëî êàòèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè;
Ñ- - êîíöåíòðàöè â âîäå àíèîíà ñîëè, ìîëü/äì 3;
j - ÷èñëî àíèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè;
Ð0 - ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè ñîëè.
Ðàññìîòðåâ óñëîâèå ∆G>0 è ïîäñòàâèâ â ôîðìóëó (1) ôîðìóëû (2), (3) è (4), ïîëó÷èì
îòêóäà, îêîí÷àòåëüíî,
35
40
45
50
Ñîîòíîøåíèå (5) åñòü ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé. Ïðè
âûïîëíåíèè ñîîòíîøåíè ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé çàðîäûø ñîëè,
ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàííûé íà ôèã.2, áóäåò íàõîäèòüñ â íåóñòîé÷èâîì ðàâíîâåñèè ñ
ðàñòâîðîì. Ïðè ââåäåíèè â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò ëèáî
êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè ïðîöåññ ðîñòà çàðîäûøà áóäåò áëîêèðîâàí.
Ñëåäîâàòåëüíî, çàðîäûø íå ñìîæåò óêðóïí òüñ è âñëåäñòâèå íåóñòîé÷èâîãî ðàâíîâåñè ñ
ðàñòâîðîì ðàçðóøèòñ .
Òàêèì îáðàçîì, ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé, âêëþ÷àþùèé ââåäåíèå â âîäó
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ
ìåòàëëàìè, ïðè÷åì óêàçàííûå êèñëîòû èëè èõ ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ
ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé, îáåñïå÷èâàåò íàäåæíîå
ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé è ñíèæåíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ðèñêîâ,
ñâ çàííûõ ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåîòëîæåíèé íà ïîâåðõíîñò õ òåõíîëîãè÷åñêîãî
îáîðóäîâàíè .
Âîçìîæíîñòü îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äë èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé êàðáîíàòà êàëüöè ïîäòâåðæäàåòñ ðàñ÷åòîì è ïðèìåðàìè ïðàêòè÷åñêîãî
îñóùåñòâëåíè . Ïðè ïåðåñûùåíèè âîäû êàðáîíàòîì êàëüöè îí êðèñòàëëèçóåòñ ÷àùå
âñåãî â âèäå êàëüöèòà. Ôîðìóëà êàðáîíàòà êàëüöè âêëþ÷àåò îäèí êàòèîí (i=1) è îäèí
àíèîí (j=1). Ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè êàðáîíàòà êàëüöè â âèäå êàëüöèòà, ïî äàííûì
Ñòðàíèöà: 7
RU 2 304 084 C2
5
10
15
[6], ñîñòàâë åò P0=4,8⋅10 -9 (ìîëü/äì 3) 2 ïðè àáñîëþòíîé òåìïåðàòóðå Ò=300 Ê. Ñâîáîäíà
ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è êàëüöèòà, ïî äàííûì [7], ñîñòàâë åò σ=8⋅10 -2 Äæ/ì 2.
Äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè êàëüöèòà, ðàññìàòðèâàåìîé â
ðîìáîýäðè÷åñêîé (ìèëëåðîâñêîé) óñòàíîâêå, ïî äàííûì [8], ñîñòàâë þò à=b=ñ=6,37⋅10 -10
ì, óãëû ìåæäó ðåáðàìè α=β =γ=46°05' (ñîîòíîøåíè à=b=ñ è α=β =γ âûòåêàþò èç íàëè÷è
îñè ñèììåòðèè 3-ãî ïîð äêà), à ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö êàðáîíàòà êàëüöè â îäíîé
÷åéêå êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè êàëüöèòà n=2 (äâà àòîìà êàëüöè Ñà, äâà àòîìà óãëåðîäà
Ñ, øåñòü àòîìîâ êèñëîðîäà Î). (Ñâåäåíè èç èñòî÷íèêà [8] äîñòóïíû â ñåòè Èíòåðíåò ïî
àäðåñó http://students.web.ru/db/msg.html?mid=1163834&uri=11-2-3.htm). Ïîäñòàâë ýòè
(ìîëü/äì 3) 2. Â ïðèìåðàõ
äàííûå â ñîîòíîøåíèå (5), ïîëó÷èì:
ïðàêòè÷åñêîãî îñóùåñòâëåíè â âîäó ââîäèëè îêñèýòèëèäåíäèôîñôîíîâóþ êèñëîòó ïî ÒÓ
2439-363-05763441-2002, õëîðèä êàëüöè (ãåêñàãèäðàò) ïî ÒÓ 6-09-3834-80, è êàðáîíàò
íàòðè ïî ÃÎÑÒ 83-79. Èñõîäíûå êîíöåíòðàöèè êîìïîíåíòîâ â ðàçëè÷íûõ ïðèìåðàõ
ïðèâåäåíû â òàáë.1. Ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè îïðåäåë ëè ïî ôîðìóëå:
ãäå
20
- óñòàíîâèâøà ñ êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè ïîñëå âûïàäåíè îñàäêà,
ìîëü/äì 3;
- óñòàíîâèâøà ñ êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè ïîñëå âûïàäåíè îñàäêà â
êîíòðîëüíîì îïûòå (áåç äîáàâëåíè îêñèýòèëèäåíäè-ôîñôîíîâîé êèñëîòû), ìîëü/äì 3.
Èç òàáëèöû 1 âèäíî, ÷òî â ïðèìåðàõ 1-3, â êîòîðûõ ñîîòíîøåíèå
25
30
35
40
45
50
(ìîëü/äì 3) 2 âûïîëíåíî, ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé äîñòàòî÷íî âûñîêà
äë ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíè äàííîãî ñïîñîáà (íå ìåíåå 85%).  ïðèìåðàõ 4 è 5, â
êîòîðûõ ðàññìàòðèâàåìîå ñîîòíîøåíèå íå âûïîëíåíî, ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè
îêàçûâàåòñ íåäîïóñòèìî íèçêîé (íå áîëåå 24%), äàæå íåñìîòð íà òî, ÷òî êîíöåíòðàöè
îêñèýòèëèäåí-äèôîñôîíîâîé êèñëîòû â ýòèõ ïðèìåðàõ âûøå. Òàêèì îáðàçîì, ñïîñîá
èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé êàðáîíàòà êàëüöè , âêëþ÷àþùèé ââåäåíèå â âîäó
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ, ïðè÷åì óêàçàííûå êèñëîòû èëè èõ
(ìîëü/äì 3) 2,
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå
îáåñïå÷èâàåò íàäåæíîå ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé è ñíèæåíèå
òåõíîëîãè÷åñêèõ ðèñêîâ, ñâ çàííûõ ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåîòëîæåíèé íà ïîâåðõíîñò õ
òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíè .
Âîçìîæíîñòü îñóùåñòâëåíè çà âë åìîãî èçîáðåòåíè äë èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé ñóëüôàòà êàëüöè òàêæå ïîäòâåðæäàåòñ ðàñ÷åòîì è ïðèìåðàìè
ïðàêòè÷åñêîãî îñóùåñòâëåíè . Ïðè ïåðåñûùåíèè âîäû ñóëüôàòîì êàëüöè îí
êðèñòàëëèçóåòñ ÷àùå âñåãî â âèäå ãèïñà. Ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè ñóëüôàòà êàëüöè
â âèäå ãèïñà, ïî äàííûì [6], ñîñòàâë åò P0=2,5⋅10 -5 (ìîëü/äì 3) 2 ïðè àáñîëþòíîé
òåìïåðàòóðå Ò=300 Ê. Ñâîáîäíà ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è ãèïñà, ïî äàííûì [7]
, ñîñòàâë åò α=2,6⋅10 -2 Äæ/ì 2. Äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ãèïñà, ïî
äàííûì èíôîðìàöèîííî-âû÷èñëèòåëüíîé ñèñòåìû «MINCRYST» [9], ñîñòàâë þò a=
5,68⋅10 -10 ì, b=15,2⋅10 -10 ì, ñ=6,52⋅10 -10 ì. Óãëû ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè ÷åñêîé
ðåøåòêè α=γ=90°, β=118°. ×èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñóëüôàòà êàëüöè â îäíîé ÷åéêå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ãèïñà n=4. (Ñâåäåíè èç èíôîðìàöèîííî-âû÷èñëèòåëüíîé
ñèñòåìû «MINCRYST» äîñòóïíû â ñåòè Èíòåðíåò ïî àäðåñó http:
//database.iem.ac.ru/mincryst/rus/s_carta.php?GYPSUM+1828). Ïîäñòàâë ýòè äàííûå â
(ìîëü/äì 3) 2.  ïðèìåðàõ ïðàêòè÷åñêîãî
ñîîòíîøåíèå (5), ïîëó÷èì:
îñóùåñòâëåíè â âîäó ââîäèëè íèòðèëîòðèìåòèëôîñôîíîâóþ êèñëîòó ïî ÒÓ 2439-34705763441-2001, õëîðèä êàëüöè (ãåêñàãèäðàò) ïî ÒÓ 6-09-3834-80, è ñóëüôàò íàòðè ïî
Ñòðàíèöà: 8
RU 2 304 084 C2
ÃÎÑÒ 6318-77. Èñõîäíûå êîíöåíòðàöèè êîìïîíåíòîâ â ðàçëè÷íûõ ïðèìåðàõ ïðèâåäåíû â
òàáë.2. Ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè îïðåäåë ëè ïî ôîðìóëå (6).
Èç òàáëèöû 2 âèäíî, ÷òî â ïðèìåðàõ 6-8, â êîòîðûõ ñîîòíîøåíèå
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(ìîëü/äì 3) 2 âûïîëíåíî, ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé äîñòàòî÷íî âûñîêà
äë ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíè äàííîãî ñïîñîáà (íå ìåíåå 82%).  ïðèìåðàõ 9 è 10, â
êîòîðûõ ðàññìàòðèâàåìîå ñîîòíîøåíèå íå âûïîëíåíî, ýôôåêòèâíîñòü èíãèáèðîâàíè
îêàçûâàåòñ íåäîïóñòèìî íèçêîé (íå áîëåå 16%), â òî âðåì êàê êîíöåíòðàöè
íèòðèëîòðèìåòèëôîñôîíîâîé êèñëîòû â ýòèõ ïðèìåðàõ âûøå. Òàêèì îáðàçîì, ñïîñîá
èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé ñóëüôàòà êàëüöè , âêëþ÷àþùèé ââåäåíèå â âîäó
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ, ïðè÷åì óêàçàííûå êèñëîòû èëè èõ
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå
(ìîëü/äì 3) 2,
îáåñïå÷èâàåò íàäåæíîå ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíè ñîëåîòëîæåíèé è ñíèæåíèå
òåõíîëîãè÷åñêèõ ðèñêîâ, ñâ çàííûõ ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåîòëîæåíèé íà ïîâåðõíîñò õ
òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíè .
Äë âûïîëíåíè îïåðàöèè êîíòðîë êîíöåíòðàöèé â âîäå èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí ëþáîé èçâåñòíûé èç õèìèè ñïîñîá îïðåäåëåíè
êîíöåíòðàöèè êîíêðåòíûõ èîíîâ, íàïðèìåð òèòðèìåòðè÷åñêèé, ýëåêòðîõèìè÷åñêèé,
ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèé èëè èíîé ñïîñîá.
Êîíòðîëü êîíöåíòðàöèé â âîäå èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîæåò
ïðåäøåñòâîâàòü ââåäåíèþ â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ.
Êîíòðîëü êîíöåíòðàöèé â âîäå èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîæåò
ïðîèçâîäèòüñ òàêæå â ïðîöåññå ââåäåíè îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ
ïåðèîäè÷åñêè.
 ñëó÷àå, åñëè ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé íå âûïîëí åòñ , òî,
êàê ïîêàçàíî âûøå, ââåäåíèå â âîäó îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ íå
îáåñïå÷èò íàäåæíîãî ïðåäîòâðàùåíè ñîëåîòëîæåíèé.
 ýòîì ñëó÷àå ïåðåä ââåäåíèåì îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ âîäó
ïîäâåðãàþò äîïîëíèòåëüíîé îáðàáîòêå ñïîñîáîì, ïðèâîä ùèì ê ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè â
âîäå, ïî êðàéíåé ìåðå, îäíîãî èç èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , äî òåõ ïîð, ïîêà
íå áóäåò âûïîëí òüñ óêàçàííîå ñîîòíîøåíèå.  êà÷åñòâå ñïîñîáà, ïðèâîä ùåãî ê
ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè â âîäå, ïî êðàéíåé ìåðå, îäíîãî èç èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè , ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí ëþáîé èçâåñòíûé èç òåõíîëîãèè âîäîïîäãîòîâêè
ñïîñîá îáðàáîòêè âîäû.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå, êîãäà â ñîñòàâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , âõîä ò èîíû êàëüöè
èëè ìàãíè , â êà÷åñòâå ñïîñîáà, ïðèâîä ùåãî ê ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè ýòèõ èîíîâ, ìîæåò
áûòü èñïîëüçîâàí ñïîñîá èîííîãî îáìåíà, à áîëåå êîíêðåòíî - ñïîñîá êàòèîíèðîâàíè
âîäû (íàïðèìåð, Í-êàòèîíèðîâàíèå èëè Na-êàòèîíèðîâàíèå íà óíèâåðñàëüíîì êàòèîíèòå
ÊÓ-2-8 ïî ÃÎÑÒ 20298-74). Åñëè â ñîñòàâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , âõîä ò ñóëüôàòèîíû, òî â êà÷åñòâå ñïîñîáà, ïðèâîä ùåãî ê ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè ýòèõ èîíîâ, ìîæåò
áûòü èñïîëüçîâàí èíîé âàðèàíò ñïîñîáà èîííîãî îáìåíà - ñïîñîá àíèîíèðîâàíè âîäû,
íàïðèìåð, íà ñëàáîîñíîâíîì àíèîíèòå ÀÍ-2Ô èëè ÀÍ-31 ïî ÃÎÑÒ 20301-74.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå, êîãäà â ñîñòàâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , âõîä ò ãèäðîêñèä-èîíû,
â êà÷åñòâå ñïîñîáà, ïðèâîä ùåãî ê ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè ýòèõ èîíîâ, ìîæåò áûòü
èñïîëüçîâàí ñïîñîá ïîäêèñëåíè âîäû, íàïðèìåð, ôîñôîðíîé êèñëîòîé Í3ÐÎ4, ïî ðåàêöèè:
Í3ÐÎ4+3ÎH -→3Í2Î+ÐÎ4 3-.
 ÷àñòíîì ñëó÷àå, êîãäà â ñîñòàâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , âõîä ò êàðáîíàò-èîíû,
â êà÷åñòâå ñïîñîáà, ïðèâîä ùåãî ê ñíèæåíèþ êîíöåíòðàöèè ýòèõ èîíîâ, ìîæåò áûòü
èñïîëüçîâàí ñïîñîá äåêàðáîíèçàöèè âîäû ïî ðåàêöèè:
ÑÎ3 2-+2Í +→Í2Î+ÑÎ2↑.
Ïðîìûøëåííà ïðèìåíèìîñòü
Ïðåäëàãàåìûé ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé ïðîñò è äîñòóïåí. Âñå âõîä ùèå â
åãî ñîñòàâ îïåðàöèè (ââåäåíèå â âîäó îêñèýòèëèäåíäèôîñôîíîâîé êèñëîòû,
Ñòðàíèöà: 9
RU 2 304 084 C2
5
íèòðèëîòðèìåòèëôîñôîíîâîé êèñëîòû, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò, ëèáî êîìïëåêñîâ
óêàçàííûõ êèñëîò ñ ìåòàëëàìè, à òàêæå êîíòðîëü êîíöåíòðàöèè èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè ) ïðîñòû è ìîãóò áûòü îñóùåñòâëåíû èçâåñòíûì ïóòåì, ñ èñïîëüçîâàíèåì
ñòàíäàðòíîãî îáîðóäîâàíè . Ñïîñîá ýôôåêòèâåí è ìîæåò íàéòè ïðèìåíåíèå, íàïðèìåð,
äë çàùèòû îò îáðàçîâàíè íàêèïè ïîâåðõíîñòåé êîòëîâ, êîòåëüíî-âñïîìîãàòåëüíîãî
îáîðóäîâàíè è ïðèáîðîâ ïîòðåáèòåëåé òåïëîâîé ýíåðãèè â ñèñòåìàõ òåïëî- è
ïàðîñíàáæåíè â ïðîìûøëåííîñòè, ýíåðãåòèêå è êîììóíàëüíîì õîç éñòâå, à òàêæå äë
çàùèòû îò îáðàçîâàíè íàêèïè îáîðîòíûõ ñèñòåì âîäîñíàáæåíè .
Òàáëèöà 1
10
15
¹ ïðèìåðà Êîíöåíòðàöè
èíãèáèòîðà
(ÎÝÄÔ êèñëîòû),
ìã/äì 3
Êîíöåíòðàöè èîíîâ Çíà÷åíèå
Àáñîëþòíà Âûïîëíåíèå óñëîâè
ñîëè, îáðàçóþùåé
ïðîèçâåäåíè òåìïåðàòóðà
îòëîæåíè , ìîëü/äì 3 êîíöåíòðàöèé T, Ê
(ìîëü/äì 3) 2
Èîíû
Êàðáîíàòêàëüöè , èîíû
ÑCa
1
20
3,0⋅10 -2
0,16
4,8⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
98
2
20
0,10
4,0⋅10 -2
4,0⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
99
3
30
8,0⋅10 -2
8,0⋅10 -2
6,4⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
85
4
36
0,12
0,12
1,4⋅10 -2
300
Íå âûïîëíåíî
24
5
40
0,15
0,16
2,4⋅10 -2
300
Íå âûïîëíåíî
12
20
Òàáëèöà 2
Êîíöåíòðàöè èîíîâ Çíà÷åíèå
Àáñîëþòíà Âûïîëíåíèå óñëîâè
¹ ïðèìåðà Êîíöåíòðàöè
ïðîèçâåäåíè òåìïåðàòóðà
èíãèáèòîðà (ÍÒÔ ñîëè, îáðàçóþùåé
êèñëîòû), ìã/äì 3 îòëîæåíè , ìîëü/äì 3 êîíöåíòðàöèé T, Ê
25
30
35
40
45
50
Ýôôåêòèâíîñòü
èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé, %
Èîíû
êàëüöè
CCa
Ñóëüôàòèîíû
Ýôôåêòèâíîñòü
èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé, %
(ìîëü/äì 3) 2
6
30
0,1
4,0⋅10 -2
4,0⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
92
7
30
3,0 ⋅10 -2
0,15
4,5⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
84
8
30
6,5 ⋅10 -2
6,5⋅10 -2
4,2⋅10 -3
300
Âûïîëíåíî
82
9
40
8,0 ⋅10 -2
8,0⋅10 -2
6,4⋅10 -2
300
Íå âûïîëíåíî
16
10
40
0,1
0,1
1,0⋅10 -2
300
Íå âûïîëíåíî
10
Èñòî÷íèêè èíôîðìàöèè
1. Ïàòåíò ÑØÀ 5057228. Êîìïëåêñû èîíîâ ìåòàëëîâ äë ïðèìåíåíè â êà÷åñòâå
èíãèáèòîðîâ ñîëåîòëîæåíèé / P.J.Breen, H.H.Downs, Â.N.Diel. - ÌÏÊ Ñ02F 5/14, îïóáë.
15.10.1991.
2. Ïàòåíò ÑØÀ 5221487. Èíãèáèðîâàíèå íàêèïåîáðàçîâàíè è êîððîçèè
ñóëüôèðîâàííûìè îðãàíîôîñôîíàòàìè / Ch.G.Carter - ÌÏÊ Ñ02F 5/14, îïóáë. 22.06.1993.
3. Çà âêà ÐÔ 93037800. Ñïîñîá ïðåäîòâðàùåíè ùåëî÷íîãî íàêèïåîáðàçîâàíè /
Î.Ä.Ëèííèêîâ, Â.Ï.Ïîäáåðåçíûé, Å.À.Àíîõèíà. - ÌÏÊ Ñ02F 5/08, îïóáë. 20.01.1996.
4. ×àóñîâ Ô.Ô., Ðàåâñêà Ã.À. Êîìïëåêñîííûé âîäíî-õèìè÷åñêèé ðåæèì
òåïëîýíåðãåòè÷åñêèõ ñèñòåì íèçêèõ ïàðàìåòðîâ. Ïðàêòè÷åñêîå ðóêîâîäñòâî. Ìîñêâà Èæåâñê: ÍÈÖ «Ðåãóë ðíà è õàîòè÷åñêà äèíàìèêà», 2003. - 280 ñ.
5. Ëàíäàó Ë.Ä., Ëèôøèö Å.Ì. Òåîðåòè÷åñêà ôèçèêà. Ò.5. Ñòàòèñòè÷åñêà ôèçèêà. - Ì.:
Íàóêà, 1976. - 584 ñ.
6. Ëóðüå Þ.Þ. Ñïðàâî÷íèê ïî àíàëèòè÷åñêîé õèìèè. Ì.: Ãîñõèìèçäàò, 1962. - Ñ.76-79.
7. Lasaga À.Ñ. Kinetic theory in the Earth sciences. Princeton, 1998. - P.499.
8. Åãîðîâ-Òèñìåíêî Þ.Ê., Ëèòâèíñêà Ã.Ï. Òåîðè ñèììåòðèè êðèñòàëëîâ. Íàó÷íûé
ðåäàêòîð - ÷ë.-êîðð. ÐÀÍ, ïðîôåññîð Â.Ñ.Óðóñîâ. Ó÷åáíèê äë âûñøåé øêîëû - Ì. ÃÅÎÑ,
2000, 410 ñ. (Äîñòóï â ñåòè Èíòåðíåò ïî àäðåñó http://students.web.ru/db/msg.html?mid=
1163834&uri=index.htm).
9. ×è÷åãîâ À.Â. è äð. Èíôîðìàöèîííî-âû÷èñëèòåëüíà ñèñòåìà ïî äàííûì
êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ìèíåðàëîâ (MINCRYST) // Êðèñòàëëîãðàôè , Ò.35, ¹3, 1990. Ñ.610-616. (Äîñòóï ê èíôîðìàöèîííî-âû÷èñëèòåëüíîé ñèñòåìå â ñåòè Èíòåðíåò ïî àäðåñó
Ñòðàíèöà: 10
RU 2 304 084 C2
http://database.iem.ac.ru/mincryst/).
5
10
15
20
25
Ôîðìóëà èçîáðåòåíè
1. Ñïîñîá èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé, âêëþ÷àþùèé ââåäåíèå â âîäó
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò, ñîëåé óêàçàííûõ êèñëîò ëèáî êîìïëåêñîâ óêàçàííûõ êèñëîò ñ
ìåòàëëàìè, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ ïðîèçâîäíûå
ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè ñîëåîòëîæåíèé
ãäå Ñ+ - êîíöåíòðàöè â âîäå êàòèîíà ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîëü/äì 3;
i - ÷èñëî êàòèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
Ñ- - êîíöåíòðàöè â âîäå àíèîíà ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ìîëü/äì 3;
j - ÷èñëî àíèîíîâ â ôîðìóëå ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
Ð0 - ïðîèçâåäåíèå ðàñòâîðèìîñòè ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ;
σ - ñâîáîäíà ýíåðãè ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà âîäû è ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , Äæ/ì 2;
à, b, ñ - äëèíû ðåáåð ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , ì;
α, β, γ - óãëû ìåæäó ðåáðàìè ÷åéêè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ñîëè, îáðàçóþùåé
îòëîæåíè ;
k - ïîñòî ííà Áîëüöìàíà, k=1,38⋅10 -23 Äæ/Ê;
Ò - àáñîëþòíà òåìïåðàòóðà, Ê;
n - ÷èñëî ôîðìóëüíûõ åäèíèö ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , â îäíîé ÷åéêå
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.
2. Ñïîñîá ïî ï.1, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè
(ìîëü/äì 3) 2, ãäå CCa - êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè ,
ñîëåîòëîæåíèé
ìîëü/äì 3;
30
3. Ñïîñîá ïî ï.1, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî îðãàíîôîñôîíîâûå êèñëîòû èëè èõ
ïðîèçâîäíûå ââîä ò, åñëè âûïîëí åòñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè
(ìîëü/äì 3) 2, ãäå ÑCa - êîíöåíòðàöè èîíîâ êàëüöè ,
ñîëåîòëîæåíèé
ìîëü/äì 3;
35
40
45
50
- êîíöåíòðàöè êàðáîíàò-èîíîâ, ìîëü/äì 3.
- êîíöåíòðàöè ñóëüôàò-èîíîâ, ìîëü/äì 3.
4. Ñïîñîá ïî ëþáîìó èç ïï.1, 2 èëè 3, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî êîíöåíòðàöèè â âîäå
èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , êîíòðîëèðóþò òèòðèìåòðè÷åñêèì, ýëåêòðîõèìè÷åñêèì
èëè ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèì ñïîñîáîì ïåðåä ââåäåíèåì îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ
ïðîèçâîäíûõ.
5. Ñïîñîá ïî ëþáîìó èç ïï.1, 2 èëè 3, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî êîíöåíòðàöèè â âîäå
èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè , êîíòðîëèðóþò òèòðèìåòðè÷åñêèì, ýëåêòðîõèìè÷åñêèì
èëè ôîòîêîëîðèìåòðè÷åñêèì ñïîñîáîì â ïðîöåññå ââåäåíè îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò
èëè èõ ïðîèçâîäíûõ ïåðèîäè÷åñêè.
6. Ñïîñîá ïî ëþáîìó èç ïï.1, 2 èëè 3, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî ïåðåä ââåäåíèåì
îðãàíîôîñôîíîâûõ êèñëîò èëè èõ ïðîèçâîäíûõ âîäó äîïîëíèòåëüíî îáðàáàòûâàþò äë
ñíèæåíè êîíöåíòðàöèè, ïî êðàéíåé ìåðå, îäíîãî èç èîíîâ ñîëè, îáðàçóþùåé îòëîæåíè ,
äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò âûïîëí òüñ ñîîòíîøåíèå ãðàíèöû èíãèáèðîâàíè
ñîëåîòëîæåíèé.
7. Ñïîñîá ïî ï.6, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó âîäû îñóùåñòâë þò
ïóòåì èîííîãî îáìåíà.
9. Ñïîñîá ïî ï.6, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó âîäû îñóùåñòâë þò
ïóòåì ïîäêèñëåíè âîäû.
10. Ñïîñîá ïî ï.6, îòëè÷àþùèéñ òåì, ÷òî äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó âîäû
îñóùåñòâë þò ïóòåì äåêàðáîíèçàöèè âîäû.
Ñòðàíèöà: 11
CL
RU 2 304 084 C2
Ñòðàíèöà: 12
DR
- Xem thêm -
.PDF 
13 
322 
91 
