Abstraktus
EDTA tetranatrio druska (etilendiaminotetraacto rūgšties tetranatrio druska, EDTA·Na₄) yra didelio -efektyvumo aminopolikarboksilato kompleksonas, plačiai naudojamas pramoniniame cirkuliaciniame aušinimo vandenyje, katilų tiekimo vandenyje, membraninio proceso vandenyje ir pramoninių nuotekų valyme. Jo pagrindinė vertė priklauso nuo unikalios chelatinės koordinacinės struktūros, kad būtų galima įgyvendinti dvigubas funkcijas: užkirsti kelią naujoms nuosėdoms ir ištirpinti susidariusias neorganines nuosėdas, tuo tarpu slopinant metalų katalizinę koroziją, kurią sukelia sunkiųjų metalų jonų pėdsakai vandenyje. Šiame dokumente sistemingai aprašomas jo apsaugos nuo-kalkių nuosėdų ir nukalkinimo mechanizmas, taikomos darbo sąlygos, tipiškų pramoninių vandens sistemų dozavimo specifikacijos ir atitinkamos techninės pastabos.
EDTA-metalo chelato struktūra
EDTA tetranatrio molekulinė formulė
1 Pagrindinės EDTA tetranatrio fizikinės ir cheminės savybės
Išvaizda: balti kristaliniai milteliai, lengvai tirpūs šaltame / karštame vandenyje; 1% vandeninis tirpalas pH=11.0~12,5, būdingas šarminis be papildomo šarmo, skirtas šarminio vandens sistemai.
Molekulinė struktūra: 2 aminų azoto atomai + 4 karboksilato deguonies atomai sudaro šešias koordinavimo vietas, sudarydami stabilų penkių -narių žiedo chelatą su dvivalenčiais / trivalenčiais metalo katijonais (Ca²⁺, Mg²⁺, P²⁺/Fe³⁺, M²b⁺, Cun²⁺, Cun²⁺).
Chelato stabilumas: metalo -EDTA kompleksai išlieka tirpūs esant dideliam pH (7–13) ir temperatūrai, mažesnei arba lygiai 180 laipsnių, atsparūs terminiam skilimui ir antriniam nusodinimui; didesnis stabilumas nei citratas, gliukonatas ir kiti organiniai chelantai.
2 Apnašų slopinimo ir apnašų šalinimo darbo principai
2.1 Mastelio slopinimo principas (naujos mastelio generavimo prevencija)
Pramoniniame vandenyje nuosėdos daugiausia susidaro dėl CaCO₃, Mg(OH)₂, CaSO₄, geležies oksido nusodinimo, kurį sukelia kietumo jonai po vandens koncentravimo, kaitinimo ir pH pakilimo.
Sekvestracijos chelatacijos mechanizmas (pagrindinis veiksmas)
EDTA tetranatris pirmiausia sulaiko laisvą Ca²⁺, Mg²⁺ biriame vandenyje, sudarydamas vandenyje -tirpius stabilius chelatinius junginius, sumažindamas efektyvią laisvą nuosėdą -sudarančių katijonų koncentraciją; blokuoti reakciją tarp kietumo jonų ir karbonato/sulfato/hidroksido radikalų, kad būtų išvengta netirpių mineralinių druskų nusodinimo ir nuosėdų sukibimo ant vamzdžio sienelės, šilumokaičio ir katilo vamzdžio paviršiaus. Reakcijos stechiometrija yra apytikslis 1:1 molinis santykis tarp EDTA tetranatrio ir metalo jonų.
Pagalbinis kristalų iškraipymo efektas
Likusių EDTA molekulių pėdsakai adsorbuojasi ant augančios besiformuojančios skalės kristalinės gardelės, sunaikina įprastą kristalų išsidėstymą; apnašos virsta biriu amorfiniu dumblu, o ne kompaktiškomis kietomis nuosėdomis, kurias lengva nuplauti cirkuliuojančiu vandens srautu be tvirtinimo prie sienos.
Antikorozinis sinergizmas, skirtas netiesioginiam masto valdymui
Chelato pėdsakai Fe³⁺, Cu²⁺ vandenyje, kurie katalizuoja anglinio plieno įrangos elektrocheminę koroziją; sumažinti geležies hidroksido korozijos produktus (vieną pagrindinių kompozitinių apnašų komponentų), susidarančius dėl dujotiekio korozijos, netiesiogiai slopinti sudėtinių nuosėdų susidarymą, turintį geležies oksido.
2.2 Apnašų pašalinimo principas (ištirpinkite esamas kietas nuosėdas)
Dėl subrendusių neorganinių nuosėdų (kalcio karbonato, gipso, geležies rūdžių kompozito), susikaupusių ant įrangos vidinės sienelės, EDTA tetranatris pašalina kalkes dviem būdais:
Masto paviršiaus jonų mainų tirpimas
EDTA anijonai pasklinda į kietas nuosėdų mikro{0}}poras, pakeičia karbonato / sulfato radikalus, kartu su Ca / Mg mastu; pradinės netirpios mineralinės apnašos virsta tirpiu EDTA-metalo chelatu ir palaipsniui ištirpsta cirkuliuojančiame valymo tirpale, apnašų sluoksnis savaime nusilupa.
Šarminė sinergetinė transformacija ugniai atspariam sulfatui
Kad CaSO₄ gipso nuosėdos būtų sunkiai -tirpsta-: sumaišykite EDTA tetranatrio druską su natrio karbonatu; karbonatas pirmiausia paverčia CaSO₄ į birų CaCO₃ tarpinį produktą, tada EDTA greitai chelatuoja kalcį nuo konvertuoto karbonato skalės iki visiško ištirpimo, plačiai naudojamas katilų ir aušinimo bokštų sunkiojo gipso nukalkinimui.
3 Tinkami naudojimo scenarijai ir dozavimo metodai pagal pramoninio vandens klasifikaciją
3.1 Cirkuliacinė aušinimo vandens sistema (centrinis oro kondicionavimo aušinimo bokštas, pramoninės gamybos aušinimo kontūras)
Naudojimo tikslas: Apsaugokite nuo Ca/Mg karbonato + geležies purvo nuosėdų ant šilumokaičio
Darbo sąlygos: normalus cirkuliuojančio vandens pH=7.5~9,5, vandens temperatūra 30~55 laipsniai, koncentracija 2,0~4,5
Dozavimo režimas: nuolatinis{0}}lašelinis tiekimas į aušinimo vandens įleidimo baseiną
Standartinė dozė:
① Žemo{0}}kietumo žaliavinis vanduo (bendras kietumas＜200 mg/l kaip CaCO₃): 8–25 mg/l (pagal cirkuliuojančio vandens tūrį)
② Vidutinio -kietumo žaliavinis vanduo (200–500 mg/L): 30–60 mg/l; bendradarbiauti su nedideliu kiekiu organinių fosfonatų masto inhibitorių, kad sumažintumėte EDTA išlaidas
Pastaba apie naudojimą: periodiškai tikrinkite laisvo EDTA likutinį kiekį cirkuliuojančiame vandenyje (kontrolinis likutis 3–8 mg/l), kad pakoreguotų dozę; likęs chelantas gali nuolat slopinti antrinį nuosėdų susidarymą.
3.2 Pramoninio katilo tiekimo vanduo ir katilo{1}}nukalkinimas
A. Prevencinis nuosėdų slopinimas kasdieniniam katilo darbui
Taikoma: vidutinio-žemo slėgio pramoninis katilas (darbinis slėgis＜2,5 MPa, tiekiamo vandens kietumas mažesnis arba lygus 150 mg/l)
Dozavimas: pirmiausia ištirpinkite EDTA tetranatrio druską tiekimo vandens rezervuare, nuolat dozuokite tiekimo vandens pompa; dozė apskaičiuojama pagal pašaro vandens bendrąjį kietumą: molinį santykį EDTA : bendrąjį kietumą =1.05~1,1:1 (šiek tiek perteklinė chelatacijos riba).
B. Autonominis cheminis valymas katilo senų nuosėdų šalinimui
Valymo formulė: 3% ~ 8% EDTA tetranatrio vandeninis tirpalas, pridėkite NaOH, kad sureguliuotumėte valymo skysčio pH =10.0~11,5 (optimalus chelatacijos pH diapazonas EDTA-4Na)
Konstrukcija: cirkuliacinis mirkymas 50–70 laipsnių temperatūroje 8–24 valandas; stebėti kalcio kiekį valymo atliekų skystyje, sustabdyti valymą, kai kalcio koncentracija išlieka stabili ir nepakyla (nuosėdos visiškai ištirpsta); nusausinkite atliekas ir nuplaukite katilą švariu vandeniu.
3.3 RO/NF membranos tiekimo vandens apdorojimas (apsauga nuo membranos užsiteršimo)
Funkcija: Chelatinis kietumas ir sunkiųjų metalų jonai, neleidžiantys neorganinėms nuosėdoms blokuoti membranos poras; venkite membranos elemento užsiteršimo dėl kalcio druskų nusodinimo
Dozavimas: 5–15 mg/l nuolatinis dozavimas prieš RO įrenginio apsauginį filtrą; derinkite su antiskalantu, kad prailgintumėte membranos tarnavimo laiką.
3.4 Pramoninių nuotekų valymas su sunkiaisiais metalais (galvanizavimas, paviršiaus ėsdinimo nuotekos)
Naudojimas: Surinkite Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, kad susidarytų stabilus tirpus chelatas; vėlesnis koaguliacijos nusodinimas arba membraninis atskyrimas pašalina sunkiuosius metalus iš nuotekų, kad atitiktų išleidimo standartą
Dozavimas: Apskaičiuokite pagal bendrą sunkiųjų metalų molinę koncentraciją nuotekose, EDTA perteklius 5% ~ 10% molinį santykį; sureguliuokite pH=9~11, kad pasiektumėte optimalų chelatinį efektą.
4 pagrindiniai paslaugų poveikį įtakojantys veiksniai ir techninės atsargumo priemonės
4.1 Įtakos veiksniai
pH vertė: Optimalus darbinis EDTA tetranatrio pH: 9,5 ~ 12; pH＜7 sukelia EDTA protonavimą ir sumažina chelatacijos pajėgumą; šarminė aplinka garantuoja visišką karboksilato grupių disociaciją, kad būtų užtikrintas maksimalus koordinavimas.
Temperatūra: Chelatacijos greitis didėja didėjant temperatūrai; 40–80 laipsnių geriausiai tinka konstrukcijų nukalkinimui; virš 200 laipsnių sukelia dalinį EDTA molekulinį skilimą.
Dozavimo kontrolė: naudojant mažą dozę pasiekiamas tik slenkstinis anti-skaldymas; nepakankamas EDTA negali visiškai atskirti kietumo; per didelė-ilgalaikė per-dozavimas šiek tiek ėsdins pasyviąją geležies oksido plėvelę ant anglinio plieno įrangos paviršiaus, paspartins lengvą metalo koroziją.
4.5 Praktinės operacijos pastabos
Formulės mišinio optimizavimas: didelio -kietumo, didelio- sulfato žaliaviniam vandeniui, EDTA tetranatrio druska su poliakrilatu, organinė fosfono rūgštis, siekiant sumažinti vienkartinę EDTA dozę ir sumažinti eksploatacines išlaidas.
Atliekų skysčių šalinimas: EDTA-metalo chelato nuotekoms sunku įprastiniu biocheminiu skaidymu; Didelės-koncentracijos kalkių šalinimo skystis naudoja rūgštinimo nuosėdas, kad atgautų kietą EDTA cikliniam pakartotiniam naudojimui po filtravimo, sumažintų cheminių medžiagų suvartojimą ir aplinkos taršą.
Sandėliavimo reikalavimas: Sandėliavimas sandariai uždarytas, kad būtų išvengta drėgmės tirpimo; venkite maišyti su stipriomis rūgštinėmis cheminėmis medžiagomis, kad išvengtumėte EDTA nusodinimo nesėkmės.
5 Pramoninio vandens valymo pranašumai ir apribojimai
Privalumai
Plataus-spektro chelatacijos: efektyvus karbonato, sulfato, geležies oksido kompozicinei skalei vienu metu, universalus daugialypis-scenarijus;
Platus temperatūros ir pH prisitaikymas, stabilus chelato veikimas esant kintamiems vandens kokybės svyravimams;
Nukalkinus konstrukciją, beveik ne{0}}erzinanti anglinio plieno, vario ir nerūdijančio plieno pagrindo medžiaga, palyginti su stipriu rūgštingumu, sumažėja įrangos korozijos pažeidimo rizika.
Apribojimai
Didelės žaliavos sąnaudos, neekonomiška vien tik itin dideliam atviros cirkuliacijos vandeniui, kurio kietumas yra itin didelis; dažniausiai naudojama kaip pagalbinė priemonė arba koncentruota sistemos nukalkinimo priemonė;
Prastas biologinis skaidumas natūraliame vandens telkinyje, išleidžiamo EDTA perteklius sukelia sunkiųjų metalų re-mobilizaciją nuosėdose; griežtai kontroliuoti išvalytų nuotekų išleidimo koncentraciją.
Išvada
EDTA tetranatrio druska priklauso nuo kelių{0}}vietinių koordinavimo chelatų, kad būtų galima integruoti prevenciją ir neorganinių nuosėdų pašalinimą pramoniniame vandenyje; jo šarminės charakteristikos atitinka daugumą pramoninių šarminio vandens sistemų be papildomo pH reguliavimo. Praktinėje inžinerijoje pasirinkite nepriklausomą pritaikymą arba sudėtinę formulę pagal žaliavinio vandens kietumą, sistemos temperatūrą ir įrangos tipą; pagrįsta dozavimo kontrolė gali maksimaliai padidinti nuo-nuosėdų ir nukalkinimo efektyvumą, kartu sumažinant visas vandens valymo išlaidas.