RU2535891C1 - Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения - Google Patents
Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535891C1 RU2535891C1 RU2013146323/02A RU2013146323A RU2535891C1 RU 2535891 C1 RU2535891 C1 RU 2535891C1 RU 2013146323/02 A RU2013146323/02 A RU 2013146323/02A RU 2013146323 A RU2013146323 A RU 2013146323A RU 2535891 C1 RU2535891 C1 RU 2535891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- water
- sodium
- terms
- water supply
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам защиты систем водоснабжения и водоотведения и может быть использовано в сетях пожарно-питьевого и промышленного водоснабжения, теплоснабжения и водоотведения. Композиция содержит, мас. %: триполифосфат натрия и/или дигидрофосфат натрия (в пересчете на оксид натрия) 53,00-73,00; дигидрофосфат кальция (в пересчете на оксид кальция) 26,65-44,00; нитрат цинка (в пересчете на оксид цинка) 0,35-3,00. Технический результат: комплексная защита от коррозии, солеотложений (накипи), от образования биопленки из высокотоксичных микроорганизмов, а также повышения качества обрабатываемой воды путем насыщения ее физиологичными катионами цинка, фосфат-анионами и предотвращения образования в воде токсичных фенолов, высокотоксичных хлорфенольных соединений при хлорировании воды при одновременном сохранении минерального состава исходной воды. 6 табл.
Description
Изобретение относится к средствам защиты металлических и неметаллических поверхностей систем водоснабжения и водоотведения и может быть использовано в сетях пожарно-питьевого и промышленного водоснабжения, теплоснабжения и водоотведения.
Известна композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения, содержащая фосфорную кислоту, гидроксид натрия или карбонат натрия, или их смесь, оксид магния или гидроксид магния, или карбонат магния, или их смесь, гидроксид калия или карбонат калия, или их смесь, диоксид кремния, или растворимое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Фосфорная кислота | 66,5-72,0 |
| Гидроксид натрия или карбонат натрия, | |
| Или их смесь (в пересчете на оксид натрия) | 14,5-19,5 |
| Оксид кальция или гидроксид кальция, или карбонат кальция, | |
| или их смесь (в пересчете на оксид кальция) | 6,5-9,5 |
| Оксид магния или гидроксид магния, или карбонат магния, | |
| или их смесь (в пересчете на оксид магния) | 0,9-3,0 |
| Гидроксид калия или карбонат калия | |
| или их смесь (в пересчете на оксид калия) | 0,9-3,7 |
| Диоксид кремния или растворимое стекло | |
| (в пересчете на диоксид кремния) | 0,8-2,2 |
(см. патент №2149219 РФ, МПК8 C23F 11/00 14/02).
Известная композиция, хотя и является экологически безопасной, тем не менее она имеет низкие антикоррозионные и антинакипные свойства за счет неоднородной структуры композиции, в результате чего образуемая на внутренней поверхности систем водоснабжения фосфатная пленка имеет невысокую прочность и гидрофобность, что приводит к образованию на поверхности трубопроводов участков, не защищенных фосфатной пленкой. На этих участках в процессе работы трубопроводов образуется биопленка из высокотоксичных микроорганизмов, вредных для человека и техники. В процессе метаболизма указанные микроорганизмы получают питательные вещества, как со стороны трубопроводов, так и с проходящей через них воду. Одним из продуктов этого процесса являются опасные высокотоксичные фенолы, которые при хлорировании воды могут превратиться в еще более токсичные хлорфенолы.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения следующего состава, мас.%:
| Фосфорная кислота (в пересчете на 100-%ную) | 0,01-74 |
| Оксид кальция или гидроксид кальция, или карбонат кальция, | |
| или их смесь (в пересчете на оксид кальция) | 5-25 |
| Оксид магния или гидроксид магния, или | |
| карбонат магния, или их смесь (в пересчете | |
| на оксид магния) | 0,45-5 |
| Гидроксид калия или карбонат калия, или их смесь | |
| (в пересчете на оксид калия) | 0,01-5 |
| Диоксид кремния или растворимое стекло | |
| (в пересчете на диоксид кремния) | 0,02-2,2 |
| Фосфаты натрия общей формулы xNa2O·yP2O5·zH2O | |
| при молярном отношении (Na2O+H2O)/P2O5 от 1 до 3-х | |
| (в пересчете на оксид натрия) | 8-75 |
Оксиды марганца общей формулы MnxOy
при молярном отношении Mn/O от 1 до 2-х
| (в пересчете на марганец) | 0,01-0,3 |
(см. патент РФ №2303084, МПК8 C23F 11/18, C23F 14/02, C02F 5/06).
Недостатками данной композиции при ее экологической безопасности являются невысокие антикоррозионные и антинакипные свойства из-за неоднородной структуры композиции, что приводит к возникновению на внутренней поверхности труб систем водоснабжения и водоотведения отдельных участков, не защищенных фосфатной пленкой, которая малоэластична, быстро теряет сплошность из-за частичного гидролиза, а также из-за наличия в составе указанной пленки легкорастворимых калиевых и натриевых компонентов. Все это приводит к образованию в пленке трещин и отслоений от поверхности труб и на этих поврежденных участках образуется биопленка, состоящая из высокотоксичных микроорганизмов, находящихся в воде и на поверхности систем водоснабжения и водоотведения. В процессе метаболизма указанных микроорганизмов в воде образуются токсичные фенолы, опасные для здоровья человека. Кроме того, известная композиция в своем составе содержит фосфатные цепочки разной длины, в том числе и короткоцепочечные олигомеры, приводящие к слипанию высокотоксичных наномолекул фенолов в более крупные реакционноспособные частицы, которые при хлорировании воды превращаются в более токсичные, канцерогенные хлорфенольные соединения.
В основу изобретения поставлена задача разработать состав композиции, который при высокой экологической безопасности обеспечил бы комплексную защиту металлических и неметаллических поверхностей систем водоснабжения и водоотведения от коррозии, солеотложений (накипи) и от образования на их поверхности биопленки из высокотоксичных микроорганизмов, а также одновременно обеспечил бы повышение качества обрабатываемой воды путем насыщения ее физиологичными катионами цинка и фосфат-анионами, предотвращения образования в воде токсичных фенолов, а при хлорировании воды - еще более токсичных и канцерогенных хлорфенольных соединений.
Технический результат обеспечивается тем, что при растворении заявляемой композиции в обрабатываемой воде происходит насыщение последней длинноцепочечными фосфат-анионами и катионами цинка, которые, во-первых, способствуют образованию на поверхности систем тонкой, эластичной фосфатной пленки с высокой степенью сплошности, обладающей высокими прочностными и адгезионными свойствами, во-вторых, препятствуют укрупнению наночастиц солей жесткости, содержащихся в воде, а следовательно, их осаждению в виде накипи и, в-третьих, подавляют эффект образования на поверхности труб биопленки из высокотоксичных микроорганизмов, что предотвращает образование в воде канцерогенных высокотоксичных фенолов.
Поставленная задача решается тем, что композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения, содержащая фосфаты натрия общей формулы xNa2O·yP2O5·zH2O, согласно изобретению, дополнительно содержит дигидрофосфат кальция и нитрат цинка, а в качестве фосфатов натрия общей формулы xNa2O·yP2O5·zH2O она содержит триполифосфат натрия и/или дигидрофосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Триполифосфат натрия и/или | |
| дигидрофосфат натрия | |
| (в пересчете на оксид натрия) | 53,00-73,00 |
Дигидрофосфат кальция
| (в пересчете на оксид кальция) | 26,65-44,00 |
| Нитрат цинка | |
| (в пересчете на оксид цинка) | 0,35-3,00 |
Заявляемую композицию готовят следующим образом. В емкость загружают компоненты композиции в заявляемом количестве, которые тщательно перемешивают до достижения первичной степени однородности. Затем смесь постепенно нагревают до температуры 900°C. Температура нагрева 100-200°C обеспечивает растворение смеси в гидратной воде, содержащейся в исходных компонентах, в результате чего достигается вторичная степень однородности смеси, в которой компоненты равномерно распределены по всему ее объему. При дальнейшем повышении температуры нагрева смеси от 200 до 300°C происходит испарение гидратной воды, что приводит к дополнительному перемешиванию смеси и достижению в ней третьей степени однородности, в результате чего происходят химические превращения единых по составу олигомеров, то есть короткоцепочечных полимеров с одновременным разложением нитрата цинка до тонкодисперсного оксида цинка и газообразных оксидов азота и кислорода, которые способствуют дополнительному перемешиванию полученного полупродукта. При дальнейшем нагреве смеси до 900°С достигается четвертая степень однородности состава и дальнейшее равномерное увеличение длины цепочек при превращении олигомеров в полимеры, так как образовавшийся при разложении нитрата тонкодисперсный оксид цинка, равномерно распределяясь по фосфатным цепочкам, не только регулирует их длину, обеспечивая однородность состава во всех точках композиции, но и предотвращает сворачивание полимерных эластичных цепочек в кольцеобразное состояние.
После вышеописанного процесса нагрева смесь выдерживают при заданной температуре в течение 1-2 часов. Затем полученный легкоподвижный состав смеси быстро разливают в охлаждаемые металлические формы для получения продукта, готового для использования в системах водоснабжения и водоотведения.
Для обоснования преимуществ заявляемой композиции по сравнению с композицией, взятой за прототип, в лабораторных условиях было приготовлено 16 различных составов.
Составы заявляемой композиции и композиции, взятой за прототип, приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Номер состава композиции | Компоненты и их содержание, мас.% | |||
| Триполифосфат натрия (в пересчете на Na2O) | Дигидрофосфат натрия (в пересчете на Na2O) | Дигидрофосфат кальция (в пересчете на CaO) | Нитрат цинка(в пересчете на ZnO) | |
| 1 | 53,00 | - | 44,00 | 3,00 |
| 2 | 63,00 | - | 35,32 | 1,68 |
| 3 | 73,00 | - | 26,65 | 0,35 |
| 4 | 52,00 | - | 44,50 | 3,50 |
| 5 | 74,00 | - | 25,80 | 0,20 |
| 6 | - | 53,00 | 44,00 | 3,00 |
| 7 | - | 63,00 | 35,32 | 1,68 |
| 8 | - | 73,00 | 26,65 | 0,35 |
| 9 | - | 52,00 | 44,50 | 3,50 |
| 10 | - | 74,00 | 25,80 | 0,20 |
| 11 | 26,650 | 26,650 | 44,00 | 3,00 |
| Продолжение таблицы 1 | ||||
| 12 | 31,575 | 31,575 | 35,32 | 1,68 |
| 13 | 36,500 | 36,500 | 26,65 | 0,35 |
| 14 | 26,000 | 26,000 | 44,50 | 3,50 |
| 15 | 37,000 | 37,000 | 25,80 | 0,20 |
| 16 (прототип) | Состав, мас.%: | |||
| - фосфорная кислота (в пересчете на 100-% ную) | 72,0 | |||
| - оксид кальция | 5,0 | |||
| - оксид магния | 0,5 | |||
| - карбонат калия (в пересчете на оксид калия) | 3,0 | |||
| - диоксид кремния | 0,4 | |||
| - триполифосфат натрия (в пересчете на оксид | ||||
| натрия) | 17,0 | |||
| - оксид марганца(IV) (в пересчете на марганец) | 0,1 | |||
Для обоснования высокой степени комплексной защиты металлических поверхностей систем водоснабжения и водоотведения в зависимости от концентрации раствора композиции были приготовлены насыщенные водные растворы композиции составов 1-15 и 16 (прототип). В таблице 2 приведены результаты по растворимости указанных композиций при разных температурах, начиная от холодной воды (20°C) до температуры горячей воды (60°C), соответствующей температуре воды, подаваемой населению при горячем водоснабжении.
Предварительно проведенные лабораторные эксперименты показали, что заявляемая композиция в пределах растворимости от 2 мг/дм3 до 8 мг/дм3 обеспечивает комплексную защиту металлических и неметаллических поверхностей систем водоснабжения и водоотведения от коррозии, солеотложений (накипи), от образования на них биопленки из высокотоксичных микроорганизмов; обеспечивает повышение качества обрабатываемой воды путем насыщения ее физиологичными катионами цинка, фосфат-анионами; предотвращает образование в воде токсичных фенолов и еще более токсичных и канцерогенных хлорфенольных соединений в хлорированной воде; а также обеспечивает сохранение минерального состава исходной воды.
При этом установлено, что концентрация заявляемой композиции менее 2 мг/дм3 не обеспечивает в полной мере комплексную защиту систем водоснабжения, а также воды. Концентрация композиции более 8 мг/дм3 в воде недопустима, так как в этом случае содержание фосфат-анионов в ней превысит санитарно-гигиеническую норму для пожарно-питьевой воды.
| Таблица 2 | |||||||
| Номер композиции | Растворимость композиции, мг/дм3 при различных температурах, °C | Номер композиции | Растворимость композиции, мг/дм3 при различных температурах, °C | ||||
| 20 | 40 | 60 | 20 | 40 | 60 | ||
| 1 | 2,0 | 3,0 | 4,8 | 9 | 1,4 | 1,6 | 1,9 |
| 2 | 2,3 | 3,7 | 6,2 | 10 | 12,0 | 18,2 | 32,0 |
| 3 | 2,8 | 4,6 | 6,2 | 11 | 2,7 | 4,5 | 5,6 |
| 4 | 0,7 | 1,3 | 1,7 | 12 | 3,1 | 4,1 | 7,4 |
| 5 | 8,3 | 12,7 | 23,0 | 13 | 4,0 | 5,9 | 7,9 |
| 6 | 3,3 | 5,4 | 6,6 | 14 | 1,3 | 1,5 | 1,8 |
| 7 | 3,9 | 4,3 | 7,4 | 15 | 10,3 | 16,9 | 24,0 |
| 8 | 4,2 | 6,5 | 8,0 | 16 (прототип) | 3,5 | 8,0 | 20,0 |
Из результатов, представленных в таблице 2, можно сделать выводы:
- образцы композиции составов 1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 13 с заявляемым соотношением компонентов имеют растворимость в обусловленных выше пределах 2…8 мг/дм3 при исследуемых температурах воды;
- образцы заявляемой композиции составов 4, 9, 14 с соотношением компонентов, выходящими за минимальные значения, имеют растворимость ниже обусловленной, поэтому они исключены из дальнейших экспериментов;
- образцы заявляемой композиции составов 5, 10, 15 с соотношением компонентов, выходящими за максимальные значения, имеют растворимость выше допустимой по санитарно-гигиеническим нормам по содержанию фосфат-анионов в них, поэтому указанные образцы также исключены из дальнейших экспериментов;
- образцы композиции 16, взятой за прототип, имеют допустимо обоснованные значения растворимости при температурах воды 20 и 40°C, а при температуре 60°C - растворимость выше допустимой по санитарно-гигиеническим нормам по содержанию фосфат-анионов в воде.
Для последующего обоснования высокой коррозионной защиты металлических поверхностей трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения заявляемой композиции было приготовлено по три водных раствора составов 1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 13, и три водных раствора композиции-прототипа с концентрациями: 2, 5, 8 мг/дм3 состава 16 (таблица 3).
В емкости с подогретыми до 60°C растворами композиций с вышеуказанными концентрациями погружали одинаковые по площади и массе образцы из низкоуглеродистой стали, применяемой при изготовлении трубопроводов, используемых в системах водоснабжения и водоотведения.
Для усиления скорости протекания коррозионного процесса к образцам подсоединяли медные пластинки для образования гальванопары. С помощью магнитной мешалки осуществляли вращение подогретых растворов, имитируя скорость прохождения их через сетевой трубопровод. Испытание проводили в течение 2-х часов, после чего с образцов тщательно удаляли образовавшиеся продукты коррозии раствором хлороводородной кислоты с уротропином, который предотвращает растворение металлического железа в кислоте, и определяли общую массу прокорродировавшего железа комплексонометрическим методом.
Скорость коррозии оценивали как отношение массы прокорродировавшего железа на 1 см2 площади образцов (Δm/S).
Результаты испытаний приведены в таблице 3, в которую также включены данные по скорости коррозии металлических образцов с композицией-прототипом (состав 16) и коррозии в воде, не обработанной композицией.
| Таблица 3 | |||
| Номер состава композиции | Концентрация композиции в воде, мг/дм3 | Скорость коррозии, мг/см2 | |
| Заявляемая композиция | 1 | 2 | 0,035 |
| 5 | 0,021 | ||
| 8 | 0,028 | ||
| 2 | 2 | 0,031 | |
| 5 | 0,028 | ||
| 8 | 0,025 | ||
| 3 | 2 | 0,030 | |
| 5 | 0,028 | ||
| 8 | 0,027 | ||
| 6 | 2 | 0,029 | |
| 5 | 0,027 | ||
| 8 | 0,026 | ||
| 7 | 2 | 0,030 | |
| 5 | 0,028 | ||
| 8 | 0,026 | ||
| 8 | 2 | 0,025 | |
| 5 | 0,023 | ||
| 8 | 0,017 | ||
| Продолжение таблицы 3 | |||
| Заявляемая композиция | 11 | 2 | 0,032 |
| 5 | 0,030 | ||
| 8 | 0,028 | ||
| 12 | 2 | 0,031 | |
| 5 | 0,028 | ||
| 8 | 0,026 | ||
| 13 | 2 | 0,026 | |
| 5 | 0,024 | ||
| 8 | 0,019 | ||
| Прототип | 16 | 2 | 0,050 |
| 5 | 0,044 | ||
| 8 | 0,035 | ||
| Вода без обработки композицией | - | - | 0,300 |
Из результатов, представленных в таблице 3, можно сделать вывод, что при одинаковых условиях испытаний степень защиты от коррозии стальных изделий в воде с использованием заявляемой композиции (составы 1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 13) в 1,5 раза выше по сравнению с композицией-прототипом (состав 16) при сравнимых концентрациях композиций в воде и в 9-17 раз выше по сравнению с водой без обработки композицией.
Для обоснования снижения количества солеотложений (накипи) на элементах систем водоснабжения при использовании заявляемой композиции по сравнению с прототипом были проведены следующие эксперименты. В водонагреватель емкостью 100 дм3 подавали холодную воду, которая предварительно проходила через контейнер с композицией. Концентрация композиции в воде после контейнера составляла 5 мг/дм3, что регулировалось массой и растворимостью каждого состава композиции. Для композиции-прототипа были созданы те же условия. Для сравнения проводились испытания и с водой, не обработанной композицией.
Общий расход воды в каждом эксперименте составлял 500 дм3. Испытанию подвергали воду из источников с разным значением жесткости: 7 и 15 моль/м3. Холодная вода поступала в водонагреватель, нагревалась в автоматическом режиме до 90°C и выдерживалась при этой температуре 2 ч. Затем отбирали пробы воды для определения ее жесткости и оставшуюся часть воды сливали. После чего в водонагреватель подавали новые порции воды и осуществляли вышеописанные операции эксперимента для каждого состава композиции. После испытаний с каждым составом композиции снимали образовавшуюся накипь, сушили, взвешивали и проводили химический анализ. Результаты испытаний представлены в таблицах 4 и 5.
| Таблица 4 | ||||||
| Номер состава композиции | Общая жесткость исходной воды, 7,00 моль/м3 | |||||
| Остаточная жесткость воды, моль/м3 | Масса солеотложений, г | Масса компонентов в солеотложениях, г | ||||
| CaO | MgO | P2O5 | ||||
| Заявляемая композиция | 1 | 6,70 | 4,20 | 2,35 | 1,00 | 0,85 |
| 2 | 6,80 | 3,70 | 1,95 | 0,85 | 0,90 | |
| 3 | 6,90 | 2,35 | 1,00 | 0,40 | 0,95 | |
| 6 | 6,90 | 2,35 | 1,00 | 0,40 | 0,95 | |
| 7 | 6,80 | 3,90 | 1,90 | 0,90 | 1,10 | |
| 8 | 6,90 | 2,60 | 1,10 | 0,30 | 1,20 | |
| 11 | 6,80 | 3,70 | 1,95 | 0,85 | 0,90 | |
| 12 | 6,80 | 3,70 | 1,90 | 0,90 | 0,90 | |
| 13 | 6,90 | 2,40 | 1,00 | 0,40 | 1,00 | |
| Прототип | 16 | 6,50 | 7,00 | 3,65 | 2,65 | 0,70 |
| Вода без композиции | - | 4,40 | 36,40 | 25,50 | 10,90 | - |
| Таблица 5 | ||||||
| Номер состава композиции/ | Общая жесткость исходной воды, 15,00 моль/м3 | |||||
| Остаточная жесткость воды, моль/м3 | Масса солеотложений, г | Масса компонентов в солеотложениях, г | ||||
| CaO | MgO | P2O5 | ||||
| Заявляемая композиция | 1 | 14,50 | 7,75 | 4,80 | 2,00 | 0,75 |
| 2 | 14,60 | 6,40 | 3,90 | 1,70 | 0,80 | |
| 3 | 14,70 | 5,00 | 2,95 | 1,20 | 0,85 | |
| 6 | 14,80 | 3,75 | 1,90 | 0,90 | 0,95 | |
| 7 | 14,90 | 2,60 | 1,00 | 0,40 | 1,20 | |
| 8 | 14,90 | 2,60 | 1,00 | 0,40 | 1,20 | |
| 11 | 14,70 | 5,10 | 2,00 | 1,25 | 0,95 | |
| 12 | 14,90 | 2,40 | 1,10 | 0,30 | 1,20 | |
| 13 | 14,80 | 3,95 | 1,95 | 0,85 | 1,15 | |
| Прототип | 16 | 12,00 | 41,00 | 27,70 | 12,00 | 2,00 |
| Вода без композиции | - | 9,00 | 84,00 | 58,80 | 25,20 | - |
Результаты экспериментов, представленные в таблицах 4 и 5, позволяют сделать следующие выводы:
- при обработке воды средней жесткости (общая жесткость исходной воды 7,00 моль/м3) заявляемой композицией антинакипная защита по массе суммы оксида кальция и оксида магния в солеотложениях повышается по сравнению с прототипом в 1,9-4,5 раза, а по сравнению с необработанной водой - в 10-26 раз (таблица 4);
- при обработке жесткой воды (общая жесткость исходной воды 15,00 моль/м3) заявляемой композицией антинакипная защита повышается по сравнению с прототипом в 5,56-27,8 раза и в 12-60 раз по сравнению с необработанной водой (таблица 5);
- содержание фосфатов (в пересчете на P2O5) в составе солеотложений, полученных при обработке воды средней жесткости (общая жесткость исходной воды 7,00 моль/м3) заявляемой композицией, составляет от 20 до 46% и соответственно, при обработке жесткой воды (общая жесткость исходной воды 15,00 моль/м3) заявляемой композицией содержание фосфатов (в пересчете на P2O5) в составе солеотложений составляет от 9,6 до 50% (таблица 5). Это обеспечивает образование на металлической поверхности тонкой, эластичной фосфатной пленки с высокой степенью сплошности, обладающей при этом высокой прочностью. Следовательно, защитные свойства заявляемой композиции от выпадения в осадок солей жесткости проявляются в воде как средней, так и высокой жесткости;
- содержание фосфатов (в пересчете на P2O5) в составе солеотложений, полученных при обработке воды средней жесткости (общая жесткость исходной воды 7,00 моль/м3) композицией-прототипом, составляет 10% (таблица 4), а при обработке жесткой воды (общая жесткость исходной воды 15,00 моль/м3) - составляет 4,8% (таблица 5), что свидетельствует о низкой степени сплошности фосфатной пленки и, следовательно, о снижении антинакипной способности композиции-прототипа по сравнению с заявляемой композицией.
Кроме того, вода, обработанная заявляемой композицией, сохраняет минеральный состав, что подтверждается практически совпадающим значением с общей жесткостью исходной воды, а также она дополнительно обогащается полезными для здоровья человека катионами цинка и фосфат-анионами.
Из медицинских источников известно, что суточная потребность здорового человека составляет: в фосфоре - 1200 мг, в цинке - минимум 10-20 мг. Среднесуточная потребность человека в питьевой воде составляет до 3 дм3. Поэтому использование питьевой воды, обработанной заявляемой композицией с учетом ее растворимости (2-8 мг/дм3), позволит обеспечить организм человека в сутки: фосфором (в пересчете на P2O5) от 4 до 16 мг, цинком - от 0,03 до 1 мг, что будет благоприятно влиять на здоровье человека.
Состав заявляемой композиции обладает эффектом защиты металлических и неметаллических поверхностей систем водоснабжения и водоотведения от образования на них биопленки. Следует отметить, что биопленка - это отложения, которые образуются непосредственно в трубах систем водоснабжения и на любых других поверхностях, контактирующих с водой. При этом биопленка содержит высокотоксичные микроорганизмы, способные в процессе метаболизма образовывать токсичные фенолы и их производные, а также содержит канцерогенные хлорфенольные соединения в хлорируемой воде. Кроме того, микроорганизмы вырабатывают зловонные газы (метан, сероводород и т.п.) и ухудшают технические характеристики трубопроводов.
Если вода контактирует с металлической поверхностью, то источником питания микроорганизмов биопленки служат продукты коррозии металла на их поверхности и сама вода. Если вода протекает по пластиковым трубам, то дополнительным источником питания микроорганизмов являются органические вещества, выделяющиеся из стенок пластиковых труб в процессе эксплуатации.
При обработке воды заявляемой композицией на поверхности систем водоснабжения и водоотведения, изготовленных из любого материала, образуется тонкая, эластичная фосфатная пленка с высокой степенью сплошности, обладающая высокими прочностными и адгезионными свойствами, которые сохраняются в течение длительного времени даже после прекращения подачи композиции в воду.
Фосфатная пленка, во-первых, предотвращает попадание питательных веществ в биопленку со стороны труб, во-вторых, препятствует закреплению биопленки на поверхностях труб, а в-третьих, длинноцепочечные фосфат-анионы заявляемой композиции препятствуют слипанию питательных веществ, что замедляет процесс образования биопленки. При этом наличие катионов цинка в композиции обеспечивает уничтожение микроорганизмов биопленки за счет их высоких биоцидных свойств.
Для обоснования защиты поверхностей систем водоснабжения и водоотведения от образования на них биопленки были проведены нижеследующие эксперименты.
Отрезки пластиковых гофрированных труб длиной по 1 м подсоединяли одной стороной к кухонной раковине, а другой - к сливной трубе. Через отрезок гофрированной трубы пропускали воду в течение 1 месяца.
К крану с проточной водой подсоединяли контейнер с композицией, создавая условия по ее растворимости с концентрацией, равной 8 мг/дм3. В каждой серии эксперимента количество сливной воды, пошедшей на хозяйственные нужды (мытье посуды, овощей и т.п.), попадающей в пластиковую трубу, составляло около 500 дм3 за один месяц.
Чтобы оценить прочность фосфатной пленки, через 1 месяц контейнер с композицией отсоединяли и пропускали сливную воду еще в течение 1 месяца. После этого пластиковую трубу снимали, разрезали ее вдоль, собирали накопившуюся биопленку, взвешивали ее, осматривали внутреннюю поверхность трубы, проводили органолептический анализ биопленки-слизи и химический анализ на содержание в ней фенолов. Аналогичные испытания были проведены для композиции-прототипа, а также для необработанной композицией воды.
Содержание фенолов в биопленке определяли фотометрическим методом, основаннЫм на способности фенолов давать с производными антипирина диазосоединения, окрашенные вкрасный цвет. В качестве окислителя использовали гексацианоферрат(III) калия. Предел обнаружения фенолов и их производных по данному методу составляет 0,001 мг/1 г биопленки. Результаты испытаний приведены в таблице 6.
| Таблица 6 | |||||
| Номер состава композиции | Масса биопленки, г | Органолептические характеристики биопленки | Содержание фенолов в биопленке, мг/г | Состояние фосфатной пленки после испытаний | |
| 1 | Заявляемая композиция | 18,5 | Незначительное количество светло-серой массы с едва заметным запахом | Не обнаружены | Пленка тонкая, сплошная |
| 2 | 18,0 | ||||
| 3 | 17,0 | ||||
| 6 | 14,3 | ||||
| 7 | 14,1 | ||||
| 8 | 13,9 | ||||
| 11 | 15,4 | ||||
| 12 | 15,0 | ||||
| 13 | 13,0 | ||||
| 16 | прототип | 136,0 | Темно-серая, слизистая масса с неприятным запахом | 0,005 | Сплошность пленки нарушена (трещины и отслоения) |
| - | Вода без обработки композицией | 489,0 | Темная слизистая масса с очень неприятным запахом |
0,1 | - |
Из результатов, представленных в таблице 6 можно сделать следующие выводы:
- заявляемая композиция образует тонкую, эластичную фосфатную пленку с высокой степенью сплошности, которая предотвращает образование биопленки на поверхности систем водоснабжения и водоотведения и сохраняет свое действие после прекращения подачи композиции в воду не менее одного месяца, о чем свидетельствует отсутствие фенолов в составе отложений после испытаний;
- фосфатная пленка, созданная композицией-прототипом в течение первого месяца испытаний, снижает свои защитные свойства, о чем свидетельствует появление фенолов в составе отложений после прекращения ее подачи в сливную воду в течение второго месяца испытаний.
На основании вышеизложенного, использование заявляемой композиции в системах водоснабжения и водоотведения обеспечивает их комплексную защиту от коррозии, солеотложений (накипи) и образования биопленки, а также позволяет значительно повысить качество обрабатываемой воды, сохраняя при этом ее исходный минеральный состав.
Claims (1)
- Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения, содержащая фосфаты натрия общей формулы xNa2O·yP2O5·zH2O, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дигидрофосфат кальция и нитрат цинка, а в качестве фосфатов натрия общей формулы xNa2O·yP2O5·zH2O - триполифосфат натрия и/или дигидрофосфат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
триполифосфат натрия и/или дигидрофосфат натрия (в пересчете на оксид натрия) 53,00-73,00 дигидрофосфат кальция (в пересчете на оксид кальция) 26,65-44,00 нитрат цинка (в пересчете на оксид цинка) 0,35-3,00
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146323/02A RU2535891C1 (ru) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146323/02A RU2535891C1 (ru) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2535891C1 true RU2535891C1 (ru) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013146323/02A RU2535891C1 (ru) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2535891C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2634109C1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Защитная композиция |
| US11186913B2 (en) | 2015-11-04 | 2021-11-30 | Illinois Tool Works | Corrosion inhibitor and water conditioning agent |
| RU2763494C1 (ru) * | 2020-10-26 | 2021-12-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», | Композиция для обработки подпиточной воды в централизованных системах теплоснабжения |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4105406A (en) * | 1976-12-30 | 1978-08-08 | Murray W Bruce | Method of inhibiting corrosion using a hexametaphosphate and a phosphate buffer |
| RU2149219C1 (ru) * | 1998-07-20 | 2000-05-20 | Открытое акционерное общество "МАСТ" ("Магнитогорское стекло") | Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и способ ее приготовления |
| RU2303084C1 (ru) * | 2006-07-03 | 2007-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения |
-
2013
- 2013-10-16 RU RU2013146323/02A patent/RU2535891C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4105406A (en) * | 1976-12-30 | 1978-08-08 | Murray W Bruce | Method of inhibiting corrosion using a hexametaphosphate and a phosphate buffer |
| RU2149219C1 (ru) * | 1998-07-20 | 2000-05-20 | Открытое акционерное общество "МАСТ" ("Магнитогорское стекло") | Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и способ ее приготовления |
| RU2303084C1 (ru) * | 2006-07-03 | 2007-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11186913B2 (en) | 2015-11-04 | 2021-11-30 | Illinois Tool Works | Corrosion inhibitor and water conditioning agent |
| RU2634109C1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Защитная композиция |
| RU2763494C1 (ru) * | 2020-10-26 | 2021-12-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», | Композиция для обработки подпиточной воды в централизованных системах теплоснабжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11655167B2 (en) | Methods for eradicating biofilms from plumbing systems | |
| Chien et al. | Control of biological growth in recirculating cooling systems using treated secondary effluent as makeup water with monochloramine | |
| RU2535891C1 (ru) | Композиция для защиты систем водоснабжения и водоотведения | |
| CN102358875B (zh) | 一种食品工业容器用酸性清洗剂 | |
| CN101574087A (zh) | 一种丙酸聚六亚甲基胍消毒剂及其制备方法 | |
| TW201144235A (en) | Process for treatment of ship ballast water | |
| Engwa et al. | Physicochemical and microbial analysis of portable water sources in Enugu Metropolis | |
| Li et al. | Changes in physicochemical properties and bactericidal efficiency of acidic electrolyzed water ice and available chlorine decay kinetics during storage | |
| Tsytlishvili et al. | Research of modern technologies of wastewater treatment of food products combined with ozonation and hydrogen peroxide | |
| US20160066580A1 (en) | Antimicrobial surface treatment | |
| Eng et al. | The effects of chlorinated water on polyethylene pipes | |
| CN101660162B (zh) | 一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂及其使用方法 | |
| JP2013202484A (ja) | 開放循環冷却水系の処理方法 | |
| CN109592800A (zh) | 一种管道除垢防锈剂及其制备方法 | |
| CN105191934A (zh) | 消毒液、含消毒液的无纺布及其制备方法和应用 | |
| RU2303084C1 (ru) | Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения | |
| RU2634109C1 (ru) | Защитная композиция | |
| ES2593459T3 (es) | Composición multifunción para el tratamiento de desinfección del agua y utilización de esta composición | |
| Zhang et al. | Abatement of sulfide generation in sewage by glutaraldehyde supplementation and the impact on the activated sludge accordingly | |
| RU2409523C2 (ru) | Способ предотвращения солеотложений, коррозии и биообрастаний в системах водоснабжения | |
| CN105417738B (zh) | 一种用于输卤管道的防垢剂及其制备方法 | |
| Diana et al. | Antimicrobial Action of Recycled Copper, Brass and Bronze Shavings for Wastewater Treatment. | |
| Chris-Otubor et al. | Evaluation of some industrial effluents in Jos metropolis, Plateau State, Nigeria | |
| Alwan | Occurrence and Risk Assessment of Trihalomethans in Al-Hilla Drinking Water Plant | |
| CN109536967A (zh) | 一种奥氏体不锈钢应力腐蚀抑制剂及其制备方法 |