Реагент для обработки воды, способ его получения и способ его использования

 

Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано при подготовке технической и хозяйственной-питьевой воды. Сущность изобретения: в качестве реагента используют полидиметилдиаллиламмонийфосфат с молекулярной массой 30 - 300 тыс. у. е. и степенью полидисперсности 1,0 - 2,0. Для получения реагента к водному раствору полидиметилдиаллиламмонийхлорида и солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония добавляют реагент, диссоциирующий в воде с образованием фосфатиона. При реализации реагента его добавляют в виде 0,1 - 3,0%-ного водного раствора в количестве 0,1 - 2,7 мг/л в обрабатываемую воду. 3 с. и 4 з. п. ф - лы, 2 табл.

Изобретение относится к водообработке и может быть реализовано при использовании воды в технических и бытовых целях, при транспортировке воды по трубопроводам, а также в системах оборотного и бурового водоснабжения.

Все известные в настоящее время реагенты водоподготовки действуют избирательно, т.е. предохраняют поверхности, контактирующие с водой или от коррозии, или от отложения солей или накипи, или стабилизируют воду. Возможно совмещение двух функций, например, ингибирование коррозии и солеотложения, но в этом случае вода становится пригодной только для технических целей, так называемая "оборотная вода".

Известен ингибитор солеотложения диэтилтиокарбамоилтиометилфосфоновая кислота, которую добавляют в воду в количестве 5-20 мг/л [1] Недостатком данного решения является однофакторное действие (ингибирование только солеотложения), а также невозможность использования в системах хозяйственно-питьевой воды.

Известен также водоумягчитель на основе полифосфатных гранул. В основном, в состав гранул входит полифосфат натрия.

Указанный водоумягчитель приводит только к уменьшению содержания солей, придающих жесткость воде. Кроме того, полифосфат натрия не рекомендуется для использования при обработке хозяйственно-питьевой воды и в последнее время существует тенденция снижения его применения в технике и быту.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению является ингибитор накипи и коррозии [2] В качестве ингибитора коррозии и накипи используют полифосфорную кислоту. Для получения ингибитора медленно добавляют в щелочную среду ортофосфорную кислоту. При использовании ингибитора в воду, содержащую ионы кальция, карбонат и бикарбонат-ионы добавляют ингибитор в количестве 0,1-100 млн^-1.

Недостатками этого решения является узкая область применения (только для воды с указанным примесным составом), узкая направленность ингибирование коррозии и накипи, невозможность использования в хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Цель изобретения создание реагента для водоподготовки, позволяющего уменьшить коррозию, солеотложение и накипеобразование, а также увеличить стабильность воды.

Цель достигается тем, что используют органический полимер диметилдиаллил- аммонийфосфат (ПДМДААФ) с молекулярной массой 30-300 тыс. у.е. и степенью полидисперсности 1,0-2,0. Для получения реагента обрабатывают раствор полидиметилдиаллиламмонийхлорида (ПДМДААХ) в водном растворе солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония с характеристической вязкостью 0,1-3,8 д/лг реагентом, диссоциирующим в воде с образованием фосфат-иона при рН водной среды 7,0-8,5. В качестве солей металлов преимущественно используют соли натрия, калия и магния. В качестве реагента, диссоциирующего в воде с образованием фосфат-иона, преимущественно используют эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов, или соли ортофосфорной кислоты и саму ортофосфорную кислоту. При реализации реагента в воду добавляют ПДМДААФ в количестве 0,1-2,7 мг/л в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора.

Изобретение отличается от прототипа следующим: в качестве реагента обработки воды используют органический полимер ПДМДААФ с молекулярной массой 30-300 тыс.у.е. и степенью полидисперсности 1,0-3,0; в качестве исходного реагента используют раствор ПДМДААХ в водном растворе солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония, с характеристической вязкостью 0,1-3,8 дл/г, обработку проводят при рН 7,6-8,5; преимущественно в качестве катионов металлов первой и второй групп используют натрий, калий или магний; преимущественно в качестве реагента, диссоциирующего с образованием фосфат-иона, используют соли ортофосфорной кислоты, эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов или Н₃РО₄; в воду добавляют ПДМДААФ в количестве 0,1-2,7 мг/л, в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора.

Все признаки изобретения определены на основе экспериментальных данных.

Из опыта экспериментальной работы следует, что на достижение поставленной цели не оказывает влияние степень замещения при фосфат-ионе. Моно-, ди- и тризамещенные фосфаты могут практически с одинаковым успехом быть использованы для достижения цели, если их молекулярная масса 30-300 тыс.у.е. а степень полидисперности составляет 1,0-2,0.

Соответствие ПДМДААФа вышеуказанным массовым характеристикам обеспечивается способом получения (синтеза), представляющего собой один из объектов изобретения.

Для получения полимера с указанными характеристиками используют следующую технологию.

В водный раствор солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония, добавляют ПДМДААХ с получением раствора с характеристической вязкостью 0,1-3,8 дл/л. При комнатной температуре медленно добавляют реагент, диссоциирующий в воде с образованием фосфатиона. При этом известными способами поддерживают рН раствора 7,0-8,5. Полученный в результате реакции ПДМДААФ может быть очищен посредством переосаждения. В качестве катионов солей преимущественно используют натрий, калий или магний, в качестве анионов фосфаты, хлориды или нитраты. В качестве реагентов, диссоциирующих в воде с образованием фосфатиона, преимущественно используют ортофосфорную кислоту, соли ортофосфорной кислоты, эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов.

Получение ПДМДААФа покажем на примере реакции ПДМДААХ и тринатрийфосфата. К 400г 40%-ного водного раствора ПДМДААХ с добавкой 20% хлорида натрия с характеристической вязкостью 0,55 дл/г по каплям добавляют 200 мл 20%-ного раствора тринатрийфосфата. Затем смесь перемешивают, осаждают в ацетоне полученный ПДМДААФ. Продукт очищают посредством переосаждения. Полученный ПДМДААФ имеет молекулярную массу 45 тыс.у.е. и степень полидисперсности 1,1.

Для реализации ПДМДААФа в качестве реагента для обработки воды его вводят в обрабатываемую воду в количестве 0,1-2,7 мг/л в виде 0,1-3,0%-ного водного раствора.

Реагент может быть использован для обработки технической (в том числе и оборотной воды) и хозяйственно-питьевой. Испытания подтвердили нетоксичность реагента для человека и животных.

Проверку ингибирующих свойств реагента к предотвращению солеотложения, т. е. к образованию накипи (табл.1) и коррозии (табл.2) проводят по стандартным методикам.

Формула изобретения

1. Реагент для обработки воды, представляющий собой водорастворимое фосфорсодержащее соединение, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого фосфорсодержащего соединения использован диметилдиаллиламмоний фосфат с мол. м. 30 300 тыс.у.е. и степенью полидисперсности 1,0 2,0.

2. Способ получения реагента для обработки воды, включающий обработку водного раствора исходного компонента реагентом, диссоциирующим в воде с образованием фосфатиона, отличающийся тем, что в качестве водного раствора исходного компонента используют раствор полидиметилдиаллиламмонийхлорида в водном растворе солей металлов главных подгрупп первой и второй групп, а также аммония с характеристической вязкостью 0,1 3,8 дл/г, а обработку реагентом проводят при pH 7,0 8,5.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве реагента, диссоциирующего с образованием фосфатиона, используют соли ортофосфорной кислоты.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве реагента, диссоциирующего с образованием фосфатиона, используют эфиры ортофосфорной кислоты и низших спиртов.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве катионов солей используют натрий, или калий, или магний.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве анионов солей используют хлориды, или фосфиты, или нитраты.

7. Способ использования реагента для обработки воды, включающий введение реагента в обрабатываемую воду, отличающийся тем, что в качестве реагента используют диметилдиаллиламмонийфосфат в количестве 0,1 2,7 мг/л в виде 0,1 3,0%-ного водного раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1