Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов

Авторы патента:

C02F1/44 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01D65/06 - с использованием специальных моющих составов

Владельцы патента RU 2636712:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" (RU)

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано при процессах разделения, концентрирования и очистки компонентов сточных вод и технологических жидких смесей. Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов включает в себя 3 этапа промывки: травлением, грубой щелочной очисткой и тонкой щелочной очисткой, раствор травления содержит 2,55 мас.% ИДЯК; раствор для грубой щелочной очистки содержит 1,275 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10; раствор для тонкой щелочной очистки содержит 1 мас.% жидкого чистящего препарата Kleen™ МСТ511, 0,64 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10. Технический результат - повышение качества очистки фильтров с помощью растворов на основе экологически безопасного комплексона с высокими комплексообразующими характеристиками. 1 табл.

Известно изобретение, в котором восстановление эксплуатационных свойств фильтров осуществляется с помощью моющего средства, содержащего минеральные кислоты, под действием которых коррозируют металлические части оборудования (RU 2094103, опубл. 27.10.1997). Кроме того, минеральные кислоты оказывают вредное воздействие на окружающую среду, а органические кислоты малоэффективны, т.к. не обладают достаточными комплексообразующими свойствами.

В другом аналоге (RU 2564033, опубл. 12.07.2011) применяется моющее средство, содержащее ПАВ и лимонную кислоту в качестве структурообразователя и комплексообразующего соединения.

Недостатком этого аналога является то, что комплексы лимонной кислоты с металлами имеют невысокую устойчивость (lgK_CaL=1,15; lgK_MgL=0,84; lgK_ZnL=1,25 [Ю.Ю. Лурье. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979, с. 346]).

Наиболее близким аналогом, прототипом, является патент (CN 102294174, опубл. 12.06.2013), в котором очистка фильтров осуществляется в 4 этапа. На 1 этапе для травления осадков применяется моющий состав на основе лимонной кислоты, на 2 и 3 этапах (грубой и тонкой очистки соответственно) применяется щелочной раствор комплексона динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) в присутствии синтетического моющего средства ОП-10 с последующим четвертым этапом стерилизации.

К недостаткам прототипа относится применение лимонной кислоты в качестве комплексообразователя, имеющего невысокую устойчивость комплексов металлов (аналогично критике аналога по патенту RU 2564033, 12.07.2011). Кроме того, в рецептуре моющего средства используется динатриевая соль ЭДТА, загрязняющая окружающую среду. Капаруллина Е.Н. с сотрудниками делают заключение, что накопление заметных количеств ЭДТА в окружающей среде создает серьезные экологические проблемы [Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, В.А. Ежов, Ю.А. Троценко. Прикл. биохимия и микробиология, 2012, 48, 4, 437]. Этими же авторами приводится информация о том, что концентрация ЭДТА в реках Европы достигает 100 мг/л, в грунтовых водах США концентрация этого поллютанта колеблется в пределах 1-72 мг/л. Японские исследователи обнаружили в образцах морской воды содержание ЭДТА от 0,3 до 3,0 мкг/л [Т. Kemmei, S. Kodama, Н. Fujishima, А. Yamamoto, Y. Inoue, K. Hayakawa. Analit. Chim. Acta, 2012, 709, 54]. В трудах института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН [Т.Н. Кувичкина, Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко, А.Н. Решетилов. Прикл. биохимия и микробиология, 2012, 48, 6, 626; Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко. Прикл. биохимия и микробиология, 2011, 47, 5, 508] отмечается, что комплексы ЭДТА с металлами характеризуются токсическим эффектом по отношению к водным организмам, показано летальное действие комплексонатов даже в низких концентрациях (<100 мкМ) на почках крыс, кроме того, в цитируемых источниках показано, что ЭДТА оказывает неблагоприятное воздействие на размножение и развитие млекопитающих.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка экологически безопасного высокоэффективного состава для очистки фильтров.

Данная задача решается за счет того, что в способе химической очистки фильтров обратного осмоса водными растворами экологически безопасных комплексонов, включающем в себя 3 этапа промывки: травлением, грубой щелочной очисткой и тонкой щелочной очисткой, раствор травления содержит 2,55 мас.% ИДЯК; раствор для грубой щелочной очистки содержит 1,275 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10; раствор для тонкой щелочной очистки содержит 1 мас.% жидкого чистящего препарата Kleen™ МСТ511, 0,64 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение качества очистки фильтров с помощью растворов на основе экологически безопасного комплексона с высокими комплексообразующими характеристиками.

Создание эффективного способа очистки фильтрующих элементов обеспечивается с помощью растворов, содержащих в своем составе сильные экологически безопасные комплексообразующие вещества, не оказывающие негативного влияния отработанного раствора на окружающую среду. В качестве такого сильного экологически безопасного комплексообразующего вещества предлагается использование динатриевой соли иминодиянтарной кислоты (ИДЯК). Этот комплексон, проявляя высокие комплексообразующие свойства как со щелочноземельными металлами [Малахаев Е.Д., Никольский В.М, Горелов И.П. Синтез и комплексообразующие свойства комплексонов производных дикарбоновых кислот. IV. Иминодиянтарная кислота. Журн. общей химии. 1978, 11, 2601 - 2604], так и с другими металлами [Толкачева Л.Н., Никольский В.М. Термодинамические характеристики образования комплексов иона Al³⁺ с иминодиянтарной кислотой в водных растворах. Журн. физической химии. 2012, 3, 466-469], в условиях природных сбросов разлагается на составляющие аминокислоты и не загрязняет окружающую среду [Sirpa Metsarinne, Tuula Tuhkanen, Reijo Aksela. Photodegradation of hylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range. Chemosphere, 45. 2001. P.949-955; Толкачева Л.Н., Никольский B.M. Константы образования и состав комплексов Ga³⁺ и In³⁺ с иминодиянтарной кислотой в водных растворах по данным потенциометрии. Журнал физической химии, 2013, Т. 87, №9, С. 1513-1517].

Технический результат очистки фильтрующих элементов достигается благодаря замене в рецептуре лимонной кислоты и не разлагающейся в природной среде ЭДТА на экологически безопасный комплексон ИДЯК.

В качестве действующего раствора в заявленном изобретении используют водный раствор, содержащий следующие компоненты, мас.%:

- для 1 этапа очистки. В 100 кг раствора содержится 2,55 кг динатриевой соли ИДЯК;

- для 2 этапа очистки. В 100 кг раствора содержится 1,275 кг динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 кг ОП-10, который представляет собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена и применяется в качестве смачивающих и эмульсирующих поверхностно-активных веществ [ГОСТ 8433-81 «Вещества вспомогательные ОП-7 и ОП-10. Технические условия];

- для 3 этапа очистки. В 100 кг раствора содержится 1 кг жидкого чистящего препарата Kleen™ МСТ511, который представляет собой препарат, разработанный для удаления органических веществ, ила и других отложений [http://purewaterindia.com/pdf/RO%20Chemicals/MCT%20511%20-%20Cleaner.pdf], а также 0,64 кг динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 кг ОП-10.

Реализация предложенного способа иллюстрируется следующим примером.

Пример травления (1 этап). Для химической промывки фильтров обратного осмоса готовится 4,7 м³ раствора, содержащего 120 кг динатриевой соли ИДЯК, который пропускается через фильтр в течение 15 минут по замкнутому контуру, что обеспечивает установление рН раствора в конце циркуляции в интервале 2,0-2,4. Затем раствор циркулирует по замкнутому контуру при комнатной температуре. Каждые полчаса осуществляется контроль рН раствора до тех пор, пока не стабилизируется кислотность среды.

Пример грубой щелочной очистки (2 этап). Готовится и пропускается через фильтр по замкнутому контуру нагретый до 35°С раствор, в объеме 4,7 м³ которого содержится 60 кг динатриевой соли ИДЯК и 6 кг ОП-10. Время циркуляции 2 часа при температуре раствора 35°С, что обеспечивает в конце промывки стабилизацию значения рН на уровне 11,5±0,3.

Пример тонкой щелочной очистки (3 этап). Готовится и пропускается через фильтр по замкнутому контуру раствор, в объеме 4,7 м³ которого содержится 50 кг Kleen™ МСТ511, 30 кг динатриевой соли ИДЯК и 6 кг ОП-10. Время циркуляции 2 часа при комнатной температуре.

Разработан экологически безопасный высокоэффективный состав для очистки фильтров на основе ИДЯК, проявляющей высокую комплексообразующую способность.

Способ химической очистки фильтров обратного осмоса водными растворами экологически безопасных комплексонов, включающий в себя 3 этапа промывки: травлением, грубой щелочной очисткой и тонкой щелочной очисткой, отличающийся тем, что раствор травления содержит 2,55 мас.% ИДЯК; раствор для грубой щелочной очистки содержит 1,275 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10; раствор для тонкой щелочной очистки содержит 1 мас.% жидкого чистящего препарата Kleen™ МСТ511, 0,64 мас.% динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас.% ОП-10.

Группа изобретений может быть использована для биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора в системе аэротенк-вторичный отстойник.

Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды // 2636505

Изобретение относится к электрохимической очистке воды или водных растворов. Электролизер для очистки и обеззараживания воды содержит вертикально установленные в диэлектрических втулках, коаксиально расположенные по отношению друг к другу цилиндрические электроды и коаксиально расположенные между электродами две микропористые диафрагмы, образующие в межэлектродном пространстве наружную электродную камеру, внутреннюю электродную камеру и среднюю междиафрагменную камеру.

Система и способ очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля // 2636497

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания.

Ячейка для электролиза жидкости // 2636483

Изобретение относится к системе, аппарату и способу электролиза жидкостей, в частности солесодержащей воды, для создания полезных композиций и может быть использовано для получения напитков.

Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция // 2636082

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки отходящих хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком.

Способ фотохимической очистки воды и устройство для его осуществления // 2636076

Изобретение относится к водоподготовке. Способ фотохимической очистки воды включает процесс усиленного окисления загрязнений с использованием озона и ультрафиолетового излучения - фотолитического озонирования в гетерогенной системе вода - озонокислородная смесь.

Способ получения электроактивированных водных растворов солей натрия // 2635618

Изобретение относится к технологии электрообработки водных растворов солей и может быть использовано для получения электроактивированных растворов. Способ включает электрообработку исходного раствора соли нитрита натрия с концентрацией 0,5-1,0 г/л на установке с непроточным электролизером при плотности тока 0,04-0,07 А/см2 с удельным количеством электричества 0,10-0,15 А/ч на 1 л католита и анолита с рН 11,5-12,5, ОВП -300-(-700) мВ и анолита с рН 2-3, ОВП +450 – (+550) мВ.

Способ подготовки пластовых вод для поддержания пластового давления и способ поддержания пластового давления нефтяных залежей // 2635418

Настоящее изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к подготовке пластовых вод для поддержания пластового давления нефтяных залежей. Способ подготовки пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных залежей девона и/или нижнего карбона и залежей среднего и/или верхнего карбона содержит этапы, на которых: добывают водогазонефтяную смесь – ВГНС из залежей девона и/или нижнего карбона, а также из залежей среднего и/или верхнего карбона, осуществляют извлечение нефти из указанной ВГНС и извлечение из нее нефти, полученные в результате этого пластовые воды залежей девона и/или нижнего карбона, содержащие ионы двухвалентного железа, смешивают с полученными в результате этого пластовыми водами залежей среднего и/или верхнего карбона, содержащими сероводород, добавляют по меньшей мере один коагулянт в смешанные пластовые воды для укрупнения частиц мелкодисперсной взвеси сульфида железа, образовавшегося в результате указанного смешивания, осуществляют очистку смешанных пластовых вод от взвеси сульфида железа и подают очищенную смесь пластовых вод в указанную систему поддержания пластового давления для закачки в нагнетательные скважины, эксплуатирующие залежи девона и/или нижнего карбона, а также залежи среднего и/или верхнего карбона.

Способ получения электроактивированных водных растворов солей // 2635131

Изобретение относится к технике электрообработки водных растворов солей и может быть использовано для получения электроактивированных растворов. Способ получения электроактивированных водных растворов солей включает обработку водных растворов NaCl, KCl, Na2SO4, CH3COONa и аскорбиновой кислоты в концентрациях 0,5-2 г/л и 0,1-0,3 г/л соответственно.

Система для очистки сточных вод // 2635129

Изобретение относится к комбинированной обработке и обеззараживанию воды и может быть использовано для очистки сильнозагрязненных сточных, фекальных и бытовых, природных вод из открытых и подземных источников.

Способ удаления и уменьшения образования твердых отложений // 2556665

Изобретение относится к способам предотвращения образования солевых отложений в технологических системах. Способ характеризуется добавлением в систему триметилглицин гидрохлорида в количестве от 0,8 до 10 млн-1.

Способ удаления отложений и биозагрязнений из мембранных элементов // 2545280

Изобретение относится к области водоподготовки и водоочистки, а именно к оборудованию, используемому в мембранных установках, работающих на основе рулонных обратноосмотических или нанофильтрационных мембран.

Способ регенерации ультрафильтрационных керамических мембранных элементов, используемых в технологии производства творога детского методом ультрафильтрации // 2544701

Изобретение относится к способам регенерации ультрафильтрационных керамических мембранных элементов, используемых в молочной промышленности для производства творога.

Способ регенерации ультрафильтрационных мембранных элементов // 2362614

Изобретение относится к рыбной промышленности, а именно к способам регенерации ультрафильтрационных керамических мембранных элементов после концентрирования рыбного подпрессового бульона, и может быть использовано при производстве концентрата рыбного белка из рыбного подпрессового бульона способом ультрафильтрации.

Способ очистки оборудования и фильтров // 2321441

Изобретение относится к способу очистки оборудования. .

Способ очистки мембран с селективной проницаемостью // 2119379

Изобретение относится к способам очистки обратноосмотических мембран, используемых для обессоливания природных и техногенных вод в медицине, коммунальном хозяйстве и электронный технике методом обратного осмоса.

Способ восстановления эксплуатационных свойств трубчатых ультрафильтров // 2094103

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано при процессах разделения, концентрирования и очистки компонентов сточных вод и технологических жидких смесей, в частности, содержащих металлические мыла, методом ультра- и микрофильтрации с применением фильтрующих элементов трубчатой формы.

Способ разделения устойчивых водомасляных эмульсий методом ультрафильтрации // 2062641

Изобретение относится к процессам разделения устойчивых водомасляных эмульсий (ВМЭ), например смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). .

Способ разделения водомасляных эмульсий ультрафильтрацией // 2050178

Изобретение относится к разделению жидких сред методом ультрафильтрации, преимущественно водомасляных эмульсий, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Мембранная установка // 2046003

Изобретение относится к установкам для проведения процессов мембранного разделения и может быть использовано для обработки сточных вод, концентрирования растворов, получения обессоленной воды в химической, пищевой и других областях промышленности.

Аппарат для фильтрации жидкостей // 2636723

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов, например, в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств. Аппарат для фильтрации жидкостей содержит цилиндрический корпус, днище, крышку с резьбовым отверстием для отвода фильтрата, установленную внутри корпуса центральную распределительно-стяжную трубу со сквозными отверстиями и с перегородкой, трубчатые фильтрующие элементы, концентрично расположенные вокруг центральной распределительно-стяжной трубы, кольцевую чашку для заглушки свободных концов трубчатых фильтрующих элементов и трубную решетку для фиксации трубчатых фильтрующих элементов, обечайку для адсорбента, расположенную между трубной решеткой и крышкой, с возможностью ее демонтажа, разъемную на расстоянии высоты обечайки распределительно-стяжную трубу для установки дополнительного патрубка. Технический результат: повышение технологичности изготовления аппарата за счет упрощения его конструкции, возможность быстрой сборки и разборки и комбинирования фильтрующих элементов в зависимости от требований к конечному продукту. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.