6. Обескремнивание воды анионитами

Сильно и среднеосновные аниониты в ОН^- форме способны сорбировать кремниевую кислоту из растворов, не содержащих анионов сильных кислот и углекислоты.

Т.к Н₂SiO₃ является слабой, то слабоосновные аниониты кремниевую кислоту не сорбируют.

Поэтому при необходимости удаления SiO₃^2- из воды приходится применять многоступенчатые схемы: сначала удаляют анионы сильных кислот на слабоосновном анионите I ступени.

Затем на сильноосновном фильтре II ступени удаляется кремниевая кислота. Этот фильтр регенерируется едким Na, который является дорогим.

Кроме того, этот метод оказался не эффективным из-за частой замены сильноосновного анионита, у которого кремнеёмкость считается до 50% после 2-х -3-х лет эксплуатации.

Поэтому наибольший интерес представляет фторидный метод. С помощью этого метода вода обескремнивается дешёвой содой (Na₂CO₃).

Как осуществляется данный метод?

При соприкосновении обескремнивоемой воды с (NaF) – фтористым натрием или кальцием (СаF) происходит обогащение обрабатываемой воды фтористоводородной кислотой, которая после соприкосновения с кремниевой кислотой превращается в сильную кремнефтористоводородную кислоту, т.е. происходит следующая реакция:

Н₂SiO₃ + 6HF → Н₂SiF₆ + 3H₂O

Н₂SiF₆ сорбируется слабоосновным анионитом

2[Aн]CO₃ + Н₂SiF₆ → [Aн]₂SiF₆ + Н₂CO₃

В отработанный реагентный раствор, содержащий Н₂SiF₆, добавляется NH₄OH (аммиак) или углекислый аммоний (NH)₂CO₃.

При этом в результате гидролиза Н₂SiF₆ кремниевая кислота выпадает в осадок и отфильтровывается.

А фтор может быть утилизирован и использован повторно.

Выбор метода обескремнивания воды определяется необходимой глубиной удаления кремниевой кислоты.

Применение полифосфатов для борьбы с коррозией и зарастанием водопроводных труб

В качестве реагента используют гексаметафосфат Na.

В водном растворе ГМФ Na диссоциирует по уравнению:

Na₂[Na₄(PO₃)₆] ^→_← 2Na⁺ + [Na₄(PO₃)₆]^2-

При растворении ГМФ Na в природных водах, содержащих Са²⁺ и Mg²⁺ и

1. при избытке ГМФ Na по отношению к этим ионам происходит образование растворимых комплексных соединений:

Na₂[Сa₂(PO₃)₆], Na₂[Mg₂(PO₃)₆], Na₂[Fe₂(PO₃)₆], Na₂[Me₂(PO₃)₆]

2. если в воде нет избытка ГМФ Na по отношению к этим ионам, то происходит образование малорастворимых соединений типа: Ме[Ме₂(PO₃)₆], Са[Сa₂(PO₃)₆], в котором все остальные атомы Na замещены на кальций.

Механизм действия ГМФ Na как замедлителя коррозии является следующим:

При добавлении к природным водам ГМФ Na с недостатком, по отношению к поливалентным ионам, то образуется малорастворимое соединение Ме[Ме₂(PO₃)₆] и в первую очередь обр-ся Са[Сa₂(PO₃)₆].

ГМФ вводится в воду в таком количестве.

Эти малорастворимые соединения входят в состав коррозионных отложений, сорбируются ими и накапливаются в них в количествах пропорциональных количеству коррозионных отложений.

В конечном счёте, это приводит к уплотнению коррозионных отложений и делает их малопроницаемыми. Таким образом, происходит образование защитной метафосфатной плёнки и процесс коррозии подавляется.

А сами коррозионные отложения без защитной метафосфатной плёнки являются рыхлыми и полностью прекратить процесс коррозии не могут.

Дозу ГМФ Na (в пересчёте на Р₂О₅) добавляют до 70 мг на каждый мг-экв содержащихся в воде поливалентных катионов Ca, Mg, Fe.

Если доза ГМФ будет больше указанного количества, то может происходить образование растворимых соединений Nа₂[Me₂(PO₃)₆], и коррозия при этом может несколько усиливаться.

Однако после того как вода обогатится достаточным количеством Fe для образования малорастворимых соединений – процесс коррозии прекратится.

Обработку воды ГМФ производят следующим образом:

При пуске в эксплуатацию водопровода или разводящей водопроводной сети целесообразно сразу же сформировать защитную метафосфатную плёнку, не допуская образования на стенках труб бугристых коррозионных отложений.

Для этого трубы на несколько суток заполняют раствором ГМФ Na с концентрацией 100 мг/л Р₂О₅.

После промывки трубопроводов с водой концентрацией 5-10 мл/г Р₂О₅ система эксплуатируется.

В процессе эксплуатации необходимо проводить наблюдение за состоянием метафосфатной плёнки и при необходимости её наращивать, добавляя в воду 5-10 мг/л Р₂О₅.

ГМФ Na при добавлении его к воде кроме замедления процессов коррозии обладает способностью предотвращать зарастание труб СаСО₃, если вода имеет положительный индекс насыщения.

Это объясняется тем, что на микрокристаллах СаСО₃ образуется адсорбционная плёнка метафосфатных соединений, что затрудняет дальнейший рост микрокристаллов и весь процесс кристаллизации СаСО₃.

Для предотвращения зарастания водопроводных труб СаСО₃ требуется дозы ГМФ 1-2 мг/л Р₂О₅. Такие малые дозы ГМФ объясняются тем, что метафосфатные соединения расходуются только на создание тонкого адсорбционного слоя на микрокристаллах СаСО₃, а на не полное растворение этих кристаллов.

В заключение этого раздела отметим, что концентрационные растворы ГМФ агрессивны по отношению к большинству металлов, так как способны образовывать с ними растворимые комплексные соединения.

Поэтому баки, мешалки, дозаторы, трубопроводы и другие элементы установок, соприкасающиеся с раствором ГМФ Na, должны быть выполнены из материалов устойчивых против действия этого раствора.

Взамен ГМФ можно применять триполифосфат.