Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов

Способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов

Реферат

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.

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.