Антискаланты (ингибиторы солеотложений)

Наименование этой группы реагентов происходит от английского слова scale, значение которого в физической химии переводится как «накипь» («чешуя», «осадок») на какой-либо поверхности, например теплообменника или мембраны. Отрицание «анти» означает, что мы говорим о реагентах, которые препятствуют возникновению отложений на поверхностях технологического оборудования. Чаще всего природу накипи составляют соли жесткости воды (карбонаты, сульфаты и другие малорастворимые соли).
 
На сегодняшний день наша компания предлагает широкий спектр антискалантов для мембранных технологий (ультрафильтрации – UF, нанофильтрации – NF и обратного осмоса – RO), обеспечивающих нормальную эксплуатацию мембранных установок в любых реальных технологических условиях. Мы предлагаем антискаланты собственного производства под маркой «АКВА-ИС», разработанные при техническом и научном сотрудничестве с кафедрой коллоидной химии Санкт-Петербургского технологического университета (д.х.н., профессор, действительный член РАЕН Наумов В.Н.). 
 
Антискаланты серии «АКВА-ИС» дозируются в исходную воду перед системами нанофильтрации (NF) и обратного осмоса (RO). Эти продукты относятся к пороговым ингибиторам (threshold effect), высокоэффективны против осадков различного происхождения, служат для увеличения времени работы (пробега) мембран между циклами регенерации. 
 
Антискаланты «АКВА-ИС» позволяют успешно эксплуатировать мембранные установки с любым типом мембран в широком диапазоне качественных характеристик исходной воды, они полностью сертифицированы для применения в ЕАЭС, в том числе для производства воды питьевого качества. Все антискаланты серии «АКВА-ИС» содержат неокисляющие биоциды в качестве тарных консервантов. Обладают свойствами антифоулянтов и дисперсантов.
 
Антискаланты «АКВА-ИС» являются аналогами наиболее распространенных импортных реагентов, хорошо зарекомендовали себя в ходе испытаний и успешно применяются на многих промышленных предприятиях ЕАЭС в рамках программы по импортозамещению.
 
В таблице ниже представлены краткие сведения о линейке антискалантов, рекомендации по подбору аналогов для импортозамещения.
Продукт Особенности применения Химический состав (основа) Некоторые импортные аналоги
АКВА-ИС 1 Промышленный антинакипин и антискалант. Ингибирует выпадение солей временной и постоянной жесткости, в т.ч. в системах обратного осмоса и нанофильтрации. Эффективен до индекса Ланжелье +2,0. Водный раствор натриевых солей фосфоновых кислот в деминерализованной воде с добавлением дисперсантов –поликарбоксилатов. Продукт практически нейтральный: рН=5-7,5; d=1,15-1,25.  
АКВА-ИС 1/1 Работает в жестких условиях, ингибирует все типичные  соли жесткости воды, соединения  железа и кремния, совместим с органическими коагулянтами, индекс Ланжелье (LSI) до +3,0. Универсален и высоко эффективен. Комбинация производных фосфонатов и солей фосфоновых кислот. Характер – щелочной, рН=10-11, d=1,35-1,45.

Vitec 3000 (Avista, США),
PermaTreat PC-191T (NALCO, США),
PuroTech RO100 (Agbor Engineering, UK - "ТехноХимРеагент",Украина),
Hypersperse MDC704 (GE, USA),
“Flocon 190” (BWA, USA).

АКВА-ИС 1/2 Работает в жестких условиях, ингибирует все типичные  соли жесткости воды, соединения  железа и кремния, совместим с органическими коагулянтами, индекс Ланжелье (LSI) до +3,0. Универсален и высоко эффективен.   Фосфонаты  (НТФ), поликарбоновые  сополимеры. Характер – слабо-кислый, рН=5,0-6,5, d=1,2-1,3.
Hypersperse MDC 700 (GE-Betz, USA),
PuroTech RO 105 (103),
Ameroyal 363  (Ashland),
Vitec 5000 (Avista), Genesys LF (Genesys Int, UK).
Объединяет свойства RPI 4000A и 5000A (Toray).
АКВА-ИС 1/3
Работает в присутствии катионных флокулянтов и коагулянтов, индекс Ланжелье (LSI) до +2,5. Ингибирует все типичные  соли жесткости воды, особенно подходит для очистки солоноватой воды с рН=7,5 и выше (поверхностные и воды из скважин).
Фосфонаты (ОЭДФ),  поликарбоновые сополимеры. Характер – кислый, рН=2,0-3,0; d=1.15-1.25
«Hypersperse MDC220» (GE, USA), PuroTechRO 82;
107 (Agbor Engineering, UK - «ТехноХимРеагент, Украина), Vitec 5000 (Avista, США).
АКВА-ИС 2 Ингибирует все типичные  соли жесткости воды, соединения  железа и кремния, фосфат кальция, особенно подходит для опреснения морской и солоноватой воды, индекс Ланжелье (LSI) до +3,0. Совместим с органическими коагулянтами и флокулянтами. Высокоэффективен для воды с высоким содержанием солей, опреснение морской воды (обратный осмос высокого давления). Производные фосфоновых кислот,Polycarboxylic based polymer поликарбоновые  и фосфорсодержащие сополимеры. Характер – кислый, рН =2,0-3,0; 1,15-1,25.
«Hypersperse MDC 220» (GE, USA),
Ameroyal 642 ( Ashland, Герм.),
Flocon 260 (BWA, USA),
Vitec 5000 (Avista).
АКВА-ИС 2/1 Применяется для обратного осмоса, а также для многостадийного выпаривания (дистилляции). Обладает повышенной стойкостью при высоких температурах. Работает при высоких концентрациях солей, в выпарных опреснителях морской воды. Производные фосфоновых кислот, фосфорсодержащие сополимеры, поликарбоксилаты. Характер – кислый, рН = менее 2,0, d=1,1-1,2. Belgard EV2050 (BWA Water Additives, США),
PuroTech RO 82 (Agbor Engineering, UK - "ТехноХимРеагент",  Украина).
АКВА-ИС 2/2 Ингибирует все типичные  соли жесткости воды, соединения  железа, индекс Ланжелье (LSI) до +2,8. Не совместим с органическими коагулянтами и флокулянтами. Малопасен при обращении, гидролитически стабилен, совместим с хлором и окислительными биоцидами. Экологическая чистота, не содержит фосфора.

Производные акриловых кислот,Polycarboxylic based polymer малеаты и их сополимеры.

 Характер – кислый, рН= 1,0-2,5; d= 1,10-1,20.

PERMATREAT PC-1611T,
ACUMER 4035 (DOW, США) и др., не содержащие фосфора.
АКВА-ИС 3 Универсальный антискалант. Работает в жестких условиях, ингибирует все типичные  соли жесткости воды, соединения  железа и кремния, совместим с органическими коагулянтами, индекс Ланжелье (LSI) до +3,0. Пригоден для обратного осмоса высокого давления. Натриевые соли фосфоновых кислот, поликарбоксилаты. Характер – щелочной, рН=9,5-10,5, d=1,30-1,34. Genesys LF (Genesys International, UK)
PuroTech RO100,
102 (Agbor Engineering, UK - "ТехноХимРеагент",  Украина),
Hypersperse MDC704 (GE, USA), “Flocon 190” (BWA, USA), Vitec 3000 (Avista, США
НЕОБХОДИМЫЙ КОММЕНТАРИЙ:
1. Подбор аналогов осуществлялся на основе глубокого изучения открытой информации в интернете (описания продуктов – TDS, паспортов безопасности – MSDS и др. источников, а также опыта применения продуктов на практике) и не претендует на полную идентичность.
2. Когда мы говорим об аналогах, то мы понимаем, что это не совпадающие полностью по составу и свойствам продукты, но максимально близкие друг к другу по направленности применения и эффективности против тех или иных видов осадков.
Рекомендации по выбору реагента, его использованию и оптимизации дозировки
Выбор марки антискаланта «АКВА-ИС» основывается на тщательном анализе исходной воды, ее состава, жесткости, насыщенности теми или иными ионами, силикатами, илом и органикой, а также на технологии предварительной подготовки воды (умягчение, подкисление, предфильтрация). Критериями выбора являются также индекс карбонатной жесткости (LSI, индекс Ланжелье), индекс плотности осадка (SDI), а также индекс стабильности Ризнера, которые рассчитываются по специальным методикам. Все антискаланты «АКВА-ИС» работают в широком диапазоне (LSI=2,5-3,0 и SDI≥3,0 , до 5,0), имеют в своем составе неокисляющие биоциды, выполняющие функцию тарных консервантов и антифоулянтов. В отдельных случаях, при высокой угрозе биообрастаний, рекомендуется одновременно с антискалантами вводить в исходную воду неокисляющие биоциды (например, «АКВА-ЗОЛ», «АКВАбио-МИКСТ 1» - постоянно или периодически, или «АКВА-ДБНПА» - периодически).
 
Рекомендации по выбору антискалантов «АКВА-ИС» в зависимости от характеристик питающей воды и видов отложений (осадков):
 
Продукт (марка) Краткое описание и характеристика Питающая вода (характеристика)

Эффективность продуктов в отношении некоторых загрязнений (осадков): 

О = отлично, Х = хорошо, П = приемлемо, Н = не рекомендовано

Высокий индекс Ланжелье (LSI ≥ 2,5)

Высокий индекс плотности осадка(SDI ≤ 5,0)

CaSO4

BaSO4

SrSO4

CaF2

Ca(PO4)3

Кремний

Железо

Тяжелые металлы

Органические вещества

Полимерные коагулянты

Ил/Глина

АКВА-ИС 1/1 Антискалант и антифоулянт на основе  солей фосфоновых кислот Жесткая вода, сточная вода О О Х Х Х П П Х Х П П Х Х

АКВА-ИС 1/2

(АКВА-ИС 1)

Антискалант и антифоулянт для нормально подготовленной исходной воды Универсальный О О Х Х Х Х Н Н Х Х Н Х Н
АКВА-ИС 1/3 Антискалант на основе частично нейтрализованной фосфоновой (ОЭДФ) кислоты Солоноватая вода, вода из скважин О О Х О Х О Х Н Х Х Х Х Н
АКВА-ИС 2 Смесевой антискалант и антифоулянт Морская, жесткая, сточная вода. Универсальный. О О О О О О О О О О Х Х О
АКВА-ИС 2/1 Антискалант для обратного осмоса, хорошо подходит для многостадий-ного выпаривания, термостабилен Любая высоко-минерализованная вода, опреснение морской воды.    О О О О О О Н Н Н Х Х Х Х
АКВА-ИС 2/2 Полимерный антискалант и  антифоулянт (без содержания фосфора)  При экологических ограничениях по сбросу концентрата О О О О Х Х Н Х Х Х Н Н О
АКВА-ИС 3 Антискалант и антифоулянт на основе натриевых солей фосфоновых кислот Тяжелые загрязнения, плохая подготовка исходной воды. Универсальный. О О О О О О Х Х О О Х Х О

Сводная таблица значений индекса Ланжелье и индекса Ризнера

Индекс Ланжелье Индекс Ризнера Характеристика раствора
3 3 Чрезвычайно высокое накипеобразование
2 4 Очень высокое накипеобразование
1 5 Серьезное накипеобразование
0,5 5,5 Тенденция к накипеобразованию
0,2 5,8 Легкое накипеобразование
0 6 Стабильный раствор
-0,2 6,5 Очень легкая степень коррозии
-0,5 7 Легкая степень коррозии
-1 8 Тенденция к коррозии
-2 9 Очень высокая коррозия
-3 10 Чрезвычайно высокая коррозия

Как правило достаточно около 2-5 частей антискаланта (иногда до 10) на миллион частей питающей воды (ppm). Передозировка антискаланта при определенных условиях может привести к ускоренной забивке мембран, то есть оптимизация дозы имеет важное значение. Рекомендуется эксплуатировать мембранные установки на минимальных эффективных дозах антискалантов. Основным практическим критерием при этом является длительность периода работоспособности (пробега) мембранной установки между двумя промывками (регенерацией).

Количество раствора «АКВА-ИС», необходимое для ингибирования образования отложений, зависит от исходного разбавления антискаланта пермеатом. Разбавление бывает необходимо для нормальной регулировки дозировочного насоса (не рекомендуется более 1:10). Важное значение имеет степень перенасыщения нерастворимыми солями в точке наивысшей концентрации в системе. Степень перенасыщения, в свою очередь, зависит от нескольких обстоятельств: общей минерализации воды, ее температуры, процента пермеата, возвращаемого на разбавление, типа и конструкции мембраны и др.

Зависимость от степени разбавления антискаланта:

Концентрация раствора «АКВА-ИС», %
Необходимое для введения количество раствора (л)
на 1 м³ воды 
Концентрация 3 мл/м³ Концентрация 5 мл/м³ 
100 0,003 0,005
50 0,006 0,010
20 0,015 0,025
10 0,030 0,050
*Примечание: используйте пермеат для приготовления растворов «АКВА-ИС»
Как правило все антискаланты имеют ограничение концентрации - не более 5 г/м ³ (5 мг/л) при получении воды питьевого качества (Международная сертификация по ANSI/NS Стандарту 60). При очистке технической воды концентрация антискаланта подбирается исходя из качества исходной воды и требований к подготовленной (очищенной) воде.

Продукты «АКВА-ИС» следует добавлять к мембранным системам перед последним сменным (картриджным) фильтром (фильтры тонкой очистки). Если используется фильтрация или активированный уголь, продукты «АКВА-ИС» следует добавлять после этих этапов обработки. Антискаланты следует вводить при помощи дозировочного насоса из емкости для разбавления или непосредственно из упаковки в питающую воду в количестве, определяемом размером (объемом) мембранной системы, рекомендованной дозой и диапазоном подачи насоса. Рекомендуется, чтобы дозирующий насос (подача) настраивался длиной хода поршня, а настройка частоты была бы на максимально возможном высоком уровне, это способствует достижению равномерного распределения антискаланта «АКВА-ИС» в воде, питающей мембранную систему.

Рекомендации по настройке дозировочного насоса:

1. Установите частоту насоса как можно более высокой, например 80%.

2. Настройте ход поршня таким образом, чтобы получилось желаемое количество.

Например: если количество антискаланта, которое нужно ввести = 2 л/сут.

БАЛАНС (формула расчета)

Ход поршня × Частота × max расход химиката = 2 л/сут.

Пусть длина хода поршня = L, max расход химиката = 10 л/сут.

L× 0,8 × 10 = 2 л/сут.

Или L = 2 / 8 = 25%

Таким образом, когда частота насоса установлена на 80%, а длина хода поршня - 25%, уровень введения составит 2 л/сут.

3. Необходимо отслеживать изменение уровня жидкости в расходной емкости антискаланта для контроля скорости введения химиката. В противном случае откорректируйте длину хода поршня для получения желаемого расхода антискаланта.

Регенерация мембран

Несмотря на правильный выбор антискалантов и режимов их применения, периодически возникает технологическая потребность в отмывке (регенерации) мембран от выпавших осадков (раз в 3-6 месяцев эксплуатации или ранее - при снижении производительности мембранной установки на 10-15% по пермеату или ее селективности). Продукция для этих целей описана в разделе Реагенты для регенерации и консервации мембран.

Специалисты нашей компании осуществляют подбор антискалантов и их дозировок в зависимости от анализов исходной воды, систем предварительной химводоподготовки, типа применяемых мембранных установок.