Спосіб видалення і зменшення утворення твердих відкладень

 

Частина опису даного патентного документа містить або може містити матеріал, що охороняється авторським правом. Володар авторського права не заперечує проти репродукції фотокопированием ким-небудь даного патентного документа або опису винаходу до патенту в тому вигляді, в якому воно представлено у файлі патенту або в записах патентного відомства, але в іншому зберігає всі авторські права.

Область техніки, до якої належить винахід

Винахід відноситься до більш ефективного запобігання твердих відкладень фосфату кальцію в технологічних системах. Винахід відноситься до кращого антискаланту, предотвращающему накопичення твердих відкладень в системі без регулювання рН. Крім того, винахід не піддає ризику цілісність мембран, якщо їх використовують у системі.

Рівень техніки

Засмічення фосфатом кальцію являє собою зростаючу проблему у багатьох галузях промисловості, насамперед у тих галузях, де для очищення і фільтрації використовуються мембрани. Нові варіанти застосування мембранних елементів для муніципальних потреб і зміни в джерелах води призводять до збільшення твердих відкладень фосфату кальцію і рним способом контролю твердих відкладень, включаючи фосфат кальцію, є подача кислоти, що дає ефект, але має ряд недоліків: по-перше, кислота може руйнувати мембрани або зменшувати їх термін служби до заміни; по-друге, вона може бути непомірно дорогий для великих систем і, нарешті, існують проблеми безпеки, пов'язані з використанням кислоти в системах подачі кислоти з великою витратою і тиском. Тому в промисловості ведеться пошук нових рішень для застосування в якості антискаланта, зокрема, при фосфатних твердих відкладах.

Приклад запобігання твердих відкладень фосфату кальцію в системах відноситься до процесу мембранної водоочищення, де використання антискаланта для запобігання засмічення фосфатом кальцію мала обмежений успіх, якщо мало взагалі. Фактори, що викликали цю невдачу, включають множинність видів фосфату кальцію, невеликий негативний заряд поверхні мембрани і негативні ефекти додавання фосфонатів і фосфатів у воду при наявності тенденції твердих відкладень фосфату кальцію. У цьому винаході запропоновано ефективні інгібітори фосфату, сульфатів, кальцію, які можна застосовувати при мембранної водоочищення, а також у широкому диапазонетемами. В іншому варіанті здійснення даний винахід, наприклад триметилглицина гідрохлорид або альтернативну сіль, таку як тріметілгліцін - гідроксид калію або тріметілгліцін - лимонну кислоту, використовують в якості очисника. Ще В одному варіанті здійснення його використовують як поліпшувача характеристик мембран.

Розкриття винаходу

Винахід полягає в додаванні в систему розчину триметилглицина в необхідних кількостях для запобігання накопичення твердих відкладень або для зменшення накопичення існуючих твердих відкладень. Цей розчин включає в себе композиції з хімічною формулою C5H11NO2-HCl, такі як триметилглицина гідрохлорид, карбоксиметил, триметиламмония хлорид та N,N,N-триметиглицина гідрохлорид.

Тріметілгліцін в даний час використовують в якості продукту сільськогосподарського призначення, який зазвичай екстрагують водою з меляси цукрового буряка. В даний час тріметілгліцін в основному застосовується у кормових добавках для худоби, харчових добавках для людини, для підгодівлі рослин і як хімічний реагент.

При розробці композиції антискаланта і способу його застосування було виявлено, що �кових концентраціях з умовою збільшення дози зі зростанням концентрації фосфату. Тріметілгліцін являє собою малу цвиттерионную молекулу (з позитивним і негативним зарядом в одній молекулі, що призводить до відсутності загального зовнішнього молекулярного заряду) з триметиламмониевой групою (катіоном) і карбоксилатной групою (аніоном), розділеними єдиною метиленовою групою і збалансованими відповідно хлоридом і протоном. Зазвичай катионсодержащие антискаланти не застосовують в мембранних системах у зв'язку з засмічують властивістю класичних катіонних молекул і полімерів. Проте безпосередня близькість катіона і аніона триметилглицина за рахунок кутів зв'язків і відстаней зв'язків і нейтралізація локалізованих зарядів за рахунок внутрішньомолекулярних кулонівських сил забезпечують його сумісність з мембранами. Проведені дослідження сумісності з мембранами вказують на сумісність з мембранами як при низьких, так і при високих концентраціях.

Даний винахід містить такі ключові аспекти.

1. Перевагою винаходу є запобігання накопичення твердих відкладень в системі.

2. Перевагою винаходу є допомога у видаленні твердих відкладень у системах.

3. Перевагою винаходу являетсяили фільтраційних систем.

4. Перевагою винаходу є ефективна робота з широким діапазоном видів твердих відкладень, включаючи фосфат кальцію.

5. Перевагою винаходу є запобігання накопичення твердих відкладень в системі без необхідності в регулюванні рН.

Здійснення винаходу

Винахід являє собою спосіб зниження та/або контролю утворення твердих відкладень в системі з додаванням в систему композиції триметилглицина, зменшує утворення твердих відкладень та накопичення твердих відкладень.

Композиція триметилглицина, застосована у цьому способі, може включати в себе одне або декілька з наступних речовин: триметилглицина гідрохлорид, карбоксиметил, бетаїну гідрохлорид, триметиламмония хлорид та N,N,N-триметилглицина гідрохлорид, тріметілгліцін - гідроксид калію і/або тріметілгліцін - лимонна кислота. Найбільш кращою композицією триметилглицина є триметилглицина гідрохлорид.

Винахід може застосовуватися в різних системах і в одному варіанті здійснення його застосовують в системі водоочищення. В даній системі це забезпечує безпеку використання мембрани в технологічному процесі. Даний изобр� твердих відкладень, які можуть впливати на мембрану.

У даному способі композиція триметилглицина додано в концентрації, пропорційній концентрації твердих відкладень в системі. Композицію переважно додають в концентрації, більшою або рівною 0,2 млн-1. Композицію можна також додавати в концентрації, рівній або меншій 25 млн-1. У винаході також можна використовувати одну або кілька антискалантних або очищувальних композицій на додаток до композиції триметилглицина. Цей спосіб можна застосовувати при фосфатних або сульфатних твердих відкладах.

Композиція триметилглицина по заявленому винаходу може представляти собою цвиттерионную молекулу. У такий цвиттерионной молекулі триметиламмониевая група і карбоксилатная група з'єднані однією метиленовою групою з хлоридною групою. Композицію триметилглицина по заявленому винаходу можна додавати в технологічну систему постійно або періодично. Винахід також дозволяє додавати композицію триметилглицина і усуває необхідність у якому-небудь регулювання рН-якими засобами.

Приклади

Для кращого розуміння описаного вище далі наведено приклади, які призначені дл�санні експерименти проводилися при температурі 25°С з 45-хвилинними періодами витримки. Порядок проведення експерименту полягав у використанні 130 мл деіонізованої води в колбі Эрленмейера, обладнаної магнітною мішалкою, в яку додавали стандартні розчини 1,0 М NaCl (25 мл), 0,1 М Na2HPO4(0,016 мл) і 0,1 М СаСl2(40,0 мл). Якщо оцінювали антискалант, його вводили на цій стадії з відповідним обсягом додається в експерименті деіонізованої води, таким чином, щоб зберегти загальні сумарні обсяги і, отже, зберегти концентрації іонів. Потім вимірювали каламутність, використовуючи ручний вимірювач каламутності (аликвоти, відібрані для вимірювань, повертали в матковий розчин), і вимірювали рН, використовуючи вимірювач рН VWR sympHony. Через 45 хвилин каламутність і рН вимірювали знову з подальшим додаванням 0,1 М Nа2НРО4. Потім ці стадії повторювали до тих пір, поки виміряна каламутність по закінченні 45-хвилинного періоду не ставала більш 2,0 НЬОМУ (нефелометрических одиниць каламутності), що дозволяло зробити висновки з експерименту для даного водно-хімічного режиму.

В цілому, загальні дані групи експериментів дають можливість визначити критичні концентрації фосфату для зародження твердих відкладень і випадання твердих відкладень для АТМР (1 і 12,5 млн-1), і в деякій мірі неефективності AMP. AA/AMPS являє собою антискалант фосфату кальцію, використовуваний у пристроях для охолодження та нагріву води, застосування якого при використанні мембран обмежений низькими концентраціями для гарантованої сумісності з мембранами.

Таблиця 1. Критичні концентрації фосфату для різних експериментів

38,8
КонцентраціяКонцентрація
фосфату дляфосфату для
зародження твердихвипадання твердих
відкладеньвідкладень
Контроль0 млн-13448,5
AMP1 млн-13448,5
AA/AMPS8,2538,858,1
ГММ НСl0, 8 млн-43,653,3
10 млн-153,362,9

Наступну серію експериментів проводили, щоб визначити, чи є ефект, що спостерігається в першій серії, результатом зменшення утворення твердих відкладень фосфату кальцію або результатом зміни рН розчинів. Крім контрольного повторення і робочого експериментів з TMG НСl, був підготовлений третій експеримент із забезпеченням рН такого ж значення, як і у випадку TMG НСl при концентрації 10 млн-1. Водно-хімічний режим і порядок проведення експерименту ідентичні методу, використаного в першому прикладі. Ці результати доводять, що TMG НСl ефективний для контролю зародження відкладень фосфату кальцію (утворення зародків кристалізації) та в деякій мірі перешкоджає зростанню.

Таблиця 2. Критичні концентрації фосфату для різних експериментів

Концентрація
фосфату дляфосфату для
зародження твердихвипадання твердих
відкладеньвідкладень
(НІМ>0,3)(НІМ>2,0)
Контроль 0 млн-24,343,6
НСl38,853,3
ГММ НСl 10 млн-53,362,9

Тест на фосфати для триметилглицина при концентрації 10 млн-1

Тести проводили, щоб визначити види фосфатів, присутніх у твердих відкладах, виникають в присутності TMG НС1 при концентрації 10 млн-1. Експеримент проводили з додаванням фосфату до концентрації 53,3 млн-1, що відповідає значенню рН 6,96 і каламутності 0,74. Ефективність TMG в якості інгібітора твердих отлЭти дані вказують на те, що тверді відкладення утворюються, але їх зростання інгібується триметилглицином.

Таблиця 3. Концентрації фосфату, виміряні фільтрованим і не фільтрованим способами (сумарний, неорганічний і ортофосфат) разом з обчисленими значеннями для фільтрованого і не фільтрованого органічного фосфату.

Види фосфатуФільтрованийНе фільтрований
Сумарний54,5 млн-155,5 млн-1
Неорганічний52,552,5
Ортофосфат52,053,0

Тести на сумісність триметилглицина з мембраною ESPA1

Тести на сумісність з мембраною проводили, щоб оцінити вплив триметилглицина при застосуванні мембран Hydronautics ESPA1 і площинний мембранної системи Osmonics. До теперішнього часу перевірені концентрації 10, 20 і 40 млн-1триметилглицина гідрохлориду, при яких всі параметри поверталися до початкових а (27% для 20 млн-1і 40% для 40 млн-1) при невеликому збільшенні потоку (0,7%) при роботі з концентрацією 20 млн-1триметилглицина і зменшення потоку (1,8%) при роботі з концентрацією 40 млн-1триметилглицина. Для всіх контрольних зразків з хлоридом натрію всі параметри поверталися до вихідних значень. Слід зазначити, що ці експерименти проводили для оцінки концентрацій діючих речовин. Вони є значно вищими, ніж можна очікувати у відходах води для більшості систем та водно-хімічних режимів.

1. Спосіб зниження та/або контролю утворення твердих відкладень в системі, що включає додавання в систему ефективного кількості тріметілгліцін гідрохлориду, причому ефективна кількість становить від 0,8 до 10 млн-1.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що система являє собою систему водоочищення.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в системі застосований мембранний технологічний процес.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тріметілгліцін гідрохлорид додають в концентрації, пропорційній концентрації твердих відкладень в системі.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тріметілгліцін гідрохлорид використовують у поєднанні з однієї �ті відклади являють собою фосфатні або сульфатні тверді відкладення.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тріметілгліцін гідрохлорид являє собою цвиттерионную молекулу.

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що цвиттерионная молекула містить триметиламмониевую групу і карбоксилатную групу, з'єднані однією метиленовою групою з хлоридною групою.

9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тріметілгліцін гідрохлорид додають в систему постійно.

10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тріметілгліцін гідрохлорид додають у систему періодично.

11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосування в системі тріметілгліцін гідрохлориду дозволяє уникнути необхідності в регулюванні рН.



 

Схожі патенти:

Композиція для інгібування утворення кальцієвих відкладень солей

Винахід відноситься до способу інгібування освіти, осадження та налипання відкладень кальцієвих солей на металеві та інші поверхні в обладнанні, резервуарах та/або трубопроводі установки для способу варіння целюлози. Спосіб включає додавання ефективного кількості інгібуючої відкладення композиції до лужної водної суміші в котлі для способу варіння целюлози. При цьому композиція складається з щонайменше одного фосфонатного компонента (I) і щонайменше одного компонента (II), що складається з щонайменше одного карбоксилированного фруктанового з'єднання. Винахід відноситься до варіантів способу інгібування утворення кальцієвих відкладень солей у водній системі в обраному лужному способі варіння целюлози, також способу виробництва паперової маси і безпосередньо композиції для інгібування утворення кальцієвих відкладень солей у водній системі в лужному способі варіння целюлози. Використання цього винаходу дозволяє більш ефективно інгібувати утворення кальцієвих відкладень солей. 5 н. і 10 з.п. ф-ли, 2 ін., 3 іл.

Силанзамещенние полиэтиленоксидние реагенти і спосіб їх застосування для запобігання або зниження накипу алюмосилікату в промислових способи

Винахід відноситься до матеріалів для запобігання або інгібування утворення накипу на устаткуванні, що використовується в промислових способи, що мають лужні технологічні потоки, і до способів запобігання або інгібування утворення накипу з використанням таких матеріалів

Гідрофобно модифіковані полиаминовие інгібітори утворення накипу

Винахід відноситься до полиаминам і способів їх застосування для протинакипний обробки в різних промислових технологічних потоках

Склад для видалення накипу

Винахід відноситься до складів, призначених для ефективного видалення або запобігання утворення накипу і корозії на поверхні водогрійних апаратів
Винахід відноситься до області очищення промислових стічних вод або вод водооборотних систем, що містять амонійний азот, кислотостійкі форми бактерій (мікроорганізмів), що викликають кислу мікробіологічну корозію
Винахід відноситься до галузі водопідготовки та водоочищення, а саме до обладнанню, використовуваному в мембранних установках, що працюють на основі рулонних зворотньоосмотичних або нанофильтрационних мембран. Запропоновано спосіб видалення відкладень і биозагрязнений з мембранних елементів зворотньоосмотичних і нанофильтрационних установок шляхом пропускання високошвидкісного потоку емульсії газу в розчині хлориду натрію з концентрацією від 0,5 до 50 г/дм3 при витраті газу від 0,1 до 120 дм3/(с м2) через поперечний переріз мембранного елемента рідини по концентратному каналу мембранного модуля. При цьому для видалення мікробіологічних забруднень в подаваної рідини підтримується рН від 9 до 14, а для видалення неорганічних забруднень рН від 1 до 3. При використанні заявляється способу протягом декількох хвилин вдається домогтися практично повного усунення забруднень, що раніше досягалося при проведенні 12 годинної процедури хімічної мийки. 4 з.п. ф-ли, 1 табл., 1 пр.
Винахід відноситься до способів регенерації ультрафільтраційних керамічних мембранних елементів, що використовуються в молочній промисловості для виробництва сиру. Регенерацію здійснюють наступним чином. Витісняють залишки продукту з продуктового контуру чистою водою, обробляють мембранний елемент 1,0-2,0%-ним розчином лужного мийного засобу, видаляють залишки лужного розчину водою, обробляють 0,5%-ним водним розчином кислотного кошти, видаляють залишки кислотного розчину, повторно виробляють лужну обробку з наступним обполіскуванням продуктового контуру від залишків лужного розчину. Дезінфекцію елементів здійснюють безпосередньо перед пуском установки. Винахід забезпечує високу ступінь регенерації мембранних елементів. 2 з.п. ф-ли, 1 табл., 2 пр.

Спосіб регенерації ультрафільтраційних мембранних елементів

Винахід відноситься до рибної промисловості, а саме до способів регенерації ультрафільтраційних керамічних мембранних елементів після концентрування рибного подпрессового бульйону, і може бути використане при виробництві концентрату рибного білка з рибного подпрессового бульйону способом ультрафільтрації
Винахід відноситься до способу очищення обладнання

Спосіб очищення мембран з селективною проникністю

Винахід відноситься до способів очищення зворотньоосмотичних мембран, що використовуються для знесолення природних і техногенних вод в медицині, комунальному господарстві та електронний техніці методом зворотного осмосу

Спосіб відновлення експлуатаційних властивостей трубчастих ультрафильтров

Винахід відноситься до мембранної техніки і може бути використане при процесах розділення, концентрування та очищення компонентів стічних вод і технологічних рідких сумішей, зокрема, містять металеві мила, методом ультра - і мікрофільтрації із застосуванням фільтруючих елементів трубчастої форми

Спосіб поділу стійких водомасляних емульсій методом ультрафільтрації

Винахід відноситься до процесів поділу стійких водомасляних емульсій (ВМЭ), наприклад мастильно-охолоджувальних рідин (МОР)

Спосіб поділу водомасляних емульсій ультрафільтрацією

Винахід відноситься до розділення рідких середовищ методом ультрафільтрації, переважно водомасляних емульсій, і може бути використане в хімічній і нафтохімічній промисловості

Мембранна установка

Винахід відноситься до установок для проведення процесів мембранного розділення і може бути використане для обробки стічних вод, концентрування розчинів, отримання знесоленої води в хімічній, харчовій та інших галузях промисловості
Up!