Исследования зарубежных и отечественных авторов последних 30–40 лет не только выявили высокую эффективность в качестве антинакипинов органических фосфоновых кислот типа комплексонов, но и позволили установить зависимость величины эффекта от природы и рабочей концентрации ингибитора и состава обрабатываемой воды. Было замечено, что влияние мольного соотношения органофосфонат: кальций (II) на количество кальция (II) в осадке носит немонотонный характер. При слишком незначительных количествах фосфонат не в состоянии замедлить кристаллизацию, и в системе образуются осадки.
Далее по мере относительного увеличения содержания ингибитора наблюдается область субстехиометрического ингибирования. Дальнейшее увеличение концентрации фосфоната сначала приводит к образованию зоны неоднородности, а затем раствора при мольном отношении ингибитор: Са(II), превышающем 1, в результате комплексообразования Са(II) с лигандом с образованием водорастворимых комплексонатов Са(II). Современный промышленный ассортимент отечественных фосфорсодержащих реагентов — ингибиторов включает гидроксиэтилендифосфоновую кислоту (ОЭДФ), нитрилотриметилфосфоновую (НТФ), полиэтиленполиаминометилфосфоновую (ПАФ-13) кислоты и ингибитор отложений минеральных солей (ИОМС-1).
Крупнотоннажное производство этих реагентов осуществляется на предприятиях «Химпром» (г. Новочебоксарск, г. Волгоград). Многочисленные композиции на их основе (Аминат OD, ККФ, ZnОЭДФ, СК-110 и др.), предлагаемые различными фирмами, включают всевозможные добавки, благодаря потребительским свойствам которых либо усиливается действие основы, либо сообщаются ей дополнительные свойства. Следует при этом отметить, что в настоящее время единственного универсального реагента, позволяющего решить проблему солеотложений на любом объекте, не существует.
Несмотря на успешный опыт многолетней работы по стабилизационной обработке воды систем теплоснабжения с использованием подобных ингибиторов, выполняемой в т.ч. специалистами ФГУП «ИРЕА», в ряде случаев применение фосфонатов приводит к отрицательным последствиям (к забиванию теплообменных трубок сетевых подогревателей и водогрейных котлов солями жесткости). В первую очередь это относится к тем случаям, когда рекомендации по стабилизационной обработке воды выдаются без специальных экспериментальных исследований, в т.ч. производителями ингибиторов. Весь комплекс причин негативных результатов неоднократно обсуждался в многочисленных публикациях, перечень которых приведен ниже [1–5]. Кратко эти причины сводятся к следующему:
- отсутствие у предприятий-разработчиков стендовой базы для воспроизведения в опытах реальных условий работы теплообменного оборудования;
- отсутствие на объекте обязательного химического контроля за качеством воды (за концентрацией реагента и величиной общей жесткости) в течение всего периода ее обработки;
- отсутствие на объекте возможности четкого дозирования реагента;
- отсутствие контроля качества реагентов-ингибиторов, которое, к сожалению, может меняться от партии к партии.
При отсутствии указанных причин становится возможным обеспечить бесперебойную работу систем теплоснабжения в течение длительного времени за исключением тех случаев, когда имеются ограничения по использованию фосфонатов, связанные с качеством воды и температурным режимом, а также слабой циркуляцией воды при очень тонком ее слое (жаротрубные котлы; котлы ДКВР, переведенные на водогрейный режим). Успех стабилизационной обработки воды ингибиторами отложений минеральных солей в ряду органофосфонатов может быть достигнут лишь в том случае, когда исследованиями и внедрением занимаются специалисты, а последующий постоянный контроль за соблюдением внедренной технологии осуществляется специально обученным персоналом объекта.
