Хімія та хімічні технології

Фундаментальні проблеми створення

нових матеріалів і технологій

Михайловська Т.М., Намісник І.П.

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

Дослідження впливу ізопропіламінної солі
N-фосфонометилгліцину на процеси солеосадження

та біообростання

Використання незм′якшених і навіть частково зм′якшених вод завжди супроводжується відкладанням солей твердості на поверхнях технологічного обладнання, у колекторах та комунікаціях. Основна причина їх утворення – присутність у природній воді кальцій і магній гідрокарбонатів, які розкладаються до відповідних карбонатів і виділяються у вигляді твердої фази на поверхні теплообміну. Це приводить до зниження коефіцієнту теплопередачі, зміни гідродинамічного режиму рухомого потоку, зменшення продуктивності нафтових свердловин і врешті-решт до руйнації обладнання.

До того ж процеси солеосадження супроводжуються корозією та біологічним обростанням, які призводять до додаткових небажаних наслідків.

Найдійовіший метод боротьби з корозійною руйнацією металів, а також з відкладенням солей твердості на металевих поверхнях – інгібування.

Серед інгібіторів солеосадження і корозії найчастіше застосовуються фосфорорганічні сполуки, солі фосфатних кислот та їх композиції. Серед відомих альгіцидів найпопулярніші біс-четвертинні амонієві солі, оскільки вони мало токсичні, добре розчинні у воді, прості в одержанні та економічно доступні.

Останнє покоління біоцидів, які випускаються промисловістю і мають широкий спектр дії створені на основі N-фосфонометилгліцину, зокрема – його ізопропіламінна сіль. Для визначення можливості її застосування як біоциду у складі досліджених інгібіторних композицій процесів солеосадження і корозії проведені дослідження з її впливу на процес солеосадження в модельній системі розкладу кальцій гідрокарбонату до карбонату.

Кінетичні характеристики процесу з різними концентраціями ізопропіламінної солі N-фосфонометилгліцину (ІПАФМГ) наведені в таблиці.

Таблиця.

Вплив ІПАФМГ на кінетичні характеристики розкладу кальцій гідрокарбонату до кальцій карбонату. Т=323 К; [Са(НСО₃)₂]_о= 9,25·10^-3 моль/л; тривалість досліду 180 хв

№ п/п	[ІПАФМГ]·10^-3, моль/л	keф., л/моль·хв	t інд., хв	α (ступінь перетворення Са(НСО3)2 )	Час досягнення α
1.	-	1,76	30	0,53	100
2.	0,19	-	∞	-	-
3.	0,95	-	∞	-	-
4.	1,90	-	∞	-	-
5.	3,80	-	∞	-	-
6.	5,14	-	∞	-	-
7.	10,00	1,00	30	0,22	80
8.	15,00	2,00	10	0,53	80
9.	20,00	2,20	20	0,53	80
10.	30,00	1,80	0	0,46	60
11.	40,00	3,60	0	0,61	50
12.	51,39	2,30	0	0,60	90

Як свідчать результати, наведені в таблиці, за концентрацій ІПАФМГ (0,19-5,14)∙10^-3 моль/л протягом 3-х годин за 323 К розклад кальцій гідрокарбонату не відбувається. Очевидно, за цих концентрацій ІПАФМГ сприяє розчиненню кальцій гідрокарбонату. За відсутності ізопропіламінної солі N-фосфонометилгліцину ступінь перетворення останнього складає 0,53.

Збільшення концентрації ізопропіламінної солі N-фосфонометилгліцину до 1∙10^-2 моль/л ще певною мірою інгібує розклад кальцій гідрокарбонату. Подальше збільшення концентрації альдіциду до концентрації 51∙10^-3 моль/л дещо прискорює його розклад. Усі кінетичні характеристики, які вимірювались під час дослідження, практично залишилися незмінними. Схоже, що за концентрацій ІПАФМГ, еквімолярних концентрації Са(НСО₃)₂, утворюються комплексні сполуки мало розчинні у воді, які стають центрами кристалізації СаСО₃, що і є причиною прискорення процесу розкладу кальцій гідрокарбонату. Тобто відбувається їх вплив саме на стадію переходу кальцій карбонату з розчину в тверду фазу.

Аналіз утвореного осаду, нехарактерного для кальцій карбонату (має блиск і злипається у вигляді пластівців) підтвердив, що він складається із суміші карбонату та комплексної сполуки, утвореної за рахунок взаємодії кальцій гідрокарбонату та N-фосфонометилгліцину:

Отже, використання ізопропіламінної солі N-фосфонометилгліцину як біоциду за концентрацій (0,2-5,0)∙10^-3 моль/л може виконувати ще й функцію інгібітора розкладу кальцій гідрокарбонату до карбонату.