Комплексоны — это органические вещества (например, оксиэтилидендифосфоновая кислота, нитрилотриметилфосфоновая кислота и другие), которые образуют комплексные соединения (комплексы) с ионами металлов (на рисунке показано пространственное строение комплекса нитрилотриметилфосфоновой кислоты с кальцием в водной среде).Комплексы с ионами кальция, магния и других металлов безвредны для человека и других живых существ и растворимы в воде. Они способны адсорбироваться на поверхности зародышей кристаллизации солей жёсткости, блокируя центры роста кристаллов (рисунок). Таким образом, комплексоны препятствуют кристаллизации солей жёсткости и образованию осадков в виде накипи и шлама.
Комплексоны способны физико-химически адсорбироваться на поверхности металла с образованием поверхностных адсорбционных комплексов, а также физически сорбироваться, встраиваясь в двойной электрический слой. Это приводит к снижению скорости коррозии металла. Малые количества комплексонов постепенно разрушают застарелые отложения накипи и продуктов коррозии. Это объясняется не химическими процессами комплексообразования, а перестройкой кристаллической решётки карбоната кальция из тригональной (кальцит) в ромбическую (арагонит), а также эффектом Ребиндера — расклинивающим действием молекул, адсорбированных в микро- и мезопорах отложений. Вследствие этих процессов отложения накипи и продуктов коррозии в присутствии комплексонов постепенно разрушаются и переходят в коллоидный раствор или взвесь, легко удаляемую циркулирующей водой. Комплексонные технологии применяют в теплотехнических системах (паровых и водогрейных котлах, бойлерах, тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, циркуляционных системах охлаждения с радиаторами и градирнями) в различных отраслях: в энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве (в системах отопления и горячего водоснабжения коллективных и индивидуальных жилых домов), на транспорте, в промышленности. Они позволяют:
- — Исключить возможность образования накипи на поверхностях теплопередачи и отложений в трубопроводах;
- — Предотвратить или значительно замедлить коррозию металлических частей теплотехнического оборудования;
- — Постепенно, не нарушая режима работы оборудования, удалить имеющуюся накипь и продукты коррозии.
Труба ГВС с отложениями накипи до (слева) и после (справа) обработки воды комплексонами
Все эти задачи решаются путём введения в воду, используемую для питания теплотехнических систем, небольших количеств (1 … 10 г/м3) специальных веществ — комплексонов. Для обработки воды в теплотехнических системах различных типов применяются различные комплексонные препараты. Комплексонные препараты, разрешённые Госкомсанэпиднадзором России для обработки питьевой воды, с успехом применяются в системах горячего водоснабжения. Для комплексонной обработки воды на трубопроводе подпитки теплотехнической системы устанавливают дозирующее устройство, которое автоматически подаёт раствор комплексона в количестве, пропорциональном количеству проходящей подпиточной воды. Существуют различные типы дозирующих устройств, принцип действия которых основан на использовании механических насосов или эжекторов. Наиболее простыми, удобными в эксплуатации, надёжными и долговечными являются дозирующие устройства Комплексон-6.
По сравнению с другими технологиями водоподготовки (умягчением воды на сульфоугольных или катионитовых фильтрах, испарительным опреснением воды, подкислением или фосфатированием) обработка воды комплексонами имеет целый ряд преимуществ:
- — Возможность очистки водогрейных и паровых котлов, бойлеров, систем горячего водоснабжения и циркуляционных систем охлаждения от застарелых отложений накипи и продуктов коррозии, а также при кратковременных нарушениях водно-химического режима «на ходу», без вывода оборудования из эксплуатации;
- — Постоянное поддержание в чистоте поверхностей теплопередачи и трубопроводов, что позволяет повысить эффективность работы теплотехнического оборудования, снизить расход топлива и затраты энергии на подачу воды по трубопроводам;
- — Полная совместимость и возможность одновременного применения с традиционными водоумягчительными фильтрами и физическими методами противонакипной обработки воды (магнитной или ультразвуковой), при этом эффективность борьбы с накипеобразованием и коррозией повышается;
- — Наименьшие по сравнению с другими методами противонакипной и противокоррозионной обработки воды затраты материалов, энергии и труда на обслуживание системы водоподготовки (в частности, исключение всех затрат на подогрев воды, поваренную соль, промывочную воду и сбросы сточных вод);
- — Отсутствие сточных вод, что позволяет снизить отрицательное воздействие на окружающую среду;
- — Компактность оборудования и расходных материалов: запас реагентов на отопительный сезон для средней котельной составляет несколько десятков или сотен килограммов и не требует устройства специальных складов или громоздкого и дорогостоящего реагентного (солевого) хозяйства.