【创新】工业循环水处理新技术

工业循环冷却水系统在运行过程中，由于水分蒸发、风吹损失等情况使循环水不断浓缩，其中所含的盐类超标，阴阳离子增加、pH值明显变化，进而导致结垢、腐蚀、微生物滋生等。循环冷却水系统中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互关联的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环冷却水系统中的这些问题，必须进行综合治理。

传统的处理思路是对循环冷却水进行水质稳定处理，即根据企业当地的水质特点在循环冷却水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂等水质稳定剂，延缓腐蚀和结垢的目的。

我们试想：全国乃至世界各地的水质的差异化是非常大的，单纯的靠添加水质稳定剂来确保设备不结垢不腐蚀是非常困难的，并不能从根源上解决循环水系统的腐蚀结垢问题。尤其是设备表面的电化学腐蚀，传统的缓蚀阻垢技术如果加药不当，还可能加重电化学腐蚀的进程。因为传统的缓蚀阻垢剂作用原理是通过阻垢剂分子与水中的钙镁离子结合来延缓结垢的速度，即传统的药剂分子本身也存在水合与电离，使水的电导率上升，最终引起电化学腐蚀的加剧。

我们想到的是既然在水质稳定方面那么困难，最终保护的是我们的设备，为什么我们不在金属表面做些文章呢？有水质稳定就会有金属表面稳定，所以青岛清达环保根据超分子化学的原理研究出了中性超分子膜化技术，利用药剂的超分子自组装原理在金属表面形成超分子膜，一种类似于自然界中的荷叶膜，这是一种优于纳米膜的超分子膜，具有荷叶表面的防污垢、防腐蚀的特点。

该技术运用超分子化学原理，药剂分子仅与设备金属本体选择性的结合，形成稳定的超分子结构，在设备表面形成一层致密、稳定的超分子膜层（上图直观地展示了这一效果）。该超分子膜层可有效地保护设备不受包括电化学腐蚀在内的各种循环水系统的腐蚀。同时，由于超分子膜在金属表面的单分子层在设备表面均匀分布，其微观尺度的拒污效应能有效阻止垢质的附着。从而使阻垢作用几乎接近100%。而且，超分子选择性组装的时候，与活泼金属组装的同时，将金属表面的锈、水垢等钝性物质分散掉，从而起到清除污垢的作用。由于超分子膜层致密稳定，有效将金属设备本体与冷却水隔离，防止腐蚀性离子对设备的腐蚀。有了超分子膜的保护，设备就可以长期稳定运行，不会出现腐蚀结垢，延长设备寿命，提高换热效率。

金属表面膜化技术应用于工业循环水系统具有九大技术优势：

1、把水质稳定处理变为设备金属表面处理（荷叶膜技术）

传统的水处理技术是通过加药，降低水的腐蚀、结垢倾向，也就是所谓的水质稳定处理技术。而超分子膜化技术是通过超分子的选择性自组装作用，特异性的与金属进行选择性组装，在设备表面形成一层超分子膜。在自组装过程中，药剂分子的振动和布朗运动会将金属表面原有的污垢予以清除，分散到溶液中，从而达到彻底除垢和组装成膜的目的，形成的超分子膜比传统的钝化膜、沉积膜和吸附膜都要均匀、致密，确保金属具有荷叶表面一样的防腐、防污能力，使金属表面处于安全、稳定状态。

2、金属表面的超分子膜可以将缓蚀、阻垢效率做到接近100%

设备经过超分子膜化后，形成了稳定、致密的超分子保护膜。该超分子膜由于其微观结构的尺寸效应，能够有效的阻止污垢附着，这种效应称为拒污效应。故超分子膜的阻垢性能是常规水处理药剂无法比拟的，不仅阻止污垢的附着，还能将老垢清除干净，可以说阻垢效率是100%的。

另外，超分子膜化更完全彻底，其紧密的微观结构，能够有效对金属设备表面进行改性，增强金属本身的抗腐蚀性能。因为超分子膜能拒绝污物的附着，防止循环水中的腐蚀性离子与设备接触，有效保护设备不受腐蚀，其缓蚀性能几近100%。

3、设备的换热能力提高

超分子膜的形成机理为超分子药剂与金属的选择性组装，因此决定了超分子膜为极薄的一层单分子膜层。不影响金属的导热性能，较之常规的钝化膜，能有效提高设备的导热系数，提高换热效率5-10%。

4、循环水的导热能力提高

被分散到溶液中的设备垢质，在溶液中均匀分散后，能显著提高循环水的比热，单位流量的循环水能够吸收更多的热量，对换热效率有很大的提高。

铜的导热系统为401W/m·K，钢的导热系统为54W/m·K，而水垢的导热系统仅为1.3～3.1W/m·K，铁锈的导热系数为0.116-0.232 W/m·K。锈垢、水垢等附着在金属表面，因为其热阻是金属的几十倍甚至上百倍，会严重影响热交换；但是，通过超分子的分散溶解作用，均匀分布到循环水里，因为循环水运行工况下，40℃左右水的导热系数一般为0.64W/m·K，20℃时水的导热系数为0.60 W/m·K，很小，加进铁、钙、镁等盐类，会提高水的导热速度，有利于热交换，将金属表面的污垢变成了水的导热促进剂，化害为利。

5、提高循环水的流速。

超分子膜类似荷叶膜，水在其表面流动顺畅，与金属表面有锈垢和有水垢的表面比，水在表面的流动阻力大大减弱，滞流层的厚度减薄，可以提高循环水的流动速度和热交换速度。

另外，超分子药剂为大分子物质，在加入循环水中后，能与水分子及循环水中的无机盐分子进行桥连，通过氢键等弱分子间作用力形成空间网状分子集团。这种结构的形成，能够大大减少水中的涡流和靠近管壁的滞流层厚度，使循环水处于类层流状态，从而提高流速，单位时间流经换热设备的循环水量增加，换热效率进一步提高。实验证明，投加0.03%的超分子膜化剂，可将循环水的流量提高10-20%，换热效率提高15%以上。

6、提高循环水泵的效率。

涡流的存在会使水分子及其他分子、离子摩擦，泵的机械能一部分转化为水的内能，使水的温度升高，吸热能力下降，降低了循环水的换热效率。因此，投加超分子药剂，减少涡流，阻止了循环水将泵的动能转换成热能，有效提高泵的效率。实验证明，投加0.03%的超分子药剂，通过消除涡流的摩擦，可以使循环水泵节电1～3%。

7、减少循环水的风吹损失和蒸发损失。

水的比热很大，是4.2×103焦/(千克×℃)；水的汽化潜热也很大，为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克，水的蒸发是循环水降温的重要途径，所以水是质优价廉的热媒介，号称工业的血液，工业用水的80%用于循环冷却水，循环水的节能减排是工业节能减排的关键。

超分子药剂与水分子及循环水中的无机盐分子进行桥连，形成空间网状分子集团，能够大大降低水中的涡流和滞流层厚度，从而提高流速，循环水量增加，导热能力提高，综合换热效率提高，在保证换热效果的前提下，这种桥连作用也减少了水分子的逃逸和蒸发，同时也减少了循环水的风吹损失。实验证明，投加0.03%的qd-866超分子缓蚀阻垢剂，在保证循环水换热效率的前提下，可将循环水的风吹损失和蒸发量降低5～17%。

8、显著提高循环水的浓缩倍数，节约工业用水。

“金属表面膜化技术”形成的膜性质稳定，可耐高pH值，高硬度，高浊度，有优良性能，可使系统在自然pH值高浓缩倍数下运行，对一般水质，K值可达10，是普通药剂（K=2～3）节水量的3～5倍。既可以缓蚀，还可以分散阻垢，对碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅镁盐垢等都具有优良的阻垢性能。避开了各地水质的差异化，药剂保护在金属表面，免受水中各种杂质的干扰，从而长期稳定的保护循环水系统。超分子膜具有荷叶的防腐、防污性能，在提高换热效率的同时，可以耐受较差的水质，从而显著提高循环水的浓缩倍数，这是工业用水能够节约用水的最主要有效途径。

下表反应了浓缩倍数的提高直接带来的节水效果：

9、超分子膜化剂兼具广谱杀菌灭藻功能。

传统的水质稳定处理，一般投加缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂两种药剂，而且杀菌剂还要把氧化性和非氧化性药剂交替使用，加药、检测等操作繁琐。一旦操作失误，菌藻滋生很快，产生大量粘泥影响热交换，腐蚀设备，甚至堵塞冷却塔填料，造成停产事故，需要停车对系统进行化学清洗。氧化性杀菌剂一般都是氯及其衍生物，部分非氧化性杀菌剂也含有氯离子，这样就把大量的腐蚀性氯离子加入循环水系统，氯离子是腐蚀性最强，半径最小的活泼离子，极易渗入金相缺陷处富集，特别是对不锈钢设备，很容易造成氯离子应力腐蚀破裂，对设备危害极大。

超分子膜化剂具有高效的渗透和分散作用，可以破坏蛋白质结构，抑制、杀灭菌藻的滋生，具有广谱、高效的杀菌灭藻作用。一般的循环水系统只投加超分子膜化剂一种药剂就可以啦。对于菌藻严重的系统，我公司还要专门的广谱杀菌灭藻剂，请参看杀菌剂介绍，以供选择。

总之，洁能环保的“中性超分子膜化技术”是一种工业循环水系统处理的新技术，变传统的水质稳定处理为金属表面膜化处理，优势明显，

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