Оцінка ефективності застосування антискалантів у водоциркуляційних системах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorТрус, Інна Миколаївна
dc.contributor.authorТараненко, Арсеній Сергійович
dc.date.accessioned2025-09-16T07:59:53Z
dc.date.available2025-09-16T07:59:53Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми: Вода є ключовим ресурсом, широко застосовуваним у промисловості та в повсякденному житті людини. Проте забезпечення її належної якості та стабільних параметрів потребує особливої уваги, оскільки природна вода часто містить різноманітні домішки. Ці домішки можуть негативно впливати на функціонування технологічного обладнання, спричиняючи утворення накипу, розвиток корозійних процесів і біообростання. Ці небажані процеси не лише погіршують експлуатаційні характеристики обладнання, а й знижують ефективність роботи всієї водооборотної системи. Внаслідок цього зростає енергоспоживання, підвищується ризик аварійних ситуацій, скорочується строк служби устаткування, що зрештою призводить до фінансових втрат та негативного впливу на довкілля. Одним із найдієвіших способів запобігання цим проблемам є використання спеціалізованих реагентів для стабілізаційної обробки води. Завдяки їхньому застосуванню стає можливим забезпечення довготривалої, надійної та безпечної експлуатації водних систем у різних галузях промисловості. Мета і задачі дослідження: Метою роботи є визначення та порівняння ефективності класичних та екологічно-безпечних реагентів, що застосовуються для стабілізаційної обробки води, а також розробка інноваційних технологічних рішень, спрямованих на забезпечення раціонального та сталого використання водних ресурсів та створення замкнутих систем використання води в промисловості. Перелік наукових та практичних задач, сформульованих відповідно до зазначеної мети: − Провести аналіз сучасного стану науково-технічних розробок у сфері стабілізаційної обробки води, зокрема щодо застосування класичних та зелених реагентів у системах технічного водопостачання. Охарактеризувати типи реагентів (антискалантів, інгібіторів корозії, біоцидів) за механізмом дії, складом, ефективністю та екологічною безпекою. − Дослідити вплив типу реагенту, дози та умов обробки на ефективність стабілізаційної дії, зокрема антискалантної та інгібуючої здатності. − Оцінити біоцидну дію реагентів та їх вплив на біообростання, з урахуванням довготривалої експозиції у замкнених системах. − Розробити методичні підходи до порівняльного оцінювання ефективності реагентів у різних водних середовищах, що моделюють умови реальних водооборотних систем. Оптимізувати умови стабілізаційної обробки води для створення ефективних і безпечних технологічних схем із повторним використанням води в промисловості. − Запропонувати модель впровадження результатів дослідження у формі технологічного стартап-проєкту з розробки зеленого інгібітора накипоутворення на основі екстракту з соломи пшениці. Об’єкт дослідження: Процеси накипоутворення, корозії та біообростання в умовах різної жорсткості води. Предмет дослідження: Ефективність дії антискалантів щодо стабілізації води, запобігання корозії та зменшення біообростання на поверхнях водооборотних систем. Методи дослідження: Для проведення експериментальних досліджень застосовували водні середовища з різною мінералізацією. Для контролю фізикохімічних процесів і визначення концентрацій речовин у водному середовищі використовували титриметричний, потенціометричний і спектрофотометричний методи аналізу. Швидкість корозійного процесу визначали методом поляризаційного опору та масометричним методом. Для визначення впливу реагентів на біообростання застосовували мікробіологічні методи. Якість виконаних лабораторних досліджень та достовірність експериментальних результатів перевіряли з використанням математичних методів обробки даних. Наукова новизна одержаних результатів: У результаті проведення комплексу досліджень, спрямованих на отримання високоякісної води для замкнених систем водокористування, уперше було: - комплексно досліджено вплив ОЕДФК, НТМФК та екстракту соломи пшениці на стабілізаційні, корозійні та біоцидні властивості води різної жорсткості для водооборотних систем охолодження та теплопостачання; - визначено взаємний вплив характеристик водних середовищ та концентрацій фосфонатних інгібіторів на стабільність води по відношенню до накипоутворення; - встановлено оптимальні концентрації та умови застосування ОЕДФК і НТМФК, які забезпечують максимальний інгібуючий ефект щодо накипу, корозії та біообростання в середньо- та низькомінералізованих водах; - досліджено умови стабілізаційної обробки термічно нестабільних вод з карбонатним індексом більше 70 (мг-екв/дм3 ) 2 в залежності від характеристик води та параметрів процесу її використання. Практичне значення одержаних результатів: вивчено стабілізатори накипоутворення, які дозволяють створити ресурсозберігаючі системи використання води в промисловості. Визначено оптимальні концентрації та умови застосування ОЕДФК і НТМФК, які забезпечують максимальний інгібуючий ефект щодо накипу, корозії та біообростання. Результатом роботи є науково обґрунтована концепція впровадження замкнених екологічно безпечних систем водоспоживання, які базуються на ефективному застосуванні стабілізаційних реагентів. Розроблені технології направлені не лише на захист обладнання від корозії та накипу, а й зниження навантаження на навколишнє середовище за рахунок мінімізації скидів і повторного використання води в технологічних циклах промислових підприємств. Публікації: за матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 5 наукових праць, в тому числі 2 статті у наукових фахових виданнях категорії Б, 3 тез доповідей в збірниках матеріалів конференцій.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic: Water is a key resource widely used in both industry and everyday human life. However, ensuring its proper quality and stable parameters requires special attention, as natural water often contains various impurities. These impurities can negatively affect the operation of technological equipment, causing scale formation, corrosion processes, and biofouling. Such phenomena reduce the efficiency and reliability of water circulation systems. One of the most effective methods to prevent these issues is the use of specialized reagents for water stabilization treatment. Purpose and main tasks: The aim of this study is to determine and compare the effectiveness of conventional and environmentally safe reagents used for water stabilization treatment, and to develop innovative technological solutions aimed at rational and sustainable water use, including the creation of closed-loop water systems in industry. Tasks that were set to achieve the goal: - Analyzing the current state of scientific and technical developments in the field of water stabilization treatment, particularly the application of traditional and green reagents in technical water supply systems. Classifying and characterizing types of reagents (antiscalants, corrosion inhibitors, biocides) based on their mechanisms of action, composition, efficiency, and environmental safety. - Investigating the impact of reagent type, dosage, and treatment conditions on the effectiveness of stabilization, particularly in terms of antiscalant and inhibitive properties. - Evaluating the biocidal activity of reagents and their tendency to biofouling, considering long-term exposure in closed-loop systems. - Developing methodological approaches to the comparative assessment of reagent effectiveness in various water environments simulating real circulation system conditions. - Optimizing water treatment conditions to create efficient and safe technological schemes for industrial water reuse. - Proposing a model for the implementation of research results in the form of a technological startup project for the development of a green antiscalant inhibitor based on wheat straw extract. The object of research: Processes of scale formation, corrosion, and biofouling under different water hardness conditions. Subject of the research: The effectiveness of antiscalants in water stabilization, corrosion prevention, and reduction of biofouling on surfaces of recirculating water systems. Research methods: Experimental studies were conducted using water environments with varying mineralization levels. To control physicochemical processes and determine the concentrations of substances in water, titrimetric, potentiometric, and spectrophotometric methods were used. Corrosion rates were determined using the polarization resistance method and gravimetric method. The quality and reliability of laboratory studies and experimental results were verified using mathematical data processing methods. Scientific novelty of the obtained results: As a result of a comprehensive study aimed at producing high-quality water for closed-loop water systems, the following were done for the first time: - A comprehensive study of the effects of HEDP, NTMP, and wheat straw extract on the stabilization, corrosion, and biocidal properties of water with different hardness levels in cooling and heating recirculating systems. - The mutual influence of water environment characteristics and phosphonate inhibitor concentrations on water stability against scale formation was determined. - Optimal concentrations and application conditions of HEDP and NTMP that ensure maximum inhibitory effects on scale, corrosion, and biofouling in moderately and low-mineralized waters were identified. - The conditions for stabilization treatment of thermally unstable waters with a carbonate index over 70 (mg-eq/dm3 ) 2 were investigated, depending on water characteristics and process parameters. Practical significance of the results: Antiscalant stabilizers were studied that enable the creation of resource-saving water use systems in industry. Optimal concentrations and application conditions of HEDP and NTMP were identified, ensuring maximum inhibitory effects on scale, corrosion, and biofouling. The result of the work is a scientifically substantiated concept for implementing closed, environmentally safe water consumption systems based on the effective use of stabilization reagents. The developed technologies aim not only to protect equipment from corrosion and scaling but also to reduce environmental impact by minimizing discharges and reusing water in industrial process cycles. Publications: Based on the dissertation work, 5 scientific papers have been published, including 2 articles in peer-reviewed scientific journals (category B) and 3 conference abstracts.
dc.format.extent164 с.
dc.identifier.citationТараненко, А. С. Оцінка ефективності застосування антискалантів у водоциркуляційних системах : магістерська дис. : 161 Хімічні технології та інженерія / Тараненко, Арсеній Сергійович. - Київ, 2025. - 164 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/76031
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectантискалант
dc.subjectстабілізація
dc.subjectкорозія
dc.subjectбіообростання
dc.titleОцінка ефективності застосування антискалантів у водоциркуляційних системах
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Taranenko_magistr.pdf
Розмір:
4.06 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЕТРП)
Магістерські роботи