超分子膜(荷葉膜)技術是青潔能自主研發的一項高新專利技術,該技術是工業設備化學清洗預膜和工業水處理技術的一場革命。傳統清洗是將污垢向下洗,超分子(荷葉膜)技術是在排斥分散污垢的同時,在金屬表面組裝上一層致密的超分子膜。該膜具有類似于荷葉出淤泥而不染的特性,有效的阻止污垢在金屬壁面的再次沉積。
2.1、把水質穩定處理變為設備金屬表面處理(荷葉膜技術)。
傳統的水處理技術是通過加藥,降低水的腐蝕、結垢傾向,也就是所謂的水質穩定處理技術。而超分子膜化技術是通過超分子的選擇性自組裝作用,特異性的與金屬進行選擇性組裝,在設備表面形成一層超分子膜。在自組裝過程中,藥劑分子的振動和布朗運動會將金屬表面原有的污垢予以清除,分散到溶液中,從而達到徹底除垢和組裝成膜的目的,形成的超分子膜比傳統的鈍化膜、沉積膜和吸附膜都要均勻、致密,確保金屬具有荷葉表面一樣的防腐、防污能力,使金屬表面處于安全、穩定狀態。
2.2、金屬表面的超分子膜高緩蝕阻垢率
設備經過超分子膜化后,形成了穩定、致密的超分子保護膜。該超分子膜由于其微觀結構的尺寸效應,能夠有效的阻止污垢附著,這種效應稱為拒污效應。故超分子膜的阻垢性能是常規水處理藥劑無法比擬的,不僅阻止污垢的附著,還能將老垢清除干凈。
另外,超分子膜化更完全徹底,其緊密的微觀結構,能夠有效對金屬設備表面進行改性,增強金屬本身的抗腐蝕性能。因為超分子膜能拒絕污物的附著,防止循環水中的腐蝕性離子與設備接觸,有效保護設備不受腐蝕,其緩蝕性能高。
2.3、設備的換熱能力提高。
超分子膜的形成機理為超分子藥劑與金屬的選擇性組裝,因此決定了超分子膜為極薄的一層單分子膜層。不影響金屬的導熱性能,較之常規的鈍化膜,能有效提高設備的導熱系數,提高換熱效率5-10%。
2.4、循環水的導熱能力提高。
被分散到溶液中的設備垢質,在溶液中均勻分散后,能顯著提高循環水的比熱,單位流量的循環水能夠吸收更多的熱量,對換熱效率有很大的提高。
銅的導熱系統為401W/m•K,鋼的導熱系統為54W/m•K,而水垢的導熱系統僅為1.3~3.1W/m•K,鐵銹的導熱系數為0.116-0.232 W/m•K。銹垢、水垢等附著在金屬表面,因為其熱阻是金屬的幾十倍甚至上百倍,會嚴重影響熱交換;但是,通過超分子的分散溶解作用,均勻分布到循環水里,因為循環水運行工況下,40℃左右水的導熱系數一般為0.64W/m•K,20℃時水的導熱系數為0.60 W/m•K,很小,加進鐵、鈣、鎂等鹽類,會提高水的導熱速度,有利于熱交換,將金屬表面的污垢變成了水的導熱促進劑,化害為利。
2.5、提高循環水的流速。
超分子膜類似荷葉膜,水在其表面流動順暢,與金屬表面有銹垢和有水垢的表面比,水在表面的流動阻力大大減弱,滯流層的厚度減薄,可以提高循環水的流動速度和熱交換速度。
另外,超分子藥劑為大分子物質,在加入循環水中后,能與水分子及循環水中的無機鹽分子進行橋連,通過氫鍵等弱分子間作用力形成空間網狀分子集團。這種結構的形成,能夠大大減少水中的渦流和靠近管壁的滯流層厚度,使循環水處于類層流狀態,從而提高流速,單位時間流經換熱設備的循環水量增加,換熱效率進一步提高。實驗證明,投加0.03%的qd-866超分子緩蝕阻垢劑,可將循環水的流量提高10-20%,換熱效率提高15%以上。
2.6、提高循環水泵的效率。
渦流的存在會使水分子及其他分子、離子摩擦,泵的機械能一部分轉化為水的內能,使水的溫度升高,吸熱能力下降,降低了循環水的換熱效率。因此,投加超分子藥劑,減少渦流,阻止了循環水將泵的動能轉換成熱能,有效提高泵的效率。實驗證明,投加0.03%的超分子藥劑,通過消除渦流的摩擦,可以使循環水泵節電1~3%。
2.7、減少循環水的風吹損失和蒸發損失。
水的比熱很大,是4.2×103焦/(千克×℃);水的汽化潛熱也很大,為40.8千焦/摩爾,相當于2260千焦/千克,水的蒸發是循環水降溫的重要途徑,所以水是質優價廉的熱媒介,號稱工業的血液,工業用水的80%用于循環冷卻水,循環水的節能減排是工業節能減排的關鍵。
超分子藥劑與水分子及循環水中的無機鹽分子進行橋連,形成空間網狀分子集團,能夠大大降低水中的渦流和滯流層厚度,從而提高流速,循環水量增加,導熱能力提高,綜合換熱效率提高,在保證換熱效果的前提下,這種橋連作用也減少了水分子的逃逸和蒸發,同時也減少了循環水的風吹損失。實驗證明,投加0.03%的qd-866超分子緩蝕阻垢劑,在保證循環水換熱效率的前提下,可將循環水的風吹損失和蒸發量降低5~17%。
2.8、避免了系統的停車清洗。
傳統的水質穩定處理,需要定期停車對系統進行化學清洗,通過清洗劑與污垢之間發生化學反應而達到清洗的目的,而所使用的清洗劑一般為小分子的酸或堿。傳統清洗劑在與裝置內的垢發生反應時,由于垢層的厚度不一,所以,在傳統化學清洗(尤其是酸洗)過程中不可避免的存在著過洗腐蝕的現象。因此,傳統化學清洗和鈍化處理技術難度較高,風險不易控制。
另外,由于傳統清洗劑的分子體積較小,很容易擴散到設備金屬本體內部,造成金屬內部的晶格畸變,形成金屬內部微觀晶體結構的缺陷。晶體缺陷的出現,會大大影響金屬本身的性能,其抗壓強度、抗拉伸強度、蠕變性、延展性以及耐腐蝕性等各項性能指標都會大大降低,嚴重危害設備的運行安全和使用壽命。
與傳統化學清洗和鈍化處理相比,超分子膜化技術更加安全可靠,簡單易行,而且對環境友好,不會造成二次污染,保護系統設備與操作人員的安全。循環水系統使用超分子緩蝕阻垢劑,可確保系統不結垢,無需停車清洗。對于有污垢的系統,可以多投加藥劑,或者在線膜化,實現在線清潔預膜,避免了傳統的停車清洗。
2.9、顯著提高循環水的濃縮倍數,節約工業用水。
超分子膜具有荷葉的防腐、防污性能,在提高換熱效率的同時,可以耐受較差的水質,從而顯著提高循環水的濃縮倍數,這是工業用水能夠節約用水的最主要有效途徑。
2.10、超分子膜化劑兼具廣譜殺菌滅藻功能。
傳統的水質穩定處理,一般投加緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑兩種藥劑,而且殺菌劑還要把氧化性和非氧化性藥劑交替使用,加藥、檢測等操作繁瑣。一旦操作失誤,菌藻滋生很快,產生大量粘泥影響熱交換,腐蝕設備,甚至堵塞冷卻塔填料,造成停產事故,需要停車對系統進行化學清洗。氧化性殺菌劑一般都是氯及其衍生物,部分非氧化性殺菌劑也含有氯離子,這樣就把大量的腐蝕性氯離子加入循環水系統,氯離子是腐蝕性最強,半徑最小的活潑離子,極易滲入金相缺陷處富集,特別是對不銹鋼設備,很容易造成氯離子應力腐蝕破裂,對設備危害極大。
超分子膜化劑具有高效的滲透和分散作用,可以破壞蛋白質結構,抑制、殺滅菌藻的滋生,具有廣譜、高效的殺菌滅藻作用。一般的循環水系統只投加超分子膜化劑一種藥劑就可以啦。對于菌藻嚴重的系統,我公司有專門的高效無氯殺菌滅藻劑。