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市政供暖循環(huán)水防垢系統(tǒng)SP3催化防垢濾料

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類型	高效	應(yīng)用范圍	污水處理,給水處理

市政供暖循環(huán)水防垢系統(tǒng)SP3催化防垢濾料系統(tǒng)已經(jīng)在世界各地成功的安裝和使用，包括成千上萬(wàn)的換熱器，熱水鍋爐，蒸汽鍋爐或者蒸汽蒸餾設(shè)備。

詳細(xì)介紹

BEST BOILER TECHNOLOGIES

"Best" 意味著可以有效的保護(hù)健康和環(huán)境。

"Boiler" FILTERSORB SP3 系統(tǒng)已經(jīng)在世界各地成功的安裝和使用，包括成千上萬(wàn)的換熱器，熱水鍋爐，蒸汽鍋爐或者蒸汽蒸餾設(shè)備。

*	FILTERSORB SP3可以減少或者*控制腐蝕。并且現(xiàn)有的鐵銹等沉積物也可以被溶解
第二	FILTERSORB SP3減少水垢和排污量。如果使用得當(dāng)，它可以清除鍋爐內(nèi)的污垢，然后這些污垢可以被沖洗排出。
第三	FILTERSORB SP3阻止或者減少在熱交換過(guò)程中結(jié)構(gòu)。

“ Technologies”包括Nucleation Assisted Crystallization ”(NAC) 核輔助結(jié)晶技術(shù)，SP3是在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)，安裝，建造，維護(hù)，運(yùn)營(yíng)和服役的。這是一種綠色環(huán)保技術(shù)，它無(wú)需使用鹽，磁鐵，電力或者模板設(shè)備。NAC 是沃奇水處理的標(biāo)志。

2.1 FILTERSORB SP3概述

2.1.1 定義

（S）CALE水垢（P）PREVENTION預(yù)防（3）Ca(HCO3)2SOLUBLE可溶性

轉(zhuǎn)變暫時(shí)性硬水成為:

碳酸鈣 + 純水 + 二氧化碳

CaCO3 + H2O + CO2

SP3是一種不需要再生和任何化學(xué)藥劑就可以改變防垢效率的材料。它參與反應(yīng)并且把硬度轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)效的和無(wú)害的晶體。

2.1.2 Nucleation Assisted Crystallization ”(NAC) 核輔助結(jié)晶技術(shù)

NAC（核輔助結(jié)晶）是不同于其他的水結(jié)晶的結(jié)晶工藝。是一種固態(tài)和水或者氣/溶液反應(yīng)。

反應(yīng)發(fā)生在SP3涂了鈣和陶瓷球的玻璃狀表面上。反應(yīng)物被吸附在催化劑SP3碎玻璃狀表面的“活性位點(diǎn)”上。這些反應(yīng)物通過(guò)物理吸附，非常“微弱”的附著在SP3表面。當(dāng)反應(yīng)物的濃度升高到彼此非常接近時(shí)，就會(huì)削弱反應(yīng)物內(nèi)部原始的分子鍵，伴隨著“卓有成效”的碰撞的巨大成功離子在瞬間被分開(kāi)。

碳酸氫根離子以HCO3表示

Ca(HCO3)2 CaCO3+ H2O + CO2

不溶的碳酸鈣，純水和CO2氣體，并且在SP3表面與碳酸根CO32-離子作為集體，獲得兩個(gè)質(zhì)子形成

H2O + CO2+ Ca2+

這些物質(zhì)可以從SP3表面分離下來(lái)，在這個(gè)公式中CO2作為超飽和CO2與Ca開(kāi)始核結(jié)晶過(guò)程，并終形成晶體。

2.1.3 FILTERSORB SP3功能

附著于催化劑SP3玻璃狀表面的反應(yīng)物Ca(HCO3)2化學(xué)吸附/物理吸附）必須足夠強(qiáng)大以能夠盡快的分離反應(yīng)物離子，但是又足夠處理所有的離子，并且這些產(chǎn)物可以從SP3表面“脫離”，它被稱之為脫附過(guò)程。

Nucleation 成核現(xiàn)象 Adsorption 吸附

Assisted 輔助 Desorption 脫附

Crystallization 結(jié)晶 in one process 在同一過(guò)程中

在SP3 Nucleation Assisted Crystallization ”(NAC)過(guò)程中會(huì)使用價(jià)格昂貴的陶瓷微球。催化劑表面的玻璃狀涂層是非常特殊的，但是它卻保證了可以提供大的表面積，因此它擁有高的反應(yīng)效率。這也就意味著SP3催化劑必須具備物理支持，可以通過(guò)分布著耐高溫的陶瓷微球的玻璃狀表面來(lái)實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上所有其他的有用材料都需擴(kuò)展，并且在催化劑表面的活性位點(diǎn)都非常少。這大大降低了反應(yīng)效率。

舉例：板輔助結(jié)晶材料（TAC）擴(kuò)展到原來(lái)尺寸的兩倍才會(huì)釋放活性位點(diǎn)去反應(yīng)。

2.1.4 FILTERSORB SP3中毒

活性位點(diǎn)：因?yàn)樵陔x子水平，Ca2+結(jié)晶方面可能會(huì)有微小的瑕疵，因此并不是介質(zhì)的所有表面都是有效的。對(duì)于任何的催化劑表面，他們都期望有一個(gè)裂面，因?yàn)樗麄儽饶切┐植跀U(kuò)展的有更高的效率。

關(guān)鍵：在任何情況下都要盡量避免SP3催化劑中毒。

Ø 高銅和高含量的鐵可能會(huì)造成這些影響，因?yàn)樗鼈儠?huì)附著在SP3表面的活性位點(diǎn)上。它大大降低了SP3的效率，特別是在高效的SP3催化劑位點(diǎn)上的Ca(HCO3)2雜質(zhì)更強(qiáng)，將會(huì)和反應(yīng)物離子產(chǎn)生巨大的競(jìng)爭(zhēng)。

Ø 硫化氫類會(huì)毒害SP3介質(zhì)，所以要防止水里面含硫。

Ø 商業(yè)系統(tǒng)建議3年更換一次。

2.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.2.1 基于科學(xué)事實(shí)

首先科學(xué)是基于如下對(duì)于世界的描述：

通過(guò)可以測(cè)量的事實(shí)，【數(shù)據(jù)】，以及可以試驗(yàn)的構(gòu)想去說(shuō)明硬水是如何工作的。

事實(shí)	硬水
【數(shù)據(jù)】	碳酸鈣 CaCO3

并且設(shè)定鈣和鎂的化合物都用M表示 = 金屬鈣和鎂都位于第二列（元素周期表），有相識(shí)的性質(zhì)”

可以試驗(yàn)說(shuō)明

O	氧化物	CaO=氧化鈣 MgO=氧化鎂
OH	氫氧化物	Ca(OH)2=氫氧化鈣 Mg(OH)2=*
HCO3-	碳酸氫根	Ca(HCO3)2=碳酸氫鈣 Mg(HCO3)2=碳酸氫鎂
CO3	碳酸根	CaCO3=碳酸鈣 MgCO3=碳酸鎂

H2O是一種中性的氧化物，因?yàn)樗腜H是7,理論上，氧/水合質(zhì)子離濃度與氫氧根離子濃度相當(dāng)

2H2O ↔ (H3O+) + (OH-) 這是一個(gè)科學(xué)存在的事實(shí)

對(duì)于一個(gè)非常光滑的表面吸附強(qiáng)度是非常重要的，并且SP3擁有一個(gè)玻璃狀的表面。

水 ↔ 氧離子/水合質(zhì) + 子氫氧根離子

在這個(gè)反應(yīng)中，水實(shí)際上是同時(shí)作為酸和堿存在的，一個(gè)水分子酸提供一個(gè)質(zhì)子給另一個(gè)水分子，使得該水分子變成一個(gè)氧鎓離子（水合質(zhì)子），同時(shí)另一個(gè)水分子（堿）同時(shí)獲得一個(gè)質(zhì)子！

因此，水是一種兩性氧化物：它既是反應(yīng)中質(zhì)子的提供者，同時(shí)也是質(zhì)子的接受者。

現(xiàn)在，碳酸氫根離子HCO3-可以作為一種碳酸根離子同時(shí)既是酸又是堿或者說(shuō)既是堿又是酸，這種現(xiàn)象稱之為兩性。

HCO3-作為一種堿，接受來(lái)自酸的一個(gè)質(zhì)子。

HCO3- + OH- H2O + CO2

HCO3-作為一種酸釋放一個(gè)質(zhì)子給氫氧根離子堿基。

2.2.2 科學(xué)公理

1．水的化學(xué)行為，在自然規(guī)律作用下

（H+）氫離子 + （OH-）氫氧根離子 = 水（H2O）

2．每一個(gè)水垢發(fā)生的背后都有一個(gè)原因和影響的關(guān)系

l 可能有人會(huì)問(wèn)，這些水垢來(lái)自哪里？

l 引起水垢的根本原因是什么？

原因

水 + 二氧化碳 + 鈣 + 鎂 + 氧化劑+ 氫氧根 +碳酸氫根，造成的水的硬度被稱作為暫時(shí)硬度。H2O + CO2+ Ca + Mg + O + OH + HCO3飽和后形成Ca(HCO3)2

暫時(shí)硬度的存在是一個(gè)科學(xué)事實(shí)。

2.2.3 試驗(yàn)證明

SP3處理提供了一種可以試驗(yàn)的說(shuō)明，這種說(shuō)明可以被測(cè)試驗(yàn)證

鈣鎂化合物的溶解性以及他們的反應(yīng)

溶劑：	測(cè)試中溶解物質(zhì)的液體。
溶質(zhì)：	測(cè)試中溶解在溶液瓶中的物質(zhì)。
溶液：	溶質(zhì)溶解在測(cè)試水溶劑中的結(jié)果。
	溶質(zhì) + 溶劑 = 澄清溶液
溶解度：	測(cè)試粉（溶質(zhì)）溶解的程度上限
可溶性：	材料或者測(cè)試粉將溶解在水中
不溶性：	不溶解，不會(huì)溶解在SP3水中，例如硫酸鈣CaSO4和*MgSO4

注解：CO2(aq.)溶液有時(shí)候被稱作為碳酸H2CO3，但是這并不是真的存在的！

CO2(aq.) + H2O ↔ H+(aq.) + HCO3-(aq.)

飽和：

意思是說(shuō)物質(zhì)在飽和溶液中的溶解達(dá)到上限，不能再溶解

v 硫酸鈣飽和水溶液將不會(huì)再溶解測(cè)試粉

v 鈣和鎂的氧化物或者氫氧化物溶解在H2CO3水溶液中直至得到飽和Ca(HCO3)2

這些是導(dǎo)致水垢和堿性溶液的主要原因

碳酸鈣和碳酸鎂都不溶于水，但是他們實(shí)際上溶于酸。

水的PH不變，并且水的堿度也不變。

2.3 使用方法

2.3.1 FILTERSORB SP3工作機(jī)制

注意要點(diǎn)：

l SP3濾料作為防垢介質(zhì)的目標(biāo)只是暫時(shí)水硬度（僅僅是碳酸氫鹽而已?。@是結(jié)垢的主要原因。

l SP3不會(huì)對(duì)*硬度起作用（如：硫酸鹽，氯化物，硅酸鹽，磷酸鹽等）

l SP 3可以替代離子交換樹脂，但其本身不是離子交換樹脂。

l SP3不交換給水的任何離子。

l 預(yù)防結(jié)垢的基本原則：SP3的功能是通過(guò)將造成水的暫時(shí)硬度的鈣和鎂的碳酸氫鹽轉(zhuǎn)換為亞微米的晶體（碳酸鈣和碳酸鎂），防止形成任何水垢，從而以中和碳酸氫鹽水的硬度。

與離子交換樹脂的功能對(duì)比：

FILTERSORB SP3

離子交換樹脂

主要成分

改性陶瓷珠

樹脂

功能

輔助成核結(jié)晶

鈉離子交換

基本反應(yīng)

Ca(HCO3)2 + SP3 = CaCO3 + H2O + CO2

Ca(HCO3)2 + IER = 2NaHCO3

再生

無(wú)需再生

應(yīng)用一段時(shí)間后必須再生

鈣和鎂的碳酸氫鹽發(fā)生了什么變化？

鈣和鎂的碳酸氫鹽被轉(zhuǎn)換為鈣和鎂的碳酸鹽亞微米晶體，懸浮在水中

離子交換樹脂用鈉取代了鈣和鎂。因此鈣和鎂從水中去除，取而代之的是*。

注意：

1. 軟化水：通過(guò)用鈉置換水中的鈣和鎂，從而使得*溶解于處理后的水中。

2. 是否FILTERSORB SP3“軟化”了硬水？

沒(méi)有。它不會(huì)軟化硬水。它限制水的硬度以使其不形成水垢。

3. TDS（溶解總固體）是否發(fā)生了改變？

沒(méi)有。因?yàn)樵赟P3處理前后，鈣和鎂的濃度仍然相同，因此TDS沒(méi)有改變。

2.3.2 確定SP3使用量

1. 確定FILTERSORB SP3 的體積（L）

要求輸入?yún)?shù)：

A. 水的硬度（以mg/L或者ppm計(jì)）

B. 流量

對(duì)于他們的單位選擇以及正確的取值是非常重要的。（詳見(jiàn)具體計(jì)算）

SP3量的計(jì)算近似于直線函數(shù)，3L SP3可以處理1m³/h的流量，可以處理高達(dá)417.95ppm（mg/L）的臨時(shí)硬度。417.95ppm的值來(lái)自于標(biāo)準(zhǔn)25°dH（德國(guó)水的硬度單位）。

2. 對(duì)于給定SP3的量，來(lái)確定流量

相反的，對(duì)于處理所用的量的SP3介質(zhì)也可以確定處理流量

要求輸入?yún)?shù)：

A.水的硬度（以mg/L或者ppm計(jì)）

B. FILTERSORB SP3 的體積

2.3.3 設(shè)置壓力容器或者測(cè)試柱

壓力容器（或測(cè)試柱）的體積應(yīng)該下限是SP3介質(zhì)體積的5-7倍，去制做SP3的浮動(dòng)床，這樣SP3介質(zhì)可以在流量的沖擊下自由移動(dòng)。

流動(dòng)方向： FILTERSORB SP3 必須是逆流設(shè)置。

2.3.4 測(cè)試程序和性能測(cè)定

l 如果它是地下水或地表水，則需要預(yù)處理系統(tǒng)；

l 根據(jù)每次測(cè)定，必須保持流量穩(wěn)定；

l 系統(tǒng)必須是逆流工作；

l 必須保持進(jìn)水40℃上限；

測(cè)試時(shí)間: 強(qiáng)烈建議運(yùn)行這個(gè)測(cè)試兩天，每天間隔幾小時(shí)。

原因: SP3介質(zhì)球有玻璃一樣的涂層。這個(gè)球在吸附一定量的水后會(huì)膨脹，表面的玻璃涂層會(huì)產(chǎn)生裂紋。這些裂紋增加了性能，因?yàn)樗麄兂洚?dāng)成核位點(diǎn)的快速結(jié)晶過(guò)程。因此，建議運(yùn)行這些水兩天，以使這些材料可以充分的發(fā)揮出佳性能。

2.3.4 FILTERSORB SP3處理水測(cè)試

由于FILTERSORB SP3的工作機(jī)制與傳統(tǒng)的離子交換樹脂有很大不同，人們卻總是想用相同的測(cè)試來(lái)確定水的硬度含量。

這里有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)要注意（很多人把他們SP3處理后的水進(jìn)行常規(guī)測(cè)試，因此無(wú)法看到任何硬度的變化）

1. 傳統(tǒng)的離子交換

對(duì)于常規(guī)的離子交換樹脂，硬度改變是Ca(HCO3)2 + IER = 2NaHCO3

硬度測(cè)試方法對(duì)傳統(tǒng)的離子交換處理水進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，它測(cè)試的是硬水中陽(yáng)離子鈣鎂的含量。他給與否定，因?yàn)殁}鎂離子被鈉離子取代了。

2. FILTERSORB SP3

現(xiàn)在要考慮SP3的工作機(jī)制，這個(gè)工作機(jī)制是：Ca(HCO3)2 + SP3 = CaCO3 + H2O + CO2

CaCO3是不形成水垢的亞微米形式。很明顯，鈣和鎂仍然在處理后的水中，保持和處理前相同的量（TDS不發(fā)生變化，沒(méi)有離子交換）。因此，那些為離子交換樹脂設(shè)計(jì)的硬度測(cè)試對(duì)于SP3將給出否定的結(jié)果。

然而，這里有一些簡(jiǎn)單的現(xiàn)象，可以通過(guò)視覺(jué)來(lái)直觀的判斷出SP3的性能。

A. 視覺(jué)判斷

CO2：如公式中所展示的，水的硬度的架構(gòu)被打開(kāi)，轉(zhuǎn)換為亞微米晶體，純水和二氧化碳：Ca(HCO3)2 + SP3 = CaCO3 + H2O + CO2，當(dāng)硬水流經(jīng)SP3時(shí)，處理后的水中有大量的二氧化碳?xì)馀菝俺觯梢酝ㄟ^(guò)肉眼觀察到）。

B. 肥皂水測(cè)試

一個(gè)簡(jiǎn)單的肥皂水測(cè)試，可以用來(lái)觀察SP3性能，并且可以和軟水做對(duì)比。肥皂很難在硬水中形成泡沫，這是一種傳統(tǒng)的對(duì)軟化水檢測(cè)的基本方式。現(xiàn)在可以用相同的方式對(duì)SP3處理水進(jìn)行測(cè)試。

C. FILTERSORB SP3形成碳酸鈣晶體

l 所形成的亞微米晶體顆粒仍然懸浮在處理后的水中，但不會(huì)在疏水管道中形成水垢等，因?yàn)榫w是電中性的，在其表面不會(huì)形成任何強(qiáng)烈的化學(xué)鍵結(jié)合。

l 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體是非常穩(wěn)定的，可以作為人體必需的礦物質(zhì)被直接消耗掉，并且他們對(duì)環(huán)境是有益的。

l 所形成的的晶體對(duì)于溫度的變化也是非常穩(wěn)定的，直到溫度達(dá)到360℃之前都會(huì)以穩(wěn)定的碳酸鈣晶體形式存在，超過(guò)360℃之后才會(huì)分解為方解石形式。

l 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體用肉眼看不到。

l 該晶體可以被過(guò)濾器表面過(guò)濾掉，在其表面可以觀察到類似的針狀晶體（文石類型）成增長(zhǎng)模式（在我們的實(shí)驗(yàn)室中，按照在SP3后面的20um的過(guò)濾器上可以觀察到）。這類似于生物礦化過(guò)程，如同珊瑚礁的形成。

l 亞微米碳酸鈣CaCO3晶體溶于酸。

D. 其他自制的測(cè)試

其他自己設(shè)計(jì)的可以觀測(cè)到其形象的測(cè)試。

2.3.5 FILTERSORB SP3應(yīng)用技術(shù)參數(shù)

FILTERSORB SP3特性		操作參數(shù)與水中雜質(zhì)
外觀	白色顆粒	工作溫度	3-90℃
組成	改性陶瓷聚合物	PH	6.5 - 9.5
密度（g/L）	0.80	硬度上限	1400 ppm
粒度（mm）	0.55 - 0.75	鹽度上限	35000ppm
體積變化	大60%	鐵含量上限	0.5ppm*
含水量	10 - 25%	錳含量上限	0.05ppm
		游離氯上限	3ppm
		銅含量上限	1.3ppm
		油脂	無(wú)要求
		硫化氫	無(wú)要求
		磷酸鹽	無(wú)要求

* FILTERSORB SP3也可以高效率的從水中去除鐵。請(qǐng)與我們溝通。

注意：請(qǐng)不要在含有不安全的微生物，或者不明水質(zhì)水中使用，或者未充分消毒后使用。系統(tǒng)必須按照制造商的說(shuō)明進(jìn)行安裝維護(hù)。按照條件，需要對(duì)泥沙，鐵，硫化氫，錳和銅等進(jìn)行預(yù)處理。在一些用銅管道安裝的新系統(tǒng)，請(qǐng)?jiān)谟盟?周后使用。

特別提示: FILTERSORB SP3對(duì)鐵，銅，錳，鉛，鋅等有很好的吸附能力，因此，在含有高含量的這類污染物的水中，F(xiàn)ILTERSORB SP3球可能改變顏色，或者縮短使用壽命。研究表明，介質(zhì)球發(fā)生顏色變化也可能是聚乙烯的罐子導(dǎo)致的。其他的任何變化，請(qǐng)與我們溝通，以便于分析處理。

2.4 SP3與離子交換的對(duì)比分析

綜合對(duì)比FILTERSORB SP3與離子交換樹脂，有如下結(jié)論：單