Космина М.М. Розробка нових реагентів та технологій для стабілізаційної обробки води в промисловому та комунальному водоспоживанні. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 101 «Екологія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026.
Дисертаційна робота присвячена пошуку нових реагентів та технічно-логічних рішень для забезпечення ефективного функціонування систем водокористування. Стабільність якості води у системах промислового та комунального водоспоживання є однією з ключових передумов надійної експлуатації теплотехнічного обладнання, мереж гарячого та холодного водопостачання, оборотних та замкнутих систем охолодження, а також безпечного функціонування систем комунального водопостачання. Корозія металевих елементів, накипоутворення, деструкція захисних плівок і розвиток мікробіологічних процесів призводять до втрати герметичності трубопроводів, зниження теплотехнічної ефективності обладнання, збільшення витрат енергоносіїв та ризиків потрапляння вторинних забруднювачів у навколишнє середовище. Сучасні підходи підкреслюють тісний взаємозв’язок між корозією матеріалів, якістю води в розподільчих мережах, утворенням корозійних продуктів та вторинними забрудненнями, що прямо впливають на безпеку споживачів та стан довкілля. В країнах із зношеною інженерною інфраструктурою, до яких належить і Україна, ці проблеми загострюються через значну тривалість експлуатації трубопроводів, нерівномірність якості вихідної води, обмежені можливості модернізації обладнання та високий рівень втрат води в мережах.
Результати дисертаційної роботи представлені у чотирьох розділах та додатках.
У першому розділі дисертаційної роботи описано основні дослідження які проводились у сфері протикорозійної стабілізаційної обробки води. Були проаналізовані основні напрямки попередніх досліджень. На основі проведеного аналізу було сформовано основні напрями та методи дисертаційного дослідження та зроблені деякі висновки, що стосуються дисертаційного дослідження
У другому розділі дисертації представлено об`єкти та методи досліджень, котрі включають в себе опис, характеристику, фізико-хімічні властивості тих середовищ, матеріалів та реагентів, які застосовувались та наведені в наступних розділах дисертаційної роботи. Об`єктами дослідження були водопроводна та природна води, а також модельні розчини, що імітують склад промислових вод. Описані методики проведення експериментальних досліджень та контролю фізико-хімічних процесів та визначення концентрацій речовин у водних середовищах.
У третьому розділі дисертаційної роботи визначено ефективність фосфатних, фосфонатних, сульфонатних та амінних антискалантів і встановлено перевагу фосфонатних та сульфонатних реагентів, зокрема нітрилметиленфосфонатів у середовищах сульфату кальцію. Розроблено метод синтезу нітрилметиленсульфонатів на основі моноетаноламіну та обґрунтовано умови стабілізаційної обробки води з високим карбонатним індексом.
Вивчено, а також експериментально проведено та проаналізовано основні засади корозійних процесів в водних середовищах з підвищеним мінеральним складом та в присутності органічних складових. Досліджено вплив неорганічних і органічних інгібіторів на процес корозїї сталі при різних рН та температур. У таблицях показано зміну ступеню захисту від корозії при різних температур та рівнів рН. Також у даному розділі були проаналізовані таблиці та написані відповідні висновки щодо дослідження корозійних процесів.
Показано, що зростання мінералізації та аерації води підвищує її корозійну активність, причому ефект більш виражений для міді та латуні, ніж для заліза. Встановлено визначальний вплив температури у водно-нафтових середовищах, тоді як нафта проявляє частковий інгібуючий ефект через обмеження дифузії кисню, який посилюється зі зростанням рН.
Доведено, що у прісній воді фосфати, поліфосфати, фосфонати, фосфінати, сульфонати та амінні сполуки ефективно інгібують корозію нелегованої сталі за умов аерації, причому їх дія посилюється в присутності іонів жорсткості та цинку. У мінералізованих середовищах інгібітори пасиваційного типу втрачають ефективність через руйнування захисних плівок хлоридами та сульфатами.
Встановлено, що підвищення мінералізації зменшує ефективність адсорбційних інгібіторів і потребує збільшення їх дозування до 10 – 15 мг/дм³. Найвищу ефективність продемонстрували тіокарбамід, уротропін та алкілімідазолін, причому дія останнього посилюється у присутності нафтопродуктів завдяки формуванню гідрофобної плівки.
Показано, що корозійна агресивність водно-нафтових систем визначається сукупною дією мінералізації, кислотності, температури та органічної фази. Нафта формує гідрофобний шар на сталі, однак у присутності хлоридів та органічних кислот її інгібуючий ефект знижується.
