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新裝置在加工制作過程中，內壁有施工殘留的油脂垃圾、焊縫焊渣、軋制鱗片、浮銹以及其他大量的施工劃傷和污染，對于設備的使用壽命和生產的安全、高效運行具有重大影響，特別是不清潔油污和大量的軋制鱗片具有重大安全隱患，是電化學的陽極體，極易造成點蝕穿孔，是裝置泄露事故的主要元兇。

面對上述這些問題，潔能環保韓泰清總工在生產實踐中，不斷的總結、探索和研究，超分子藥劑分子會有規律的結合自由金屬表面的電子，形成類似荷葉膜表面的磨砂面結構，銹垢無法附著。采用超分子膜化的方法和技術，使循環水系統的金屬表面形成超分子保護膜，基本保證了循環冷卻水系統的穩定運行，也基本保證了企業生產活動的安全、高效、持久的運行。

圖1微觀下的20＃碳鋼表面銹層（粗糙）	圖2超分子膜化后的效果（精細磨砂面）（粗糙）

目前水處理的常規方向都是針對循化水系統設計投加藥品種類以及濃度（水質穩定）。對于不同的設備工藝構造，不同的地理環境，不同的生產負荷都會對水處理的投加方案產生很大的影響，實際操作很不方便。潔能環保摒棄了處理水來解決問題的老路子，從除垢變成超分子組裝，對于污垢的選擇具有廣泛性，且投加的藥劑量僅僅是維護超分子膜化水平，拋棄了用藥劑溶解、沉降污垢和雜質的原理，做到了效果好用量少。實現了清洗預膜一站式到位，除垢徹底、成膜致密的同時，中性超分子藥劑對環境十分友好甚至可以用來洗手。

超分子清洗預膜具有以下九大技術特點：

1、青潔能把水質穩定處理變為設備金屬表面的穩定處理

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、金屬表面的超分子膜緩蝕、阻垢效率高

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。

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%。

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，會提高水的比熱和導熱速度，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。

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。

圖3 減少渦流

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。

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2～5%。

7、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。

圖4 海化不停車清洗現場

8、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。

下表反應了濃縮倍數的提高直接帶來的節水效果：

采用超分子膜化技術和配套的排污裝置及藥劑，可以做到循環水系統的零排放，請參看本方案的第三章的第四款內容。

9、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。對于菌藻嚴重的系統，我公司還有專門的廣譜殺菌滅藻劑。

在超分子清洗預膜九大技術特點的支持下，不管是對企業的經濟效益、生產安全甚至是環境效益都有極大的提高改善，可以做到：

◆實現清潔生產——可以將設備表面的軋制鱗片、浮銹、焊渣（SiO2）、油脂、垃圾等清理干凈并鈍化預膜，保證清潔生產。

◆實現安全生產——化學清洗除凈設備污垢，杜絕了電化學腐蝕，提高了設備運行的安全系數。管道清洗干凈，沒有顆粒摩擦，不會發生通氣爆炸，確保生產安全。

◆實現節能降耗——沒有垢層的阻隔，清洗預膜光滑的管道表面有利于流體流通，管線運行效率高，節約能耗5-10%。

◆延長設備使用壽命——沒有垢下腐蝕，光潔的表面確保管道安全、高效運行，延長管線壽命2倍以上。

◆高產環保，提高經濟效益——環境污染小、安全系數高、試車時間短、節能降耗顯著，有效提高經濟效益。

超分子膜技術的發展展望：

利用超分子膜處理金屬表面成膜而非選擇性的處理水中的復雜成分，在工業的很多方面都有著很大的前景。

2012年，工業廢水的排放量在城市廢水排放中所占比重已經達到70%，而工業循環冷卻水占到工業用水的近80%，如果能很好地利用工業廢水加以處理循環利用，不但可以節約水資源改善環境，而且工業廢水中的雜質反而提高了導熱效率，更利于冷卻循環水系統。那讓我們看一下處理后的循環水能否回用到循環水系統。

如下表是循環水水質標準：

如下表是循環水處理標準：

從以上兩表格對比來看，目前工業循環水的處理標準并沒有達到工業循環水的水質要求，但像pH值、游離氯等重要指標兩指標基本處于同一水平，以現有的普通碳鋼設備，即使將處理達標的循環水作為補充水回用到循環水系統中，會腐蝕管道設備，是不可行的。但如果循環水系統加以超分子膜化，則工業污水經定向簡單處理后回用到工業循環水是沒有問題的。