專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理過(guò)程中的反滲透膜阻垢劑及其制備方法，特別涉及一種無(wú)磷反 滲透膜阻垢劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
反滲透法因具有占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、不存在二次污染、出水穩(wěn)定、自動(dòng)化程 度高等優(yōu)點(diǎn)，在水處理技術(shù)領(lǐng)域已逐步替代了離子交換法，成為純水制備的主要技術(shù)，并在 純凈水處理、醫(yī)藥行業(yè)用水、海水淡化、冷卻塔補(bǔ)給水、鍋爐補(bǔ)給水等行業(yè)得到大量的應(yīng)用。 在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，反滲透膜結(jié)垢嚴(yán)重影響著反滲透裝置的運(yùn)行效率，如使系統(tǒng)運(yùn) 行能耗增加，反滲透膜壽命減短，出水水質(zhì)變壞等。隨著我國(guó)城市化不斷擴(kuò)大，工業(yè)程度不 斷深化，工業(yè)用水量大大增加，而采用地下水做工業(yè)水有一定的限制，故現(xiàn)代火力發(fā)電廠(chǎng)鍋 爐用水大部分將考慮使用處理過(guò)的地表水。地表水是一種直接受季節(jié)影響的水源，有發(fā)生 微生物和膠體兩方面高度污染的可能性，同時(shí)存在無(wú)機(jī)物和有機(jī)物結(jié)垢污染，需要的預(yù)處 理比較復(fù)雜，包括消毒、絮凝、助凝、澄清、多介質(zhì)過(guò)濾等。對(duì)于生物污染，可以采用合適的殺 菌劑、殺菌燈或其他系統(tǒng)解決，而對(duì)于無(wú)機(jī)垢和膠體結(jié)垢，則采用投加高效阻垢劑的方法解 決。阻垢劑作為用于反滲透水處理系統(tǒng)、阻止污垢在反滲透膜上沉積的一類(lèi)藥劑，市場(chǎng)需求 量不斷增加，但現(xiàn)在各廠(chǎng)家使用的大部分是國(guó)外進(jìn)口阻垢劑如PTP-0100，MDC220，這些阻垢 劑的價(jià)格昂貴，大部分含磷量非常高。近年來(lái)，根據(jù)單體阻垢劑間的協(xié)同效應(yīng)，對(duì)復(fù)配阻垢劑的研究越來(lái)越多。謝鳳龍， 海雅玲(國(guó)產(chǎn)化反滲透阻垢劑的篩選和分析J)選取了國(guó)內(nèi)常用的氨基三亞甲基膦酸 (ATMP)、亞乙基二胺四亞甲基膦酸(EDTMP)、羥基亞乙基二磷酸(HEDP)、二亞乙基三胺五亞 甲基磷酸(DETMP)、2_羥基膦?；宜?PBTC)和聚馬來(lái)酸(HPMA) 6種有機(jī)膦酸鹽類(lèi)聚羧酸 鹽類(lèi)的阻垢劑單體進(jìn)行了試驗(yàn)，采用靜態(tài)EDTA滴定法詳細(xì)考查了阻垢劑單體的阻垢效果， 并根據(jù)單體阻垢劑間的協(xié)同效應(yīng)，復(fù)配了 3個(gè)系列的復(fù)合配方。王新事，薛愛(ài)芹(阻垢劑 HZ-I的研制和應(yīng)用J)等研制出一種以有機(jī)磷酸為主劑，復(fù)配以多種表面活性劑的阻垢 劑HZ-1，它既能鰲合鋇離子，又能鰲合鈣鎂離子，既可以阻止碳酸鹽垢，又可以阻止硫酸鹽 垢，是綜合性能較好的阻垢劑。但這類(lèi)膜阻垢劑含磷量高。高磷阻垢劑的使用，不僅會(huì)加大 處理系統(tǒng)產(chǎn)生反滲透膜微生物污染的可能性，而且還會(huì)增加反滲透系統(tǒng)所排放污水的磷濃 度，加大對(duì)環(huán)境的污染程度。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)CN200910020160. 1公開(kāi)了一種無(wú)磷反滲透膜阻垢 劑，其組分為Al-one(—種由丙烯酸、馬來(lái)酸、磺酸鹽等組成的四元共聚物)、磺酸鹽共聚 物、pH值調(diào)節(jié)劑及去離子水組成，能較有效的控制CaC03、CaSO4, BaSO4, SrSO4, CaF2, SiO2等 垢，且不含磷。但不能適應(yīng)地表水處理中高濃度的無(wú)機(jī)垢及膠體結(jié)垢，阻垢效果仍需增強(qiáng)， 同時(shí)需要加入PH值調(diào)節(jié)劑才能保證pH的合適范圍。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種適用于地表水預(yù)處理中 的無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，可高效防止無(wú)機(jī)垢和膠體結(jié)垢在反滲透膜上的沉積；在使用過(guò)程 中無(wú)需另PH值調(diào)節(jié)劑就能保證pH值在合適范圍內(nèi)；與常用絮凝劑兼容性好、與酸相比對(duì)膜 不產(chǎn)生任何損害。本發(fā)明提供的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，按重量百分比，含有以下組分羧酸類(lèi)聚合物5% -20%，磺酸類(lèi)共聚物6% -36%，聚氨基酸5% -15%，雙十八烷基二甲基溴化銨 0.1% -20%，去離子水余量。本發(fā)明通過(guò)將具有阻垢和分散作用的羧酸類(lèi)聚合物、磺酸類(lèi)共聚物以及既能生物 降解，又具有鰲合和分散作用的聚氨基酸組合使用，成功的實(shí)現(xiàn)了一種適用于地表水預(yù)處 理中的無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，可高效防止無(wú)機(jī)垢和膠體垢(有機(jī)/無(wú)機(jī)混合物、油脂垢等) 在反滲透膜上的沉積，無(wú)需調(diào)節(jié)PH而在使用過(guò)程中能保證pH值在2 7范圍內(nèi)，且無(wú)毒、 與常用絮凝劑兼容性好、與酸相比對(duì)膜不產(chǎn)生任何損害。進(jìn)一步，按重量百分比，所述阻垢劑由以下組分組成羧酸類(lèi)聚合物10% -20%，磺酸類(lèi)共聚物12% -24%，聚氨基酸5% -15%，雙十八烷基二甲基溴化銨1%-10%，去離子水 余量。進(jìn)一步，所述羧酸類(lèi)聚合物為，聚丙烯酸鈉、聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-甲叉丁二酸 共聚物、馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物其中任意一種、兩種或三種，所述聚環(huán)氧琥珀酸分子量為 700-850道爾頓。進(jìn)一步，所述磺酸類(lèi)共聚物為，聚苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙 磺酸共聚物AA/AMPS、氨基丙磺酸-丙烯酸共聚物其中任意一種、兩種或三種。進(jìn)一步，所述聚氨基酸為，聚天冬氨酸、聚天冬氨酸鈉、羥基聚天冬氨酸其中任意 一種、兩種或三種。進(jìn)一步，所述聚氨基酸分子量為4000-5000道爾頓。進(jìn)一步，所述羧酸類(lèi)聚合物與磺酸類(lèi)共聚物總量大于或等于12%。本發(fā)明的無(wú)磷反滲透膜阻垢劑中羧酸聚合物含有大分子鏈的高分子化合物，由于 靜電斥力，增溶和晶格畸變作用存在，因而對(duì)多種無(wú)機(jī)垢和膠體垢具有較好的分散溶解能 力。共聚物阻垢劑具有分散和阻垢作用，能分散可成為難溶鹽結(jié)晶中心的難溶鹽微粒，減少 或控制難溶鹽的聚集成垢，還能使沉積的晶體發(fā)生晶格畸變，達(dá)到阻垢的目的，用于預(yù)防碳 酸鈣、硅酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽垢沉積。聚天冬氨酸及其鈉鹽有像蛋白質(zhì)一樣的酞胺基團(tuán)， 既能生物降解，又具有鰲合和分散等功能；聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)是一種無(wú)氮、非磷有機(jī)化 合物，對(duì)多種金屬離子具有螯合作用，生物降解性好，綠色環(huán)保；雙十八烷基二甲基溴化銨 的引入，能有效降低對(duì)地表水中膠體垢(有機(jī)/無(wú)機(jī)混合物、油脂垢等)的產(chǎn)生，并且起到調(diào)節(jié)PH值的作用。本發(fā)明還提供所述無(wú)磷反滲透膜阻垢劑的制備方法，是將所述羧酸類(lèi)共聚物、磺 酸類(lèi)共聚物、聚氨基酸、雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至 均一透明的溶液，即得所述無(wú)磷反滲透膜阻垢劑。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，本發(fā)明提供的反滲透膜阻垢劑的優(yōu)點(diǎn)是1.與多種常用絮凝劑如聚合氯化鋁，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺兼容。2.不含磷，適用水質(zhì)廣泛，可對(duì)高BOD、COD地表水作為工業(yè)用水進(jìn)行高效阻垢預(yù) 處理。3.不與鐵鋁氧化物及硅化合物凝聚形成不溶物；4.對(duì)控制鐵、錳金屬污染物特別有效，進(jìn)水側(cè)鐵的濃度允許達(dá)IOppm ；5.無(wú)需調(diào)節(jié)pH而在使用過(guò)程中能保證pH值在2 7范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式在下面的實(shí)施例中進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明，這并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，聚丙烯酸鈉10%，聚苯乙烯磺酸鹽 5%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)10%，聚天冬氨酸15%，雙十八 烷基二甲基溴化銨5%，其余為去離子水。制備方法為將所述聚丙烯酸鈉、聚苯乙烯磺酸鹽、 丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚天冬氨酸、雙十八烷基二甲基溴化銨和去離 子水于室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。實(shí)施例2一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，聚環(huán)氧琥珀酸13%，聚苯乙烯磺酸鹽 5 %，氨基丙磺酸_丙烯酸10 %，聚天冬氨酸鈉10 %，雙十八烷基二甲基溴化銨2 %，其余為 去離子水。制備方法為將所述聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸鹽、氨基丙磺酸_丙烯酸、聚天冬 氨酸鈉，雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶 液即得。實(shí)施例3一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，丙烯酸-甲叉丁二酸15%，聚苯乙烯 磺酸鹽8%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)10%，聚天冬氨酸10%， 雙十八烷基二甲基溴化銨1%，其余為去離子水。制備方法為將所述丙烯酸-甲叉丁二酸、聚苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸-2-丙烯酰 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、聚天冬氨酸，雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于 室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。實(shí)施例4一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，馬來(lái)酸-丙烯酸8 %，氨基丙磺酸_丙 烯酸13 %，羧基聚天冬氨酸8 %，雙十八烷基二甲基溴化銨3 %，其余為去離子水。制備方法為將所述馬來(lái)酸_丙烯酸、氨基丙磺酸_丙烯酸、羥基聚天冬氨酸，雙 十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。
實(shí)施例5一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，聚丙烯酸鈉8%，丙烯酸-甲叉丁二 酸5%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)15%，羧基聚天冬氨酸5%， 雙十八烷基二甲基溴化銨3%，其余為去離子水。制備方法為將所述聚丙烯酸鈉、丙烯酸-甲叉丁二酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲 基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、羧基聚天冬氨酸，雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫 下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。實(shí)施例6一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，聚環(huán)氧琥珀酸10%，聚苯乙烯磺酸 鹽8%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 10%,聚天冬氨酸鈉5%，雙 十八烷基二甲基溴化銨5%，其余為去離子水。制備方法為將所述聚環(huán)氧琥珀酸、聚苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、聚天冬氨酸鈉、雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加 入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。實(shí)施例7一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，由以下組分組成，聚環(huán)氧琥珀酸12%，聚苯乙烯磺酸 鹽13%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS) 5%，聚天冬氨酸鈉8%，雙 十八烷基二甲基溴化銨8%，其余為去離子水。制備方法為將所述聚環(huán)氧琥珀酸、聚苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、聚天冬氨酸鈉，雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加 入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液即得。試驗(yàn)例目前市場(chǎng)上反滲透阻垢劑品種很多，產(chǎn)品性能良莠不齊。發(fā)明人對(duì)具有代表性的 BetzDearbobn公司的MDC200阻垢劑和MDC150阻垢劑、KINGLEE公司的PTP0100阻垢劑和 PTP2000阻垢劑和按照上述實(shí)施例配方制得的膜阻垢劑(命名為L(zhǎng)XM-I)進(jìn)行了阻CaC03、 CaSO4、分散氧化鐵性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，以對(duì)本發(fā)明阻垢劑的性能具體說(shuō)明。1.阻 CaC03 試驗(yàn)試驗(yàn)用水Ca2+240mg· Γ1 ；HC03T32mg · Γ1藥劑用量5ppm水溫80°C時(shí)間10小時(shí)試驗(yàn)方法按GB16632-2008實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1表1 CaCO3阻垢率公司名稱(chēng)產(chǎn)名系爾阻垢率％藍(lán)星公司LXM-I99.76%BetzDearbobn 公司MDC20063. 20%MDCl5083. 50%KINGLEE 公司ΡΤΡ010096. 30%ΡΤΡ200060. 06%2.阻 CaSO4 試驗(yàn)試驗(yàn)用水Ca2+6500mg· Γ1，S042"6900mg · Γ1水溫80°C時(shí)間10小時(shí)藥劑用量5ppm試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2表2 CaSO4阻垢率
公司名稱(chēng)產(chǎn)品名稱(chēng)阻垢率％藍(lán)星公司LXM-I98. 88%BetzDearbobn 公司MDC20072. 59%MDC15087. 32%KINGLEE 公司PTPOl0060. 82%ΡΤΡ200097. 96%3.分散Fe2O3性能試驗(yàn)試驗(yàn)方法配制Ca2+150mg · I71，加入IOppm阻垢劑及IOmg · L4Fe2+水溶液500mL， 用四硼酸鈉調(diào)節(jié)PH值至8. 77，強(qiáng)烈攪拌15分鐘，在50°C水浴中靜置5小時(shí)，取上層清液， 用分光光度計(jì)(420nm)測(cè)透光率。透過(guò)率越小，表明分散性越好。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3表3 Fe2O3分散性
權(quán)利要求
一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于按重量百分比，所述阻垢劑含有以下組分羧酸類(lèi)聚合物5％ 20％，磺酸類(lèi)共聚物6％ 36％，聚氨基酸5％ 15％，雙十八烷基二甲基溴化銨 0.1％ 20％，去離子水余量。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于，按重量百分比，所述 阻垢劑由以下組分組成雙十八烷基二甲基溴化銨 1%-10%，去離子水 余量。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于所述羧酸類(lèi)聚合 物為，聚丙烯酸鈉、聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸-甲叉丁二酸共聚物、馬來(lái)酸-丙烯酸共聚物其中 任意一種、兩種或三種，所述聚環(huán)氧琥珀酸分子量為700-850道爾頓。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于所述磺酸類(lèi)共 聚物為，聚苯乙烯磺酸鹽、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物AA/AMPS、氨基丙磺 酸_丙烯酸共聚物其中任意一種、兩種或三種。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于所述聚氨基酸為， 聚天冬氨酸、聚天冬氨酸鈉、羥基聚天冬氨酸其中任意一種、兩種或三種。
6.按照權(quán)利要求6所述的一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于所述聚氨基酸分子量 為4000-5000道爾頓。
7.按照權(quán)利要求1或2所述一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑，其特征在于所述羧酸類(lèi)聚合物 與磺酸類(lèi)共聚物總量大于或等于12%。
8.按照權(quán)利要求1或2所述一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑的制備方法，其特征在于，將所述 羧酸類(lèi)共聚物、磺酸類(lèi)共聚物、聚氨基酸、雙十八烷基二甲基溴化銨和去離子水于室溫下加 入容器內(nèi)，攪拌至均一透明的溶液，即得所述無(wú)磷反滲透膜阻垢劑。羧酸類(lèi)聚合物 磺酸類(lèi)共聚物 聚氨基酸雙十八烷基二甲基溴化銨 去離子水5% -20%, 6% -36%, 5% -15%, 0. 1% -20%,余里ο羧酸類(lèi)聚合物 磺酸類(lèi)共聚物 聚氨基酸10% -20%, 12% -24%, 5% -15%,
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)磷反滲透膜阻垢劑及其制備方法，所述阻垢劑含有以下組分羧酸類(lèi)聚合物5％-20％，磺酸類(lèi)共聚物6％-36％，聚氨基酸5％-15％，雙十八烷基二甲基溴化銨0.1％-20％，余量為去離子水。其制備方法為，將所述羧酸類(lèi)聚合物、磺酸類(lèi)共聚物、聚氨基酸和去離子水于室溫下加入容器內(nèi)，攪拌至均一透明溶液即得。本發(fā)明提供的無(wú)磷反滲透膜阻垢劑適用于地表水的預(yù)處理，可高效防止無(wú)機(jī)垢和膠體垢在反滲透膜上的沉積，在使用過(guò)程中能保證pH值在2～7范圍內(nèi)，且無(wú)毒、與常用絮凝劑兼容性好、與酸相比對(duì)膜不產(chǎn)生任何損害。
文檔編號(hào)C02F5/12GK101948189SQ20101027183
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者單素靈, 文措杰, 王雙田, 白劍利, 郭廷冰 申請(qǐng)人:藍(lán)星環(huán)境工程有限公司