一種反滲透膜阻垢劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種反滲透膜阻垢劑及其制備方法，該阻垢劑主要由有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物、四元共聚物、異噻唑啉酮和去離子水制備而成，本發(fā)明所述阻垢劑以丙烯酰胺、磺酸鹽、丙烯酸酯、馬來酸酐四元共聚物為主要成分，該共聚物含有多種官能團(tuán)，對(duì)不同污堵物質(zhì)都有很好的阻垢分散作用，試驗(yàn)證明，該阻垢劑對(duì)CaSO4、CaCO3、SiO2、CaF2、BaSO4、SrSO4、Ca3(PO4)2和細(xì)菌的污堵均具有防護(hù)作用。
【專利說明】一種反滲透膜阻垢劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理藥劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反滲透膜阻垢劑的組成及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用是從20世紀(jì)60年代的海水淡化工程開始的。反滲透膜是除鹽水系統(tǒng)中的核心部件，在運(yùn)行過程中存在反滲透膜污染的問題。反滲透膜的污染分為化學(xué)污染、生物污染、膠體污染和顆粒污染。在反滲透脫鹽過程中，一旦發(fā)生結(jié)垢、污堵，將導(dǎo)致膜通量和產(chǎn)水效率的降低，增加供水壓力，反滲透結(jié)垢區(qū)域的高pH還會(huì)加快某些膜材料的水解，降低膜使用壽命。通常在CaC03結(jié)垢數(shù)天后，即會(huì)出現(xiàn)脫鹽率下降的情況，不但會(huì)嚴(yán)重影響膜的產(chǎn)水量，而且大大減少了膜的壽命，在嚴(yán)重污堵的情況下，反滲透膜使用壽命僅一年，甚至更短。造成反滲透膜污堵的顆粒或膠體常常包括細(xì)菌、淤泥、膠體硅、鐵腐蝕產(chǎn)物等，除鹽水系統(tǒng)預(yù)處理部分所用的藥品如聚合鋁和三氯化鐵或陽離子聚電解質(zhì)，如果不能在澄清池或介質(zhì)過濾器中有效的去除，也可能引起膜的污堵。另外，當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時(shí)，它們就會(huì)在反滲透膜面上發(fā)生結(jié)垢，造成膜的污堵。除鹽水回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)就越大。反滲透(R0)系統(tǒng)中，常見的難溶鹽為CaS04、CaC03和Si02，其它可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢的化合物為CaF2、BaS04、SrS04和Ca3(P04)2。
[0003]加入阻垢劑，可有效防止垢的形成。膜用阻垢劑用于防止難溶鹽在反滲透膜上結(jié)垢是十分有效的。膜用阻垢劑通過延緩和扭曲鹽晶體成長來控制沉淀的過程，使晶體在形成過程中發(fā)生畸變，從而無法生成致密的結(jié)晶。反滲透膜用阻垢劑是在膜分離技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種水處理專用化學(xué)品，至90年代己趨于完善，但效用可靠持久、有利環(huán)境保護(hù)的膜用阻垢劑，依然具有很大的研究和應(yīng)用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種反滲透膜阻垢劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)主要針對(duì)CaS04、CaC03污堵，其次才對(duì)Si02、CaF2、BaS04、SrS04、Ca3(P04)2和細(xì)菌的污堵進(jìn)行防護(hù)的現(xiàn)狀，加強(qiáng)了對(duì)Si02、CaF2、BaS04、SrS04、Ca3(P04)2和細(xì)菌污堵的防護(hù)。
[0005]本發(fā)明所述反滲透膜阻垢劑主要由有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物、四元共聚物、異噻唑啉酮和去離子水制備而成，其中各組分的重量百分比為:有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物30-40 %、四元共聚物30-40 %、異噻唑啉酮5-15 %、其余為去離子水。
[0006]本發(fā)明所述有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物為:羥基乙叉二膦酸(HEDP)、2_膦?；?1，2，4-三羧酸丁烷(PBTCA)、多氨基多醚基甲叉膦酸鹽(PAPEMP)中的一種或兩種。
[0007]所述羥基乙叉二膦酸的活性組分以HEDP計(jì)為50-60%。
[0008]本發(fā)明所述四元共聚物為丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸羥丙酯、馬來酸酐共聚物，該共聚物主要由以下重量份數(shù)的原料制備而成:丙烯酰胺1-5份，丙烯磺酸鈉6-10份，丙烯酸羥丙酯6-10份，馬來酸酐25-35份，雙氧水20-25份。
[0009]所述共聚物的制備方法，主要包括如下步驟:
[0010](1)將丙烯磺酸鈉用去離子水溶解，然后加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)向反應(yīng)釜中加入馬來酸酐和催化劑，加熱至95-105°C ；
[0011](2)將丙烯酰胺與其重量1-5倍的去離子水混勻，加入高位槽I中；將丙烯酸羥丙酯加入高位槽II中，將雙氧水加入到高位槽III中；
[0012](3)將三個(gè)高位槽中的原料同時(shí)滴加至反應(yīng)釜中，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為3-5小時(shí)；滴加完畢后，控制溫度在100-105°C之間，保溫1-2小時(shí)；降溫至50°C以下，放料，即得。
[0013]優(yōu)選的，所述催化劑為五氧化二釩或硫酸亞鐵中的一種或兩種。
[0014]本發(fā)明所選用的異噻唑啉酮含量為14_16%。
[0015]本發(fā)明所述反滲透膜阻垢劑的制備方法，主要包括如下步驟:
[0016](1)向反應(yīng)釜中加入四元共聚物和去離子水，打開攪拌，加熱，保持溫度35_45°C ；
[0017](2)在35-45 °C下加入有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物，升高溫度至48_52°C，并保持10-15分鐘；
[0018](3)降溫至20°C -30°C，加入異噻唑啉酮，攪拌20-30分鐘至溶液澄清透明，放料，即得。
[0019]本發(fā)明所述阻垢劑以丙烯酰胺、磺酸鹽、丙烯酸酯、馬來酸酐四元共聚物為主要成分，該共聚物含有多種官能團(tuán)，對(duì)不同污堵物質(zhì)都有很好的阻垢分散作用，試驗(yàn)證明，該阻垢劑對(duì)CaS04、CaC03、Si02、CaF2、BaS04、SrS04、Ca3 (P04) 2和細(xì)菌的污堵均具有防護(hù)作用。

【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]1、將反應(yīng)釜沖洗干凈，將70kg丙烯磺酸鈉溶解到200kg去離子水，溶液從釜底加入到反應(yīng)釜中，從人孔加入馬來酸酐280kg，加入15g五氧化二釩。打開攪拌，開啟加熱裝置，將溫度緩慢提高到100°C。
[0022]2、將20kg丙烯酰胺與100kg去離子水混勻，利用真空泵將溶液抽到高位槽1中，利用真空泵將80kg丙烯酸羥丙酯抽到高位槽2中，利用真空泵將250kg雙氧水抽到高位槽3中。同時(shí)緩慢滴加，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為4小時(shí)。
[0023]3、控制溫度在100_105°C之間，保溫1.5小時(shí)。
[0024]4、打開冷卻水，使溫度降到50°C以下，將所得聚合物放到包裝桶中備用。
[0025]5、將反應(yīng)釜沖洗干凈后，按照配方配比注入100 kg的去離子水和丙烯酰胺、磺酸鹽、丙烯酸酯、馬來酸酐共聚物400 kg，打開攪拌，開啟加熱或冷卻水裝置，保持溫度35-45。。。
[0026]6、當(dāng)溫度在35_45°C之間時(shí)，按照配方配比投加含量為60%的羥基乙叉二膦酸(HEDP) 200kg, 2-膦?；?1，2，4-三羧酸丁烷(PBTCA)、200 kg，將溫度提高到50°C，并保持10-15分鐘。
[0027]7、打開冷卻水，降溫至20°C _30°C，投加配方配比的異噻唑啉酮100 kg，攪拌20-30
分鐘溶，至溶液澄清透明為止。
[0028]8、打開放料閥，將上述藥液過濾裝入包裝桶中即可得到反滲透膜阻垢劑，入庫存放于避光陰涼透風(fēng)處。
[0029]實(shí)施例2
[0030]1、將反應(yīng)釜沖洗干凈，將80kg丙烯磺酸鈉溶解到180kg去離子水，溶液從釜底加入到反應(yīng)爸中，從人孔加入馬來酸酐300kg,加入7g五氧化二f凡和8g硫酸亞鐵。打開攪拌，開啟加熱裝置，將溫度緩慢提高到100°C。
[0031]2、將50kg丙烯酰胺與60kg去離子水混勻，利用真空泵將溶液抽到高位槽1中，利用真空泵將90kg丙烯酸羥丙酯抽到高位槽2中，利用真空泵將240kg雙氧水抽到高位槽3中。同時(shí)滴加，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為4小時(shí)。
[0032]3、控制溫度在100_105°C之間，保溫1.5小時(shí)。
[0033]4、打開冷卻水，使溫度降到50°C以下，將所得聚合物放到包裝桶中備用。
[0034]5、將反應(yīng)釜沖洗干凈后，按照配方配比注入150 kg的去離子水和丙烯酰胺、磺酸鹽、丙烯酸酯、馬來酸酐共聚物350 kg，打開攪拌，開啟加熱或冷卻水裝置，保持溫度35-45。。。
[0035]6、當(dāng)溫度在35-45 °C之間時(shí)，按照配方配比投加多氨基多醚基甲叉膦酸鹽(PAPEMP) 350 kg，將溫度提高到50°C，并保持10-15分鐘。
[0036]7、打開冷卻水，降溫至20°C _30°C，投加配方配比的異噻唑啉酮150 kg，攪拌20-30
分鐘溶，至溶液澄清透明為止。
[0037]8、打開放料閥，將上述藥液過濾裝入包裝桶中即可得到反滲透膜阻垢劑，入庫存放于避光陰涼透風(fēng)處。
[0038]試驗(yàn)例
[0039]對(duì)實(shí)施例2制備得到的阻垢劑通過以下方法進(jìn)行評(píng)價(jià):
[0040]所得專用阻垢劑通過GB/T16632 — 2008碳酸鈣沉積法測(cè)定其阻垢率為98.32%。
[0041]所得專用阻垢劑通過GB/T22626 — 2008磷酸鈣沉積法測(cè)定其阻垢率為97.31 %。
[0042]借鑒碳酸鈣沉積法，使溶液中Ca2+濃度為750mg/L，S042_濃度為1800mg/L，檢測(cè)步驟與方法參照碳酸鈣沉積法，檢測(cè)Ca2+含量，其阻垢率為95.67%。
[0043]借鑒磷酸鈣沉積法，使溶液中Ba2+濃度為1000mg/L，S042_濃度為250mg/L，檢測(cè)步驟與方法參照磷酸鈣沉積法，檢測(cè)S042-含量，其阻垢率為96.14%。
[0044]借鑒磷酸鈣沉積法，使溶液中Sr2+濃度為2000mg/L，S042—濃度為500mg/L，檢測(cè)步驟與方法參照磷酸鈣沉積法，檢測(cè)S042_含量，其阻垢率為97.69%。
[0045]借鑒冷卻水水處理劑分散氧化鐵性能評(píng)定方法，通過測(cè)濁度檢測(cè)分散Si02、CaF2性能，其透光率(殘余物質(zhì)濃度與初始物質(zhì)濃度之比)分別為90%和93%。
[0046]通過異養(yǎng)菌培養(yǎng)方法檢測(cè)進(jìn)水與出水異養(yǎng)菌數(shù)量，殺菌率可達(dá)到90%。
【權(quán)利要求】
1.一種反滲透膜阻垢劑，其特征在于，主要由有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物、四元共聚物、異噻唑啉酮和去離子水制備而成，其中各組分的重量百分?jǐn)?shù)為:有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物30-40%、四元共聚物30-40%、異噻唑啉酮5-15%、其余為去離子水。
2.如權(quán)利要求1所述阻垢劑，其特征在于，有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物為:羥基乙叉二膦酸、2-膦?；?1，2，4-三羧酸丁烷、多氨基多醚基甲叉膦酸鹽中的一種或兩種。
3.如權(quán)利要求1所述阻垢劑，其特征在于，所述四元共聚物為丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸羥丙酯、馬來酸酐共聚物，該共聚物主要由以下重量份數(shù)的原料制備而成:丙烯酰胺1-5份，丙烯磺酸鈉6-10份，丙烯酸羥丙酯6-10份，馬來酸酐25-35份，雙氧水20-25份。
4.如權(quán)利要求3所述阻垢劑，其特征在于，所述四元共聚物的制備方法，主要包括如下步驟: (1)將丙烯磺酸鈉用去離子水溶解，然后加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)向反應(yīng)釜中加入馬來酸酐和催化劑，加熱至95-105 °C ； (2)將丙烯酰胺與其重量1-5倍的去離子水混勻，加入高位槽I中；將丙烯酸羥丙酯加入高位槽II中，將雙氧水加入到高位槽III中； (3)將三個(gè)高位槽中的原料同時(shí)滴加至反應(yīng)釜中，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為3-5小時(shí)；滴加完畢后，控制溫度在100-105°C之間，保溫1-2小時(shí)；降溫至50°C以下，放料，即得。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述阻垢劑，其特征在于，其制備方法主要包括如下步驟: (1)向反應(yīng)釜中加入四元共聚物和去離子水，打開攪拌，加熱，保持溫度35-45°C； (2)在35-45°C下加入有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物，升高溫度至48-52°C，并保持10-15分鐘； (3)降溫至20°C-30°C，加入異噻唑啉酮，攪拌20-30分鐘至溶液澄清透明，放料，即得。
6.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述阻垢劑的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟: (1)向反應(yīng)釜中加入四元共聚物和去離子水，打開攪拌，加熱，保持溫度35-45°C； (2)在35-45°C下加入有機(jī)膦酸和/或膦羧酸化合物，升高溫度至48-52°C，并保持10-15分鐘； (3)降溫至20°C-30°C，加入異噻唑啉酮，攪拌20-30分鐘至溶液澄清透明，放料，即得。
7.一種丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、丙烯酸羥丙酯、馬來酸酐共聚物，其特征在于，該共聚物主要由以下重量份數(shù)的原料制備而成:丙烯酰胺1-5份，丙烯磺酸鈉6-10份，丙烯酸羥丙酯6-10份，馬來酸酐25-35份，雙氧水20-25份。
8.如權(quán)利要求7所述共聚物，其特征在于，其制備方法主要包括如下步驟: (1)將丙烯磺酸鈉用去離子水溶解，然后加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)向反應(yīng)釜中加入馬來酸酐和催化劑，加熱至95-105 °C ； (2)將丙烯酰胺與其重量1-5倍的去離子水混勻，加入高位槽I中；將丙烯酸羥丙酯加入高位槽II中，將雙氧水加入到高位槽III中； (3)將三個(gè)高位槽中的原料同時(shí)滴加至反應(yīng)釜中，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為3-5小時(shí)；滴加完畢后，控制溫度在100-105°C之間，保溫1-2小時(shí)；降溫至50°C以下，放料，即得。
9.如權(quán)利要求7所述共聚物的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟: (1)將丙烯磺酸鈉用去離子水溶解，然后加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)向反應(yīng)釜中加入馬來酸酐和催化劑，加熱至95-105 °C ； (2)將丙烯酰胺與其重量1-5倍的去離子水混勻，加入高位槽I中；將丙烯酸羥丙酯加入高位槽II中，將雙氧水加入到高位槽III中； (3)將三個(gè)高位槽中的原料同時(shí)滴加至反應(yīng)釜中，控制溫度在100-110°C之間，滴加時(shí)間為3-5小時(shí)；滴加完畢后，控制溫度在100-105°C之間，保溫1-2小時(shí)；降溫至50°C以下，放料，即得。
10.如權(quán)利要求9所述制備方法，其特征在于，所述催化劑為五氧化二釩或硫酸亞鐵中的一種或兩種。
【文檔編號(hào)】B01D65/08GK104258735SQ201410547395
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】柴斌, 王俊明, 王金明, 劉文峰, 胡新霞, 劉曉民, 高云峰, 丁青山, 張華 , 謝澤新 申請(qǐng)人:山東天慶科技發(fā)展有限公司