CN101352655A - 反渗透膜阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

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王丕新
李洪社
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Abstract

一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，涉及水处理，反渗透膜用阻垢剂各组分按重量百分比为：有机膦酸25－50％，磺酸盐共聚物20－40％，pH值调节剂5－15％，其余为去离子水；其制备方法是将去离子水、pH值调节剂、有机磷酸和磺酸盐共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1－1.5小时，即得产品，能在较宽的给水pH范围内使用，对钙离子浓度、碱度、及铁、锰等金属离子具有较好的稳定性，能同时且有效地控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢；与酸相比没有腐蚀性，而且操作安全；可与常用絮凝剂兼容；不易分解，储存期长，属于低磷环保配方，适用于反渗透系统水处理。

Description

反渗透膜阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理，具体说是一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法。
背景技术
我们知道，1960年美国加利福尼亚大学教授Loeb和Sourirajan开发出了实用的醋酸纤维素膜，以此为基础，一种新型脱盐技术——反渗透迅速地发展起来。我国从20世纪70年代开始将反渗透用于电站锅炉补给水处理、工业废水处理及饮用水处理等领域，进入90年代后，随着反渗透膜性能的提高和膜制造成本的降低，进一步加快了反渗透的应用。
反渗透是最有效的除盐技术之一，但在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳定的运行。这些问题可以通过添加反渗透阻垢剂的方法控制。传统的阻垢分散方式——六偏磷酸钠加酸，存在着多种缺陷：药剂易分解、临界饱和指数低(LSI＜0.50)、分散阻垢效果差等。而且由于反渗透浓缩快、浓差极化现象严重，这种方法也越来越不适用。
在反渗透脱盐过程中，一旦发生污堵、结垢，将导致膜通量和产水效率的降低，增加供水压力，减少膜通量，最终引起膜严重损害，降低膜使用寿命。这些污染也将增加膜的清洗次数，造成无计划的停工，增加操作成本。反渗透膜阻垢剂通过延缓和扭曲盐晶体成长来控制沉淀的过程，使晶体在形成过程中发生畸变，从而无法生成致密的结晶。同时，它还具有分散作用，防止颗粒聚集成足以沉积下来的大颗粒。
目前反渗透膜阻垢剂及其制备方法，如国家知识产权局2006年7月26日公开的名称为一种高效多功能反渗透膜阻垢剂及其制备方法，专利申请号为200610007217.0的发明专利，其组分是含醚磷酸、含磷聚合物、高效分散剂、杀菌剂和水；其制备方法是加热到60℃，保温1-3小时，降温到20℃，加入杀菌剂搅拌0.5小时。再如国家知识产权局2007年5月30日公开的名称为一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，专利申请号为200610129670.9的发明专利，其组分是有机羧酸、含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物和去离子水；其制备方法是加热到50℃-90℃，反应搅拌1.5-3.5小时，保温1-4小时。
本发明提供的反渗透膜阻垢剂，与以上两种相比具有更好的控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢的性能，可以在LSI＞3.0的情况下仍不结垢；而且具有更好的分散氧化铁的性能。
发明内容
本发明为解决上述缺点，提供一种能在较宽的给水pH范围内使用，对钙离子浓度、碱度、及铁、锰等金属离子具有较好的稳定性；能同时且有效地控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢；与酸相比没有腐蚀性，而且操作安全；可与常用絮凝剂兼容；不易分解，储存期长；属于低磷环保配方的反渗透膜阻垢剂及其制备方法。
本发明的技术方案是，反渗透膜用阻垢剂包括有机膦酸、磺酸盐共聚物、pH值调节剂以及去离子水，各组分的重量百分比为：
有机膦酸        25-50％，
磺酸盐共聚物    20-40％，
pH值调节剂        5-15％，
其余为去离子水。
有机膦酸为氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DETPMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)中的一种或二种；
磺酸盐共聚物为AA/AHPS磺酸盐共聚物、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物中的一种。
其制备方法是将去离子水、pH值调节剂、有机磷酸和磺酸盐共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
本发明的有益效果是，由于反渗透膜用阻垢剂包括有机膦酸、磺酸盐共聚物、pH值调节剂以及去离子水，能在较宽的给水pH范围内使用，对钙离子浓度、碱度、及铁、锰等金属离子具有较好的稳定性；能同时且有效地控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢；与酸相比没有腐蚀性，而且操作安全；可与常用絮凝剂兼容；不易分解，储存期长；属于低磷环保配方。本发明适用于反渗透系统水处理。
实施方式
实施例1：
按重量百分比选取原料
ATMP                    35％，
AA/AHPS磺酸盐共聚物     20％，
pH值调节剂              15％，
其余为去离子水。
将去离子水、pH值调节剂、ATMP和AA/AHPS磺酸盐共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
实施例2：
按重量百分比选取原料
DETPMP                            50％，
羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物    20％，
pH值调节剂                        5％，
其余为去离子水。
将去离子水、pH值调节剂、DETPMP和羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
实施例3：
按重量百分比选取原料
HEDP                     10％，
PBTCA                    15％，
AA/AHPS磺酸盐共聚物      25％，
pH值调节剂               8％，
其余为去离子水。
将去离子水、pH值调节剂、HEDP、PBTCA和AA/AHPS磺酸盐共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
应用试验及结果
1.试验样品来源
见表1
表1试验样品来源
    药剂来源     药剂名称
    本发明产品实施例1     ME 200①
    本发明产品实施例2     ME 200②
    本发明产品实施例3     ME 200③
2.阻碳酸钙试验
2.1试验用水：配水：Ca2+240ppm，HCO3 -732ppm。
2.2试验条件：水温：80±1℃，时间：10h，药剂用量：4ppm。
2.3试验方法：见GB16632-1996
2.4试验计算公式：阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％
C：试验结束后实测Ca2+的浓度
C1：空白样的Ca2+的浓度
C0：原水中的Ca2+的浓度
2.5试验结果：见表2。
3.阻硫酸钙试验
3.1试验用水：配水：Ca2+240ppm，SO4 2-400ppm。
3.2试验条件：水温：80±1℃，时间：10h，药剂用量：4ppm。
3.3试验方法：按GB16632-1996阻碳酸钙方法来做
3.4试验计算公式：阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％
C：试验结束后实测Ca2+的浓度
C1：空白样的Ca2+的浓度
C0：原水中的Ca2+的浓度
3.5试验结果：见表2。
4.分散氧化铁性能试验
4.1试验用水：配水：Ca2+60ppm，Fe2+10ppm。
4.2试验条件：药剂用量：4ppm。
4.3试验方法：
配制Ca2+60ppm及Fe2+10ppm的水溶液500mL，置于1000mL烧杯中，加入4ppm阻垢剂，边搅拌边用0.5g/L四硼酸钠调节pH值。当pH值达到8.77并稳定后，强烈搅拌15分钟，然后在50℃水浴中静置5小时，取上层清液，用分光光度计(420nm)测透光率。透光率越小，说明药剂分散性能越好。
4.4试验结果：见表2。
5.与絮凝剂兼容性试验
与絮凝剂聚合氯化铝(PAC)进行兼容性试验，试验结果见表2。
表2试验结果
  药剂名称   碳酸钙阻垢率(％)   硫酸钙阻垢率(％)   氧化铁分散性透光率(％)  与絮凝剂PAC兼容性
  ME 200①   98.5   99.76   63.6  兼容
  ME 200②   99   99.53   63.2  兼容
  ME 200③   99.5   98.89   60.1  兼容
从上表可以看出，本发明的实施例1、实施例2、实施例3的产品ME200的实际应用效果，完全达到了本发明对反渗透膜阻垢性和分散性的要求。

Claims (4)

1、一种反渗透膜阻垢剂，其特征是：包括有机膦酸、磺酸盐共聚物、pH值调节剂以及去离子水，各组分的重量百分比为：
有机膦酸             25-50％，
磺酸盐共聚物         20-40％，
pH值调节剂           5-15％，
其余为去离子水。
2、如权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其特征是：所说的有机膦酸为氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DETPMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)中的一种或二种。
3、如权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其特征是：所说的磺酸盐共聚物选自AA/AHPS磺酸盐共聚物、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物中的一种。
4、如权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂的制备方法，其特征是：将去离子水、pH值调节剂、有机磷酸和磺酸盐共聚物按比例依次加入容器内，在室温下搅拌1-1.5小时，即得产品。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102284247A (zh) * 2010-06-21 2011-12-21 中国石油化工股份有限公司 一种反渗透系统的清洗方法
CN103693763A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 李洪社 造纸真空泵专用阻垢剂
CN105384261A (zh) * 2015-11-06 2016-03-09 威海翔宇环保科技股份有限公司 一种适用于造纸黑液的专用阻垢剂

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