CN101554565B - 无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
一种无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法，涉及水处理，无磷反渗透膜用阻垢剂各组分按重量百分比为：AL-one50-90％，磺酸盐共聚物5-20％，pH值调节剂0.5-1.5％，其余为去离子水；其制备方是法为将去离子水、pH值调节剂、AL-one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；可消除膜系统生物污染和细菌超标的一大隐患；避免磷酸盐沉淀污染和对环境水源的污染。本发明适用于反渗透系统水处理。
Description
技术领域
本发明涉及水处理，具体说是一种无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法。
背景技术
反渗透(RO)脱盐技术广泛应用于纯水制备、电站锅炉补给水处理、工业废水处理及饮用水处理等多种领域。相对于传统的脱盐技术，反渗透脱盐技术具有系统简单，操作方便，系统占地面积小，能耗低，产品水质稳定，无再生废液排放，运行费用经济等突出优点，因此反渗透的应用领域得到不断的扩展。此外，随着膜分离技术的发展、预处理技术的改进、能量回收系统的开发以及对高、低盐度进水的广泛适用性，反渗透系统脱盐成本逐年明显下降，从而反渗透工艺在经济、技术上的竞争力不断增强，将成为21世纪脱盐领域的主导高新技术之一。
但是反渗透系统在日常的运行中，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。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。这些问题可以通过添加反渗透阻垢剂的方法控制。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。
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，这种方法已基本上被淘汰。近年来，有机磷酸类反渗透膜用阻垢剂发展极为迅速，它们具有能在较宽的给水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，能有效地控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢，可有效的分散氧化铁，操作安全，不易分解，储存期长等优点，但是磷是细菌和藻类的营养源，一方面含磷类阻垢剂会向反渗透系统加药箱，输水管和RO系统内部提供细菌和微生物生长所需的含磷营养物质，从而导致膜系统存在生物污染和细菌超标的隐患；另一方面含磷类阻垢剂易与水中的离子发生反应而导致在膜元件上产生磷酸盐沉淀污染；三是水中含的磷随着浓水排放，对环境水源造成污染。因此，开发无磷的新型绿色反渗透膜阻垢剂已成为21世纪反渗透膜阻垢剂的发展方向，是目前研究的难点和热点。
目前无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法，国内尚无相关专利。本发明提供的无磷反渗透膜阻垢剂，与目前市场上现有的含磷类反渗透膜阻垢剂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；具有更好的分散氧化铁的性能；并且不含磷，消除了膜系统生物污染和细菌超标的一大隐患，而且避免了磷酸盐沉淀污染的发生和对环境水源的污染。
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；产品不易分解，储存期长；可消除膜系统生物污染和细菌超标的隐患；避免磷酸盐沉淀污染和的绿色环保型无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法。
本发明的技术方案是，无磷反渗透膜用阻垢剂包括AL-one、阻垢分散剂磺酸盐共聚物、pH值调节剂以及水，各组分的重量百分比为：
AL-one 50-90％，
磺酸盐共聚物 5-20％，
pH值调节剂 0.5-1.5％，
其余为去离子水。
AL-one为一种由丙烯酸、马来酸、磺酸盐等组成的四元共聚物。
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。
pH值调节剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种。
其制备方法是将水、pH值调节剂、AL-one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，由于无磷反渗透膜用阻垢剂包括AL-one、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；可消除膜系统生物污染和细菌超标的一大隐患；避免磷酸盐沉淀污染。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
AL-one 50％，
羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物 20％，
氢氧化 0.5％，
其余为去离子水。
将去离子水、氢氧化钠、AL-one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
AL-one 90％，
AA/AHPS磺酸盐共聚物 5％，
氢氧化钠 1.5％，
其余为去离子水。
将去离子水、氢氧化钠、AL-one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
AL-one 70％，
AA/AHPS磺酸盐共聚物 12％，
氢氧化钾 1％，
其余为去离子水。
将去离子水、氢氧化钾、AL-one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 700① |
| 本发明产品实施例2 | ME 700② |
| 本发明产品实施例3 | ME 700③ |
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 -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 700① | 98.8 | 98.96 | 68.9 | 兼容 |
| ME 700② | 99.6 | 99.92 | 65.6 | 兼容 |
| ME 700③ | 99.2 | 99.38 | 68.1 | 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ME700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)
1.一种无磷反渗透膜阻垢剂，其特征是：包括AL-one、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：
AL-one 50-90％，
磺酸盐共聚物 5-20％，
pH值调节剂 0.5-1.5％，
其余为去离子水。
2.如权利要求1所述的无磷反渗透膜阻垢剂，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。
3.如权利要求1所述的无磷反渗透膜阻垢剂，其特征是：所说的pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾的一种。
4.如权利要求1所述的无磷反渗透膜阻垢剂的制备方法，其特征是：将水、pH值调节剂、AL-one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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