CN101913714B

CN101913714B - 一种反渗透水处理剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101913714B
Application number: CN2010101818118A
Authority: CN
Inventors: 张国宝; 庄玉伟; 曹健; 王颖; 赵根锁
Original assignee: High and New Technology Research Center of Henan Academy of Sciences
Current assignee: High and New Technology Research Center of Henan Academy of Sciences
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-05-25
Also published as: CN101913714A

Abstract

本发明公开了一种反渗透水处理剂及其制备方法，属高分子化学领域。该反渗透水处理剂配方由以下组份组成：两种有机膦酸化合物的混合物10～40％，聚丙烯酸和/或其钠盐1～10％，水解聚马来酸酐2～9％，磺酸共聚物2～20％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～3％，其余为水。本发明产品用于反渗透水处理系统时，能防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄等垢以及氢氧化铁、锌盐在反渗透膜上的沉积，延长反渗透膜的化学清洗周期及其使用寿命。

Description

一种反渗透水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及反渗透膜专用水处理技术，具体涉及一种反渗透水处理剂及其制备方法，属高分子化学领域。

背景技术

水资源是极为宝贵的自然资源，随着工业的发展，水资源日渐贫乏，水质污染非常严重。反渗透是20世纪60年代发展起来的一种膜分离技术。近年来膜技术发展迅速，主要应用于反渗透水处理领域。与传统技术相比，有能耗低、常温操作、分离效率高、出水水质稳定、处理过程不发生相变、不需酸碱再生、占地小、投资小、适应范围广等特点。在反渗透水处理过程中，膜污染是影响系统工作效率和膜使用寿命的一个重要因素。反渗透装置的浓水极易受到沉积物的污染，如在膜表面生成CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄、硅酸化合物、金属氧化物等沉积物，影响反渗透装置的正常运行，严重时将导致反渗透膜报废。因此，在反渗透水处理工艺中，进入膜分离过程之前必须对来水进行预处理，保障系统正常运行。

申请号为200610007217.0的中国发明专利，其阻垢剂组份为醚磷酸、含磷聚合物、高效分散剂、杀菌剂和水；申请号为200610129670.9中国发明专利，其阻垢剂组份为有机羧酸、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。此类发明提供的反渗透水处理剂，防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄等垢在反渗透膜上沉积效果较差，反渗透膜的化学清洗周期较长，影响了反渗透膜使用寿命，增加了反渗透运行成本。

发明内容

本发明为解决上述缺点，提供一种反渗透水处理剂，用于反渗透装置系统时，使其能很好地防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄等垢在反渗透膜上沉积，有效消除膜污染，延长反渗透膜的化学清洗周期及其使用寿命；本发明的目的还在于提供该反渗透水处理剂的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：选用如下组分组成本发明反渗透水处理剂配方：两种有机膦酸化合物的混合物，聚丙烯酸和/或其钠盐，水解聚马来酸酐，磺酸共聚物，十二烷基二甲基苄基氯化铵和水。各组份质量百分比：两种有机膦酸化合物的混合物10～40％，聚丙烯酸和/或其钠盐1～10％，水解聚马来酸酐2～9％，磺酸共聚物2～20％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～3％，其余为水。优选各组份质量百分比：两种有机膦酸化合物的混合物15～35％，聚丙烯酸和/或其钠盐2～8％，水解聚马来酸酐2～7％，磺酸共聚物3～15％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～2％，其余为水。

两种有机膦酸化合物的混合物选自羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、甘氨酸二亚甲基膦酸、甲氨二亚甲基膦酸、1-氨基-乙叉-1，1-二膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、5，3-3-三膦酸基戊酸和4，4-二膦酸基-1，7-庚二酸中任意两种；优选羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸和己二胺四亚甲基膦酸中任意两种。

磺酸共聚物选自：丙烯酸-磺酸盐共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、马来酸-苯乙烯磺酸共聚物、马来酸酐-丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-二甲基二烯丙基氯化胺共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、丙烯酸-异丙基丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物其中之一。

制备方法通过以下步骤：在反应器中，按比例依次加入水、两种有机膦酸化合物的混合物、聚丙烯酸和/或其钠盐、水解聚马来酸酐、磺酸共聚物、十二烷基二甲基苄基氯化铵，加热搅拌升温到50℃，至生成浅黄色透明液体；用氢氧化钠调节溶液pH值至2.0，停止加热、搅拌，冷却至室温。

与现有技术相比，本发明所述的反渗透水处理剂的有益效果是：本发明是一种复合型高效反渗透水处理剂。由于产品分子结构中同时含有弱酸基团和强酸基团，用于反渗透水处理系统时，能防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄等垢及硅酸化合物、金属氧化物、油垢等在反渗透膜上沉积，大大提高了阻垢性能，阻垢率可达97％以上，能延长反渗透膜的化学清洗周期及使用寿命；各组份之间具有协同效应，广泛的阻垢性能，使其适用于多种反渗透膜。

具体实施方式

以下用具体实施例阐述本发明，但实施例不局限于其范围。

实施例1.

反渗透水处理剂配方：

羟基亚乙基二膦酸(HEDP) 20％

氨基三亚甲基膦酸(ATMP) 4％

聚丙烯酸 2％

聚丙烯酸钠 4.5％

马来酸-苯乙烯磺酸共聚物 7％

水解聚马来酸酐(HPMA) 3.3％

十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.2％

水 59％

实施例2.

反渗透水处理剂配方：

羟基亚乙基二膦酸(HEDP) 16％

乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA) 5.2％

聚丙烯酸钠 2.3％

丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-二甲基二烯丙基氯化胺共聚物(AA/AMPS/DMDAAC) 10.5％

水解聚马来酸酐(HPMA) 3.5％

十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.5％

水 62％

丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-二甲基二烯丙基氯化胺共聚物的制备方法：按所需配比称取丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸，分别置于烧杯中用蒸馏水溶解；在装有电动搅拌、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的烧瓶中，加入上述溶解后的单体，用氨水调节溶液pH值到8～9，搅拌、升温，通氮气，滴加亚硫酸氢钠和过硫酸铵，恒温反应5小时，停止搅拌、加热，冷却后出料，得到浅黄色透明粘稠液体。

应用试验及结果

1.试验样品来源

本发明方法实施例1、2制得的反渗透水处理剂，A公司产品PTP0100、PTP2000，B公司产品MDC150、MDC200。

2.阻碳酸钙垢性能试验按照国家标准GB/T16632-1996《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行静态阻垢性能试验。

试验用水：配水：Ca²⁺240mg/L；HCO₃ ^-732mg/L。

试验条件：水温：80±1℃；时间：10h；药剂用量：5mg/L。

试验方法：见GB/T16632-1996。

阻垢率计算公式：阻垢率＝(C-C₀)/(C₁-C₀)×100％

C：实测的Ca²⁺的浓度；

C₀：空白样的Ca²⁺的浓度；

C₁：原水中的Ca²⁺的浓度。

试验结果见下表。

3.阻硫酸钙垢性能试验

试验用水：配水：Ca²⁺240mg/L；SO₄ ^2-400mg/L。

试验条件：水温：80±1℃；时间：10h；药剂用量：5mg/L。

试验方法：按GB/T16632-1996阻碳酸钙垢方法来做。

阻垢率计算公式：阻垢率＝(C-C₀)/(C₁-C₀)×100％

C：实测的Ca²⁺的浓度；

C₀：空白样的Ca²⁺的浓度；

C₁：原水中的Ca²⁺的浓度。

试验结果见下表。

表阻垢试验结果

公司名称	药剂名称	碳酸钙阻垢率％	硫酸钙阻垢率％
				本发明产品	实施例1	98.17	98.50
本发明产品	实施例2	98.63	99.12
				A公司产品	PTP0100	95.46	57.26
A公司产品	PTP2000	56.21	97.81
				B公司产品	MDC150	80.49	85.94
B公司产品	MDC200	60.50	70.38

从表中试验数据可以看出，本发明实施例1、实施例2产品的实际应用效果，完全达到了本发明对反渗透膜水处理剂阻垢、分散性能的要求，部分性能指标优于国外产品。

在相同水质和相同反渗透控制组件条件的情况下，做对比试验：在反渗透系统中不加预处理剂，反渗透膜的清洗周期在10～15天；加入现有的国产其他膜阻垢剂，反渗透膜的清洗周期在2～3个月；加入A、B公司的PTP0100、PTP2000、MDC150、MDC200产品，反渗透膜的清洗周期在4～6个月；加入实施例1产品，反渗透膜的清洗周期在6～9个月；加入实施例2产品，反渗透膜的清洗周期在8～10个月。本发明反渗透水处理剂可适用于芳香族聚酰胺类薄膜复合膜(TFC膜)等多种反渗透膜，具有较好的实际应用前景。

Claims

1.一种反渗透水处理剂，其特征在于：其是由两种有机膦酸化合物的混合物、聚丙烯酸和/或其钠盐、水解聚马来酸酐、磺酸共聚物、十二烷基二甲基苄基氯化铵和水组成；各组份质量百分比：两种有机膦酸化合物的混合物10～40％，聚丙烯酸和/或其钠盐1～10％，水解聚马来酸酐2～9％，磺酸共聚物2～20％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～3％，其余为水；

所述的两种有机膦酸化合物的混合物选自羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、甘氨酸二亚甲基膦酸、甲氨二亚甲基膦酸、1-氨基-乙叉-1，1-二膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、5，3-3-三膦酸基戊酸和4，4-二膦酸基-1，7-庚二酸中任意两种；

所述的磺酸共聚物选自丙烯酸-磺酸盐共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、马来酸-苯乙烯磺酸共聚物、马来酸酐-丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-二甲基二烯丙基氯化胺共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、丙烯酸-异丙基丙烯酰胺-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物其中之一。

2.如权利要求1所述的反渗透水处理剂，其特征在于：优选各组份质量百分比：两种有机膦酸化合物的混合物15～35％，聚丙烯酸和/或其钠盐2～8％，水解聚马来酸酐2～7％，磺酸共聚物3～15％，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～2％，其余为水。

3.如权利要求1或2所述的反渗透水处理剂，其特征在于：所述的两种有机膦酸化合物的混合物优选羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸和己二胺四亚甲基膦酸中任意两种。

4.一种如权利要求1、2或3所述的反渗透水处理剂的制备方法，具体通过以下步骤制得：在反应器中，按比例依次加入水、两种有机膦酸化合物的混合物、聚丙烯酸和/或其钠盐、水解聚马来酸酐、磺酸共聚物、十二烷基二甲基苄基氯化铵，加热搅拌升温到50℃，至生成浅黄色透明液体；用氢氧化钠调节溶液pH值至2.0，停止加热、搅拌，冷却至室温。