CN102336477B

CN102336477B - 一种反渗透膜阻垢剂

Info

Publication number: CN102336477B
Application number: CN 201010238866
Authority: CN
Inventors: 张英雄; 曹宗仑; 平春霞; 邢琳; 邢毅; 马友富
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN102336477A

Abstract

反渗透膜阻垢剂由分子量1000～50000的聚乳酸、有机膦酸类阻垢剂和水组成。其组分为聚乳酸5～15wt％，有机膦酸类阻垢剂5％～80wt％，其它为水。它是pH＜6.0的一种固含量20～60％的透明水溶液。阻垢剂使用浓度为1～100mg/L，能同时防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄、SrSO₄、金属氧化物等阳性胶体物资沉积物的形成，适用于饱和指数(LIS)＜6.0的情形。

Description

一种反渗透膜阻垢剂

技术领域

本发明涉及一种水处理药剂，更具体地涉及一种反渗透膜阻垢剂。

背景技术

中国专利CN200810139161.3(CN101352655)发明反渗透膜的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。

中国专利CN200610013551.7(CN1864826)发明的反渗透膜用阻垢剂特征在于包括有机膦酸化合物、木质素、聚马来酸或酐、膦羧酸和水，各组分的重量百分比为：有机膦酸化合物5～20％，木质素0.5～1％，聚马来酸或酐0.5～3％，膦羧酸5～20％，余量为水。

中国专利CN200810139161.3发明的反渗透阻垢剂的聚合物含量高，在有阳性胶体物资存在时，阻垢作用受到影响，导致阻垢效果下降。CN200610013551.7发明的反渗透阻垢剂含有天然大分子化合物，产品的储存期限较短。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

为了解决膜装置在运行中受到污染物的污染，在表面生成CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄和金属氧化物等阳性胶体物资沉积物的问题，本发明提供了一种反渗透膜阻垢剂阻止它们的形成。

本发明的产品技术方案是：

反渗透阻垢剂由聚乳酸、有机膦酸类阻垢剂和水复配制得，其中聚乳酸5～15wt％，有机膦酸类阻垢剂5～80wt％，其它为水。有机膦酸类阻垢剂优选5～60wt％，最好10～50wt％；聚乳酸优选5～13wt％，最好6～10wt％。

聚乳酸的分子量为1000～50000，优选2000～15000，最好3000～10000。

有机膦酸阻垢剂为下列中的一种或多种：乙酸膦酸、羟基乙叉二膦酸、1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷、多氨基多醚基甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸等。

在常温下，按水、聚乳酸和有机磷酸阻垢剂的顺序和相应的比例加入阻垢剂单体，搅拌混合均匀，即得本发明反渗透膜阻垢剂，它是一种固含量20-60wt％的透明水溶液。

本发明阻垢剂的pH为＜6.0，优选＜4.0，最好为0.0～2.0。

本发明阻垢剂适用饱和指数(LIS)＜6.0，优选＜4.0，最好能达到＜2.0-3.0。

本发明阻垢剂使用浓度为1～100mg/L，优选1～60mg/L以下，最好是2～30mg/L。

本发明阻垢剂，广泛应用于反渗透膜、纳滤膜等装置的运行中，起到阻垢的作用，达到延长膜装置寿命和使用周期，保护膜装置正常运行的目的。

本发明阻垢剂，克服了膜装置在运行中受到污染物的污染，在表面生成CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄和金属氧化物等阳性胶体物资沉积物的问题。同时本发明的反渗透膜阻垢剂性质稳定，储存期长。

本发明与现有技术的实质性区别在于，未发现聚乳酸在水处理剂中使用，但其作为水处理剂时，分散阻垢效果好，对金属氧化物等阳性胶体阻垢效果优异，使用浓度较低，价格低廉，并且与有机膦酸类阻垢剂协同效应显著。其作为化工合成产品，具有很好的稳定性，同时其分子组成和结构的特殊性，其兼具了可生物降解性好的特点。

本发明的有益效果是：

本发明的反渗透膜阻垢剂配方中含有聚乳酸和有机膦酸阻垢剂，它们都具有溶限效应。

聚乳酸为聚合物类阻垢剂，具有分散和阻垢作用，能分散可成为难溶盐结晶中心的难溶盐微粒，也能减少或控制难溶盐的聚集成垢，还能使即使沉积的晶体发生晶格畸变，达到阻垢的目的，用于预防碳酸钙、硫酸盐和磷酸盐垢等。同时防止金属氧化物等阳性胶体沉积物的形成。

有机膦酸阻垢剂具有络合和阻垢作用，能通过络合作用有效地控制难溶盐微粒结晶中心的形成，也能减少或控制难溶盐的聚集成垢，达到阻垢和溶解垢沉积物的目的，可用于预防碳酸钙、硅酸盐、硫酸盐和磷酸盐垢沉积。同时他们还与聚合物阻垢剂具有协同效应。

本发明的反渗透膜阻垢剂能防止CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂垢的形成，适用于饱和指数(LIS)＜6.0，而且能防止BaSO₄、SrSO₄、金属氧化物等阳性胶体沉积物的形成。

本发明的反渗透膜阻垢剂，不但阻垢效率高，投加量少，对环境友好。

本发明的反渗透膜阻垢剂性质稳定，储存期长。

具体实施方式

实施例1

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水70g，开始搅拌，然后依次加入分子量2500的聚乳酸8g，乙酸膦酸22g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP1。其pH为1.6，固含量30wt％。

实施例2

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水50g，开始搅拌，然后依次加入分子量3500的聚乳酸5g，羟基乙叉二膦酸45g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP2。其pH为1.3，固含量50wt％。

实施例3

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水55g，开始搅拌，然后依次加入分子量35000的聚乳酸10g，(1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷)35g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP3。其pH为1.2，固含量45wt％。

实施例4

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水75g，开始搅拌，然后依次加入分子量5000的聚乳酸15g，氨基三甲叉膦酸10g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP4。其pH为1.8，固含量25wt％。

实施例5

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水65g，开始搅拌，然后依次加入分子量15000的聚乳酸10g，乙二胺四甲叉膦酸25g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP5。其pH为1.7，固含量35wt％。

实施例6

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水68g，开始搅拌，然后依次加入分子量8000的聚乳酸9g，多氨基多醚基甲叉膦酸23g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP6。其pH为1.9，固含量32wt％。

实施例7

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水45g，开始搅拌，然后依次加入分子量5500的聚乳酸11g，(1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷)20g，氨基三甲叉膦酸24g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP7。其pH为0.8，固含量55wt％。

实施例8

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水40g，开始搅拌，然后依次加入分子量6000的聚乳酸13g，羟基乙叉二膦酸25g，(1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷)22g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP8。其pH为0.5，固含量60wt％。

实施例9

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水50g，开始搅拌，然后依次加入分子量4500的聚乳酸6g，羟基乙叉二膦酸10g，(1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷)25g，多氨基多醚基甲叉膦酸9g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP9。其pH为1.2，固含量50wt％。

实施例10

在一个装有搅拌装置烧瓶中加入水50g，开始搅拌，然后依次加入分子量4800聚乳酸7g，(1，2，4-三羧基-2-膦酸基丁烷)15g，氨基三甲叉膦酸20，多氨基多醚基甲叉膦酸8g，约30分钟后即混合均匀，停止搅拌，得到本发明的阻垢剂样品YP10。其pH为1.0，固含量50wt％。

实施例11

本发明的反渗透膜阻垢剂样品对CaCO₃的阻垢效果良好。阻垢剂的阻垢性能参照国家标准GB/T 16632-2008“水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”进行测定。此方法以含有难溶盐离子的水和水处理药剂制备成试液，升高温度后，维持一段时间，使试液迅速达到其自然平衡，然后测定试液中钙离子的稳定浓度，计算得出阻垢率。结果列于表1。

表1样品CaCO₃阻垢率试验数据

实施例12

本发明的反渗透膜阻垢剂样品对Ca₃(PO₄)₂、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄的阻垢效果同样良好。阻垢剂的阻垢性能参照国家标准GB/T16632-2008“水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”的操作步骤进行测定。以含有相应的难溶盐离子的水和水处理药剂制备成试液，升高温度后，维持一段时间，使试液迅速达到其自然平衡，然后测定试液中相应的钙、钡和锶等离子的稳定浓度，计算得出阻垢率。试验时，本发明的阻垢剂浓度为15mg/L，钙离子浓度240mg/L，钡离子浓度4mg/L，锶离子浓度8mg/L，硫酸根离子浓度1200mg/L，磷酸根离子浓度10mg/L。结果列于表2。

表2样品Ca₃(PO₄)₂、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄阻垢率试验数据

实施例13

本发明的反渗透膜阻垢剂样品对金属氧化物(阳性胶体物资)的阻垢效果同样良好。阻垢剂的阻垢性能参照国家标准GB/T 16632-2008“水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”的操作步骤进行测定。以含有相应的铁和铝离子的水和水处理药剂制备成试液，升高温度后，维持一段时间，使试液迅速达到其自然平衡，然后测定过滤后试液中相应的铁和铝等离子的稳定浓度，计算得出阻垢率。试验时，本发明的阻垢剂浓度为6mg/L，铁离子浓度3mg/L，铝离子浓度1mg/L。结果列于表3。

表3样品金属氧化物阻垢率试验数据

实施例14

以实施例1-10获得的样品进行稳定性试验。YP1-YP10保存存放30个月，观察其溶液外观和阻垢率变化情况。结果列于表4，表5。所有样品都能存放30个月，溶液外观无明显变化，阻垢率几乎100％保持。

表4样品溶液保存外观试验

表5样品溶液阻垢率保持试验数据

实施例15

在试验水中加4mg/L本发明反渗透阻垢剂YP5，搅拌混合均匀后，测定其阻垢效果。试验水中钙离子浓度为250mg/L，总铁浓度为0.5mg/L，铝离子浓度为0.05mg/L，pH为7.8，饱和指数为2.9。钡、钙、铁和铝的阻垢率都为100％。

实施例16

在试验水中加入3mg/L本发明反渗透阻垢剂YP8，搅拌混合均匀后，测定其阻垢效果。试验水的钙离子浓度为190mg/L，钡离子浓度0.3mg/L，总铁浓度为0.33mg/L，铝离子浓度为0.027mg/L，pH为7.5，饱和指数为2.5。钡、铁、钙和铝的阻垢率都为100％。

Claims

1.一种反渗透膜阻垢剂，由聚乳酸、有机膦酸类阻垢剂和水复配制得，其中聚乳酸5～15wt%，有机膦酸类阻垢剂5～80wt%，其它为水，

聚乳酸的分子量为1000～50000，

有机膦酸类阻垢剂为下列中的一种或多种：乙酸膦酸、羟基乙叉二膦酸、1,2,4-三羧基-2-膦酸基丁烷、多氨基多醚基甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸。

2.根据权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其中有机膦酸类阻垢剂5～60wt%；聚乳酸5～13wt%。

3.根据权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其中反渗透膜阻垢剂的pH为<6.0。

4.根据权利要求3所述的反渗透膜阻垢剂，其中反渗透膜阻垢剂的pH<4.0。

5.根据权利要求4所述的反渗透膜阻垢剂，其中反渗透膜阻垢剂的pH为0.0～2.0。

6.根据权利要求1或2或3所述的反渗透膜阻垢剂，其中适用饱和指数<6.0。

7.根据权利要求6所述的反渗透膜阻垢剂，其中适用饱和指数<4.0。

8.根据权利要求7所述的反渗透膜阻垢剂，其中适用饱和指数<2.0-3.0。

9.根据权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其中聚乳酸分子量为2000～15000。

10.根据权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂，其中有机膦酸类阻垢剂10～50wt%；聚乳酸6～10wt%，聚乳酸分子量为3000～10000。

11.根据权利要求4所述的反渗透膜阻垢剂，其使用浓度为1～100mg/L。

12.根据权利要求4所述的反渗透膜阻垢剂，其使用浓度为1～60mg/L。

13.根据权利要求4所述的反渗透膜阻垢剂，其使用浓度为2～30mg/L。

14.权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：在常温下，按水、聚乳酸和有机磷酸类阻垢剂的顺序和相应的比例加入，搅拌混合均匀，得固含量20-60wt%的透明水溶液，即反渗透膜阻垢剂。