CN102452726A - 环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和去离子水组成，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸为25％～35％，2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10％～20％，去离子水为50％～60％混合制成。本发明是膜法水处理中的阻垢缓蚀剂，可以配合多种膜处理方法进行污水处理，成本较低，低磷，对钙、镁、锌和铜水阻垢处理效果良好，并且对环境和膜系统不会造成二次污染。

Description

环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种膜系统法水处理中的阻垢缓蚀剂，特别涉及一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法。
背景技术
水处理工艺的后端精处理，一般采用膜处理，如超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等，利用无机、有机或生物膜来处理污水的方法是现在常用的水处理方法，这种方法由于膜本身含污染物少，所以二次污染性低，几乎适用于全部的污水处理。随着水处理技术的不断推进，反渗透膜、纳滤膜和超滤膜等在净水处理、污水回用领域的应用已经逐渐普及，膜系统的污堵是其正常运行的最大障碍，其中为防止膜系统结垢的阻垢分散剂就是其中最重要的药剂之一。
目前国内常用的阻垢药剂很多采用全有机膦水处理剂，包括羟基亚乙基二膦酸盐、乙二胺四亚甲基膦酸盐、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸等，它们和金属离子，如钙、镁、锌、铜等具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸钙、碳酸钙、硅酸镁等也有较好的去污化作用，但是这类阻垢剂含磷量高，而磷的存在和大量排放则将引起周围水域的富营养化，促进菌藻的滋长，造成二次污染，因此从长远发展趋势来看，膦系水处理剂的生产和应用必将受到限制。聚天冬氨酸是一种环境友好型水处理剂，它分子中不含磷，可完全生物降解，具有较好的阻垢分散性能，并已被证明有良好的缓蚀性能，但它本身的阻垢缓蚀效果无法达到市售水处理阻垢缓蚀剂的水平。
聚天冬氨酸是一种带有羧酸侧链的聚合氨基酸，其最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水，所以被广泛应用为水处理的缓蚀剂。但是单独使用聚天冬氨酸对水的pH要求较高，它发挥最好功效的pH是在10以上，而有些废水本身并不能达到10以上，所以处理效果一般，而如果先将废水的pH调高，可能会形成溶解度极低的沉淀，甚至会破坏膜结构。
2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸是一种低磷的水处理缓蚀剂，在许多专利文献中的报道，使用效果一般。所以市场上需要一种可以无需调节水的酸碱度，又具有良好处理效果的复合型阻垢缓蚀剂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂，无需调节废水本身的酸碱度，成本较低、高效、低磷，降解产物无污染。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和去离子水组成，按照质量百分比为聚天冬氨酸为25％～35％，2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10％～20％，去离子水为50％～60％混合制成。
所述聚天冬氨酸的纯度在40％～55％之间。
所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65％。
所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为40％～55％。
所述2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的浓度为5～15mg/L。
所述环保低磷的复合阻垢缓蚀剂可以用于直接处理pH在7.2～8.8之间的废水。
本发明的有益效果为：
(1)本发明将含磷较低，阻垢效果非常好的聚天冬氨酸和2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸混合在一起，配置一种新型的复合阻垢缓蚀剂，阻垢效率达到98.5％以上；
(2)混合后的本发明可以在接近中性和弱酸性条件下直接处理废水，无需调节至高碱度或者升温条件，极大的降低了成本。
(3)本发明成本低廉，高效，低磷，可以部分生物降解，在有效阻垢的同时，达到良好的缓蚀效果。
具体实施方式、
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
采用生物膜系统处理pH在7.2左右的废水，钙含量500mg/L左右、镁含量300mg/L左右、铜含量350mg/L左右、铁含量250mg/L左右。
配置复合阻垢缓蚀剂100Kg，其中：
聚天冬氨酸粉末25Kg，所述聚天冬氨酸全部为α-聚天冬氨酸，纯度含量为40％；
2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液20Kg，浓度为5mg/L；去离子水55Kg。
上述溶液混合均匀后，缓缓滴入pH在7.2左右的废水，搅拌进行处理。
对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试：
(1)阻垢作用成分分析：在生物膜上形成螯合钙450mg/L，螯合镁280mg/L，螯合铜320mg/L，螯合铁220mg/L；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀100mg；
(2)缓蚀作用成分分析：形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析：钙、镁、铜和铁离子的含量均小于5mg/L，磷含量低于5mg/L。
本实施例处理后的废水pH在7.2左右，阻垢缓释效率达到98.5％
实施例2
采用生物膜系统处理pH在7.8左右的废水，钙含量800mg/L左右、镁含量300mg/L左右、铜含量500mg/L左右、铁含量350mg/L左右。
配置复合阻垢缓蚀剂100Kg，其中：
聚天冬氨酸粉末35Kg，所述聚天冬氨酸全部为α-聚天冬氨酸，纯度含量为55％；
2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液15Kg，浓度为15mg/L；
去离子水50Kg。
上述溶液混合均匀后，缓缓滴入pH在7∶8左右的废水，搅拌进行处理。
对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试：
(1)阻垢作用成分分析：在生物膜上形成螯合钙780mg/L，螯合镁285mg/L，螯合铜420mg/L，螯合铁340mg/L；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀85mg；
(2)缓蚀作用成分分析：形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析：钙、镁、铜和铁离子的含量均小于6.8mg/L，磷含量低于8mg/L。
本实施例处理后的废水pH在7.5左右，阻垢缓释效率达到99％。
实施例3
采用生物膜系统处理pH在8.3左右的废水，钙含量600mg/L左右、镁含量500mg/L左右、铜含量250mg/L左右、铁含量35.0mg/L左右。
配置复合阻垢缓蚀剂100Kg，其中：
聚天冬氨酸粉末30Kg，所述聚天冬氨酸为α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸的混合物，其中α-聚天冬氨酸含量为65％，聚天冬氨酸的总纯度含量为48％；
2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液15Kg，浓度为10mg/L；
去离子水55Kg。
上述溶液混合均匀后，缓缓滴入pH在8.3左右的废水，搅拌进行处理。
对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试：
(1)阻垢作用成分分析：在生物膜上形成螯合钙580mg/L，螯合镁460mg/L，螯合铜245mg/L，螯合铁335mg/L；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀95mg；
(2)缓蚀作用成分分析：形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析：钙、镁、铜和铁离子的含量均小于2mg/L，磷含量低于3mg/L。
本实施例处理后的废水pH在7.8左右，阻垢缓释效率达到99.5％。
实施例4
采用生物膜系统处理pH在8.8左右的废水，钙含量750mg/L左右、镁含量400mg/L左右、铜含量550mg/L左右、铁含量280mg/L左右。
配置复合阻垢缓蚀剂100Kg，其中：
聚天冬氨酸钠盐粉末30Kg，所述聚天冬氨酸钠盐全部为α-聚天冬氨酸钠盐，其中α-聚天冬氨酸含量为80％，聚天冬氨酸的总纯度含量为45％；
2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液10Kg，浓度为15mg/L；
去离子水60Kg。
上述溶液混合均匀后，缓缓滴入pH在8.8左右的废水，搅拌进行处理。
对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试：
(1)阻垢作用成分分析：在生物膜上形成螯合钙720mg/L，螯合镁390mg/L，螯合铜520mg/L，螯合铁265mg/L；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀80mg；
(2)缓蚀作用成分分析：形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析：钙、镁、铜和铁离子的含量均小于5mg/L，磷含量低于5mg/L。
本实施例处理后的废水pH在7.8左右，阻垢缓释效率达到99.9％。
通过上述实施例可以看出，本发明的复合阻垢缓蚀效果均达到98％以上，并且处理前和处理后的废水pH均属于中性或者低碱性，无需通过酸碱调节pH，减少废水中不必要无机物的含量，不会二次污染废水，达到国家二级排放标准。

Claims (6)

1.一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和去离子水组成，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸为25％～35％，2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10％～20％，去离子水为50％～60％混合制成。
2.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸的纯度在40％～55％之间。
3.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65％。
4.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为40％～55％。
5.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的浓度为5～15mg/L。
6.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述环保低磷的复合阻垢缓蚀剂可以用于直接处理pH在7.2～8.8之间的废水。
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