CN103341325A - 一种两用型膜清洗剂、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种两用型膜清洗剂，是由烷基聚氧乙烯醚硫酸钠0.5%-10%、烷基聚氧乙烯醚0.2%-8%、椰油酰胺丙基甜菜碱0.1%-5%、硫酸钠2%-25%、EDTA-2Na2%-25%、混合磷酸钠0.1%-15%、葡萄糖酸钠0.1%-15%、羧甲基纤维素钠0.1%-5%、聚丙烯酸钠0.1%-5%、氯化钠1%-25%、硝酸钠1%-15%、柠檬酸钠5-25%组成，按配比取各组分，经过粉碎、过筛、搅拌，混合1小时以上至均匀即可得到膜清洗剂，该清洗剂在碱性条件下和酸性条件下都可以发挥出清洗作用或者协同清洗作用。

Description

一种两用型膜清洗剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明公开一种两用型膜清洗剂，按国际专利分类表(IPC)划分属于水处理膜分离系统技术领域，尤其是涉及一种膜污染后的清洗剂及应用。

背景技术

作为一种全新的工业分离单元，膜分离技术已经渗透到了制药、食品、化工、石化、电力、海水淡化、中水回用等领域，甚至家庭使用的纯水机、净水器。膜在工业生产的过滤过程中，起着分离和截留的作用，在这个过程中物料溶液中的大颗粒物质、胶体物质、大分子物质由于膜的阻隔作用与透过的水溶液发生了分离；由于膜对不同的物质存在着截留分离的作用，因此膜的污染就在所难免，使得膜表面或膜孔流道里面吸附了或淤积了部分的截留物。当截留物累积到一定的数量或厚度，作用在膜上的压力被部分的或大部分的分摊到污染物上，降低了膜分离的效率；同时膜上淤积的污染物因为物理化学性能的不同，也不同程度的改变了膜的截留的效果。这个时候就必须要对膜进行清洗，清除膜表面及膜孔内部的污染物，使得膜的性能得以恢复，通常的方法是使用膜清洗剂，结合一定物理方法对膜进行清洗。

由于膜过滤的物质通常都是混合物，所以膜的污染物就比较复杂，污染物是各种有机物、无机物的混合体，这样需要使用不同性质的膜清洗剂对膜进行清洗。膜清洗剂总体上按酸碱性，可分为酸性的膜清洗剂和碱性的膜清洗剂；使用碱性的膜清洗剂主要去除膜上的有机物污染(蛋白/多糖/脂肪/染料色素/微生物等)，而使用酸性的清洗剂就可以去除膜上的无机物污染(钙镁铁铝等难溶盐/氧化物/氢氧化物等)。由于污染物通常为混合的，所以清洗时多数情况是需要使用酸性和碱性的清洗剂进行交替清洗，一般这样才可以把污染物清洗干净。

膜污染后，在使用碱性清洗剂清洗时，多数情况下，还停留在仅使用氢氧化钠这一单组份的物质进行清洗，很少使用含复配表面活性剂和其它助剂的复配膜清洗剂进行清洗，清洗效率较低，并且使用起来也仅仅单纯依靠碱性去除膜表面的有机污染物，清洗效果差时也只能靠提高碱度、提高温度来提升清洗能力，这样往往造成污染物去除的同时，膜元件被碱腐蚀严重，膜的性能发生衰减；去除膜上无机物时，需要使用酸性的清洗剂，而目前用到的就是盐酸、柠檬酸等无机酸或有机酸，没有添加其它任何帮助渗透、协助清洗的成分，所以造成酸性清洗时完全仅靠清洗剂的酸性和污染反应，从膜上一层层把污染物反应掉，效率低下。在膜清洗的整个过程中，经常需要进行酸碱清洗剂更换转换，这时特别是碱性膜清洗剂的一些成分，如表面活性剂、清洗助剂等，在碱性条件下是有利于清洗的，但是在酸性条件下，反而变为一种污染，所以清洗完一种药剂后，必须冲洗很干净，才能避免碱性清洗剂的成分对酸洗造成不良的影响。

中国文献CN201010539496.1公开一种味精工业废水处理膜清洗剂的制备方法,包括氢氧化钠、多聚磷酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基糖苷,硅藻土,次氯酸钠、硅酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐,锆铝酸酯偶联剂,硫酸钠、碳酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐，在带搅拌的反应器中搅拌,即得成品，然而，该清洗剂是一种高pH液体药剂，属于碱性清洗剂范畴。文献CN201210193083.1清洗膜系统含钙、镁、硅、铁污垢的复合清洗剂，是由羟基亚乙基二磷酸、聚丙烯酸、碳酸钠搅配成，该清洗剂属于酸性的清洗剂。

发明人经过长期研究并查阅膜清洗剂的相关文献，还没有检索到两用型的膜清洗剂，可以在碱性条件下和酸性条件下都可以发挥出清洗作用，因此，才有本发明提出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种两用型膜清洗剂，同时提供了该清洗剂的制备方法及其应用。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种两用型膜清洗剂，是由以下组分按质量比组成：

一种两用型膜清洗剂的制备方法，按上述配比取各组分，经过粉碎、过筛、搅拌，混合1小时以上至均匀即可，其水溶液1%浓度时，pH值在5-9之间。

上述两用型膜清洗剂，在碱性条件下和酸性条件下的应用，即在碱性条件下和酸性条件下都可以发挥出清洗作用或者协同清洗作用。

本发明涉及的膜清洗剂为接近中性配方，即水溶液1%浓度pH值在5-9之间，其各组分在碱性条件下和酸性条件下都可以发挥出清洗作用或者协同清洗作用。该发明涉及的膜清洗剂在添加碱性物质（如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等）时，可变成碱性清洗剂使用，清洗pH值范围9-14；在添加酸性物质(如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、柠檬酸等)时，可变成酸性清洗剂使用，清洗pH值范围0-5。

具体实施方式

一种两用型膜清洗剂，是由以下组分按质量比组成：

按上述配比取各组分，经过粉碎、过筛、搅拌，混合1小时以上至均匀即可，其水溶液1%浓度时，pH值在5-9之间。

上述两用型膜清洗剂，其各组份可进一步优选组成：

上述涉及的混合磷酸钠是磷酸三钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠按质量比1：1：4：4混合而成。

本发明创造的有益效果如下：

1、该配方为中性配方，自由灵活，可任意变换成酸性清洗剂或碱性清洗剂——通过添加酸性物质变成酸性膜清洗剂，用于去除无机物污染；通过添加碱性物质变成碱性清洗剂，用于去除有机物污染。

2、该清洗配方选用非离子型表面活性剂和非离子-阴离子型表面活性剂以及两性表面活性剂，无论是在碱性的条件下还是酸性的条件下，仍然可以保持其表面活性，起到渗透污染物、降低表面能垒、提高清洗剂效能、包裹或加溶污染物等作用。

3、选用的助剂（硫酸钠、EDTA-2Na、混合磷酸钠等），在碱性条件下为是常用的助洗剂，可起到螯合污染物，协助分解、分散污染物，平衡水溶液电荷的作用，协助和增强碱性物质和表面活性剂清洗污染物的清洗效能；而在酸性的条件下，同样可以起到一定的助洗作用，这些助剂有些甚至就是在酸性条件下常用的助溶剂。

4、在酸性条件下，通过添加硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、柠檬酸等来源广泛的酸性物质，使清洗剂变为酸性清洗剂，配方中增加了非离子和混合型的表面活性剂，比目前仅用到的单一纯酸性物质来清洗，提高了酸性物质渗透能力，增加了反应通道，使清洗反应不局限于污染物的表面，同时由于表面活性剂的加入，使清洗液具有了一定的清除、分散有机物污染的能力，使膜上有机无机复合的污染，在酸性的条件下，有机物污染不至于阻碍了酸性物质对无机物污染的清洗，从而增强提高了酸性物质的清洗效果；助剂的加入是对酸性物质清洗无机物有力的补充，配方中的助剂是具有螯合、助溶功能的，本身就具有去除无机物的能力，能在不同的机理上对无机物进行清洗，从而够增强酸性物质清洗无机物的效果。

5、在碱性条件，通过添加氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等来源广泛的碱性物质，使清洗剂变为碱性清洗剂。配方选用的非离子和混合型表面活性剂及两性表面活性剂，具有抗硬水的能力，可以在一定硬度的清洗用水下使用，增加膜清洗剂的适用场合；配合合适的助剂更能增强碱性物质分解污染物的能力，所以在同样的碱度下，通过表面活性剂的渗透、加溶、分散作用，使碱性物质更能渗透进污染物的内部，增加了反应通道，使清洗反应不局限于污染物的表面，表面活性剂的加溶作用可以增加污染物在水中溶解程度，同时它的分散作用可以减少清洗下来的污染物返回到膜表面的可能。添加的这些助剂起了螯合污染物的作用，增加清洗剂抗硬度的能力，有些成分为可直接与污染物反应或能很好的起到分散污染物的作用，或者在碱性物质与污染物反应过程中起到了催化的作用。通过添加合适的表面活性剂、助剂，使清洗反应更快更完全，同时反应发生的条件大大降低了，使得碱性物质对膜的分解作用程度降低了，在彻底清洗污染物的同时膜的损伤程度降低。

6、在使用上，一个配方有两种用法，做成产品后，只需再添加很普遍、常备的酸性物质和碱性物质，使用方便；另外由于配方中的所有成分在酸碱条件下都可以使用，所以在酸碱清洗条件转换的过程中，可以避免清洗剂成分对下次清洗的影响，所以只需要稍作冲洗，冲走绝大部分污染物后既可以转换清洗液的酸碱性，实现对无机物、有机物的清洗。

实施例1：一种两用型膜清洗剂，是由以下组分按质量比组成：

按上述配比取各组分，经过粉碎、过筛、搅拌，混合1小时以上至均匀即可，其水溶液1%浓度时，pH值为8.50。

福建闽西某工化厂抽取地表水，经过沙滤活性炭处理后，进入RO系统制备纯水，RO膜芯使用半年后进行清洗，膜的污染为有机类的污染与无机物污染的混合物。

参考配方为陶氏化学、美国海德能等为代表的膜芯供应商推荐的清洗配方——碱性：NaOH+十二烷基磺酸钠（Na-SDS）、酸性：HCl，可参见陶氏反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册及美国海德能反渗透设计运行维护手册等。

参考配方清洗时，碱性条件清洗，用NaOH调节pH，清洗过程控制pH11.0±0.1，控制十二烷基磺酸钠0.1%；酸性条件清洗，使用盐酸调节pH，清洗过程控制pH2.5±0.1。

从系统上随机取8只膜芯，分别用参考配方和实施例1清洗各清洗4只，为了对比清洗性能，对清洗条件进行弱化，削弱酸碱性，不升温，并且只洗一次，不进行反复清洗。两组的起始通量取平均值，分别为原始通量43.1%和40.8%，使用同一台单只膜芯清洗设备，清洗温度压力、流速一致，按流程清洗一遍后取平均通量。

参考配方清洗结果如下：

原始通量为43.1%。

实施例1配方清洗时，使用NaOH把0.1%实施例1的溶液调制成pH11.0的溶液，清洗过程控制pH11.0±0.1；酸性条件清洗，使用盐酸调节0.1%实施例1的溶液pH，清洗过程控制pH2.5±0.1清洗结果如下：

原始通量为40.8%。

通过对比实验说明，在清洗条件弱化的条件下，使用实施例1的配方，无论是在酸性还是在碱性条件下都比传统方法更好的效果，可以碱/酸一次有效地清洗出膜90%的通量。

实施例2：

江西某生物产品企业，有两套大小不等的膜浓缩设备过滤，使用纳滤膜共同浓缩一种生物发酵液超滤的滤液。使用普通酸碱清洗剂交替进行清洗，酸为硝酸，碱为市售清洗剂。

对比方法，清洗方式为每天洗一次，大设备使用传统方法的普通酸碱清洗剂，小设备使用实施例2的清洗剂。

经过4个月的运行，大设备的膜芯已报废，不能使用，更换了一批膜芯（大设备的膜芯使用原先清洗法方法更换周期为4-5个月左右），而小设备的继续运行，通量下降15-20%。更换膜芯后的大设备与小设备一起用实施例2的清洗剂清洗，小设备又运行了5个月左右膜芯才不符合生产要求报废，而大设备的膜芯又运行约4.5个月后才报废。

通过工业现场实验清洗对比，使用实施例2的配方，比原先的方法延长了原先膜芯1倍多的寿命。

实施例3：

实施例4：

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (7)

1.一种两用型膜清洗剂，其特征在于是由以下组分按质量比组成：

2.根据权利要求1所述的一种两用型膜清洗剂，其特征在于是由以下组分按质量比组成：

3.根据权利要求1或2所述的一种两用型膜清洗剂，其特征在于：所述混合磷酸钠是磷酸三钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠按1：1：4：4混合而成。

4.一种两用型膜清洗剂的制备方法，其特征在于：按权利要求1或2所述一种两用型膜清洗剂的配比取各组分，经过粉碎、过筛、搅拌，混合1小时以上至均匀即可，其水溶液1%浓度时，pH值在5-9之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种两用型膜清洗剂，其特征在于：该清洗剂在碱性条件下和酸性条件下的应用，即在碱性条件下和酸性条件下都可以发挥出清洗作用或者协同清洗作用。

6.根据权利要求5所述的一种两用型膜清洗剂，其特征在于：所述清洗剂通过添加硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、柠檬酸一种或一种以上变为酸性清洗剂。

7.根据权利要求5所述的一种两用型膜清洗剂，其特征在于：所述清洗剂通过添加氢氧化钠、氢氧化钾、氨水一种或一种以上变为碱性清洗剂。