CN105032192A - 一种低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法，按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸钠、氢氧酸钠、去离子水、疏基苯并噻唑、阻聚剂、苯并三唑、甲基苯并三唑、硫酸亚铁和分散剂，缓蚀速度0.001-0.01mm/a，阻垢率达98-100%；保质期长，60-70℃放置一个月，阻垢效果99-100%。

Description

一种低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法

技术领域

本申请属于环试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法。

背景技术

阻垢剂（scaleinhibitor）：是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成，为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、分散剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂等组成，对水中的碳酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢具有良好的缓蚀效果，主要用于钢铁厂循环冷却水系统的缓蚀阻垢，其缓蚀效果好、阻垢力强。

分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙、镁离子，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。阻聚剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低;聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与螯合作用相比，分散作用是高效的。在中高硬度水中，阻垢剂的分散功能起主要作用。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。

ATMP具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。AA/AMPS为聚环氧琥珀酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，并且分散性能优良。与有机膦复配，增效作用明显。特别适合高pH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的最理想的阻垢阻聚剂之一。

HEDP是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。在250℃下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用，在高pH下仍很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解。耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机膦酸(盐)好。PASP为水溶性聚合物，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，对碳酸钙的阻垢率可达80%。热网专用阻垢剂主要由高效阻聚剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。

EDTMPS是含氮甲基苯并三唑，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3～5倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在100℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。锅炉专用缓蚀阻垢剂是由有机膦酸和聚羧酸等高聚物组成的复合品，具有很高的缓蚀和阻垢性能，其耐温性特别好，可有效地应用于低压锅炉的炉内水处理。缓蚀阻垢剂由有机膦酸、聚羧酸、碳钢缓蚀剂及铜缓蚀剂复配而成，对水中的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等均有很好的螯合分散作用并且对碳钢、铜具有良好的缓蚀效果。

EDTMPA具有很强的螯合金属离子的能力，与铜离子的络合常数是包括EDTA在内的所有螯合剂中最大的。EDTMPA为高纯试剂且无毒，在电子行业可作为半导体芯片的清洗剂用于制造集成电路;在医药行业作放射性元素的携带剂，用于检查和治疗疾病;EDTMPA的螯合能力远超过EDTA和DTPA，几乎在所有使用EDTA作螯合剂的地方都可用EDTMPA替代。热网专用阻垢剂主要由高效阻聚剂、酚羟基、磺酸基团等组成，对水中的碳酸钙、硫酸钙等成垢因子具有晶格畸变作用，使垢不易牢固地吸附在器壁上，松散地分散在水中，显示出优良的阻垢作用。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种阻垢效果好、稳定性强、低磷且缓蚀效果好的低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法是非常必要的。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对上述技术问题，提供一种低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、抗温性差、阻垢稳定性差和缓蚀效果差等技术问题。

技术方案：

一种低磷反渗透膜阻垢剂，所述低磷反渗透膜阻垢剂的原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸15-55份；聚环氧琥珀酸20-60份；聚丙烯酸钠10-50份；氢氧酸钠4-16份；去离子水100份；疏基苯并噻唑2-8份；阻聚剂3-17份；苯并三唑6-14份；甲基苯并三唑5-25份；硫酸亚铁为10-30份；分散剂15-35份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述低磷反渗透膜阻垢剂的原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸25-45份；聚环氧琥珀酸30-50份；聚丙烯酸钠20-40份；氢氧酸钠6-14份；去离子水100份；疏基苯并噻唑3-7份；阻聚剂7-13份；苯并三唑8-12份；甲基苯并三唑10-20份；硫酸亚铁为15-25份；分散剂20-30份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述低磷反渗透膜阻垢剂的原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸35份；聚环氧琥珀酸40份；聚丙烯酸钠30份；氢氧酸钠40份；去离子水100份；疏基苯并噻唑5份；阻聚剂10份；苯并三唑10份；甲基苯并三唑15份；硫酸亚铁为20份；分散剂25份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述阻聚剂采用丁基二苯胺或二壬二苯胺。

作为本发明的一种优选技术方案：所述分散剂采用硫磷化聚异丁烯钡盐或烷基水杨酸钙。

作为本发明的一种优选技术方案：所述低磷反渗透膜阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸钠、氢氧酸钠、去离子水、疏基苯并噻唑、阻聚剂、苯并三唑、甲基苯并三唑、硫酸亚铁和分散剂；

第二步：在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至30-50℃，搅拌20-40min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至40-60℃，反应1-1.5h；

第三步：加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至70-90℃，反应0.5-1h；

第四步：升温至100-120℃，加入剩余原料，搅拌70-90min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

有益效果：

本发明所述一种低磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.001-0.01mm/a；2、与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；3、降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达98-100%；4、保质期长，60-70℃放置一个月，阻垢效果99-100%，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例1:

按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸15份；聚环氧琥珀酸20份；聚丙烯酸钠10份；氢氧酸钠4份；去离子水100份；疏基苯并噻唑2份；二壬二苯胺3份；苯并三唑6份；甲基苯并三唑5份；硫酸亚铁为10份；硫磷化聚异丁烯钡盐15份。

在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至30℃，搅拌20min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至40℃，反应1h。

加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至70℃，反应0.5h，升温至100℃，加入剩余原料，搅拌70min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.01mm/a；与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达98%；保质期长，60℃放置一个月，阻垢效果99%。

实施例2:

按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸55份；聚环氧琥珀酸60份；聚丙烯酸钠50份；氢氧酸钠16份；去离子水100份；疏基苯并噻唑8份；二壬二苯胺17份；苯并三唑14份；甲基苯并三唑25份；硫酸亚铁为30份；硫磷化聚异丁烯钡盐35份。

在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至50℃，搅拌40min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至60℃，反应1.5h。

加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至90℃，反应1h，升温至120℃，加入剩余原料，搅拌90min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.008mm/a；与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达98%；保质期长，65℃放置一个月，阻垢效果99%。

实施例3:

按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸25份；聚环氧琥珀酸30份；聚丙烯酸钠20份；氢氧酸钠6份；去离子水100份；疏基苯并噻唑3份；丁基二苯胺7份；苯并三唑8份；甲基苯并三唑10份；硫酸亚铁为15份；硫磷化聚异丁烯钡盐20份。

在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至30℃，搅拌20min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至40℃，反应1h。

加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至70℃，反应0.5h，升温至100℃，加入剩余原料，搅拌70min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.005mm/a；与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达99%；保质期长，65℃放置一个月，阻垢效果100%。

实施例4:

按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸45份；聚环氧琥珀酸50份；聚丙烯酸钠40份；氢氧酸钠14份；去离子水100份；疏基苯并噻唑7份；丁基二苯胺13份；苯并三唑12份；甲基苯并三唑20份；硫酸亚铁为25份；烷基水杨酸钙30份。

在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至50℃，搅拌40min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至60℃，反应1.5h。

加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至90℃，反应1h，升温至120℃，加入剩余原料，搅拌90min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.002mm/a；与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达99%；保质期长，70℃放置一个月，阻垢效果99%。

实施例5:

按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸35份；聚环氧琥珀酸40份；聚丙烯酸钠30份；氢氧酸钠40份；去离子水100份；疏基苯并噻唑5份；丁基二苯胺10份；苯并三唑10份；甲基苯并三唑15份；硫酸亚铁为20份；烷基水杨酸钙25份。

在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至40℃，搅拌30min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至50℃，反应1.5h。

加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至80℃，反应0.8h，升温至110℃，加入剩余原料，搅拌80min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。

在较宽的给水pH值范围内使用，能有效地控制碳酸钙、硫酸钙硫酸钡、二氧化硅等沉积垢污，缓蚀速度0.001mm/a；与常规含磷类阻垢分散剂相比，减轻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对环境水源的污染；降解性能好，加药量少，对环境友好，阻垢率达100%；保质期长，70℃放置一个月，阻垢效果100%。

以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种低磷反渗透膜阻垢剂，其特征在于所述低磷反渗透膜阻垢剂的原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸15-55份；聚环氧琥珀酸20-60份；聚丙烯酸钠10-50份；氢氧酸钠4-16份；去离子水100份；疏基苯并噻唑2-8份；阻聚剂3-17份；苯并三唑6-14份；甲基苯并三唑5-25份；硫酸亚铁为10-30份；分散剂15-35份。

2.根据权利要求1所述的一种低磷反渗透膜阻垢剂，其特征在于所述低磷反渗透膜阻垢剂原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸25-45份；聚环氧琥珀酸30-50份；聚丙烯酸钠20-40份；氢氧酸钠6-14份；去离子水100份；疏基苯并噻唑3-7份；阻聚剂7-13份；苯并三唑8-12份；甲基苯并三唑10-20份；硫酸亚铁为15-25份；分散剂20-30份。

3.根据权利要求1所述的一种低磷反渗透膜阻垢剂，其特征在于所述低磷反渗透膜阻垢剂的原料按重量份数配比如下：2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸35份；聚环氧琥珀酸40份；聚丙烯酸钠30份；氢氧酸钠40份；去离子水100份；疏基苯并噻唑5份；阻聚剂10份；苯并三唑10份；甲基苯并三唑15份；硫酸亚铁为20份；分散剂25份。

4.根据权利要求1所述的一种低磷反渗透膜阻垢剂，其特征在于：所述阻聚剂采用丁基二苯胺或二壬二苯胺。

5.根据权利要求1所述的一种低磷反渗透膜阻垢剂，其特征在于：所述分散剂采用硫磷化聚异丁烯钡盐或烷基水杨酸钙。

6.一种权利要求1所述低磷反渗透膜阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚环氧琥珀酸、聚丙烯酸钠、氢氧酸钠、去离子水、疏基苯并噻唑、阻聚剂、苯并三唑、甲基苯并三唑、硫酸亚铁和分散剂；

第二步：在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入甲基苯并三唑和去离子水，加热至30-50℃，搅拌20-40min，滴加2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和聚环氧琥珀酸，升温至40-60℃，反应1-1.5h；

第三步：加入乙二胺、苯并三唑、聚丙烯酸钠和硫酸亚铁，升温至70-90℃，反应0.5-1h；

第四步：升温至100-120℃，加入剩余原料，搅拌70-90min，即得低磷反渗透膜阻垢剂。