CN105251365B - 一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反渗透膜阻垢剂，该阻垢剂，按重量份计包括以下组分：10‑15份氨基三甲叉膦酸、2‑5份羟基乙叉二磷酸、10‑13份2‑膦酸丁烷‑1,2,4‑三羧酸、5‑8份聚丙烯酸。本发明还提供了所述阻垢剂的制备方法和在反渗透膜上的应用。

Description

一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来,反渗透法和离子交换法在水处理中应用广泛,反渗透法因具有占地面积小、运行费用低、不存在二次污染、出水稳定、自动化程度高等优点,已逐步替代了离子交换法,成为纯水制备的主要技术,并在纯净水处理、医药行业用水、海水淡化、冷却塔补给水、锅炉补给水等行业得到大量的应用。

然而，反渗透系统中的污染物不仅会造成给水通道堵塞和膜微孔通道的堵塞,导致系统的制水能力降低,而且还会影响设备制水效率、降低出水水质,在很大程度上影响了膜元件的使用寿命。

20世纪60年代开发研制了有机磷酸盐类阻垢剂,70年代有了很大的发展。它主要是通过减缓晶体生长和晶格畸变这两种作用进行阻垢的,这两种作用的同时存在,使得这类药剂也具有阂值效应。这类阻垢剂相对于聚磷酸盐来说磷浓度低,水解度小,不过有的研究者指出,当水中含有铁或其他悬浮固体时,此药剂的阻垢效果就或多或少变差。

一般而言，现有技术中主要存在如下缺点：

（1）总的阻垢效率低。虽然现有技术有些产品对单一的沉积物而言，如碳酸钙，具有较好的阻垢效率，其效率甚至可达到90%以上，但一旦应用到实际，总的阻垢效率往往只有50-60%。

（2）阻垢效果容易受到其它物质的干扰，如当水体中含铁或铁铝氧化物时，阻垢效率便会大大下降。

（3）朗格利尔指数（LSI）最大允许值低，在LSI为3.0时，通常不具备阻垢效果。

而上述缺点极大的限制了阻垢剂在反渗透膜上的应用。因此，亟待寻找可以解决上述问题的反渗透膜阻垢剂。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种反渗透膜阻垢剂，该阻垢剂，按重量份计包括以下组分：10-15份氨基三甲叉膦酸、2-5份羟基乙叉二磷酸、10-13份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、5-8份聚丙烯酸。

虽然所用上述物质均在阻垢领域使用过，但本发明的发明人经过长时间的摸索和大量的实验发现，当将上述物质采用所述比例制备阻垢剂时，如本发明的实施例所示，在实际应用中，阻垢效率可从现有技术的50-60%大幅稳定的提高至80%以上，适合碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氢氧化铁、氢氧化铝及硅等结垢物质；更为重要的是，本发明的阻垢剂不受铁铝化合物的影响。

优选的，按重量份计，所述氨基三甲叉膦酸为12-13份。

优选的，羟基乙叉二磷酸的重量份数为3-4份。

优选的，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的重量份数为11-12份。

优选的，聚丙烯酸的重量份数为6-7份。

本发明的另一个目的在于提供制备上述阻垢剂的方法，该方法包括：按重量份比例将氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二磷酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时，即得。

本发明的另一个目的在于提供所述阻垢剂在反渗透膜上的应用，在应用时，阻垢剂的使用浓度为2-10ppm；所述反渗透膜包括反渗透CA膜、反渗透TFC膜、纳滤膜、超滤膜中的一种。

优选的，所述阻垢剂的使用浓度为2-6ppm，针对一般水质使用。

优选的，所述阻垢剂的使用浓度为5-10ppm，针对包括苦咸水、中水、海水中的一种水质使用。

本发明的有益效果：

（1）具有显著的阻垢效率，对于含有多种阻垢物质的水体，阻垢效果可稳定高达80%以上，适合含有碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氢氧化铁、氢氧化铝及硅至少一种以上结垢物质的水体；

（2）阻垢效率不受铁铝化合物的影响；

（3）溶解性和稳定性极佳；适用的pH范围广，可在pH=5-10的水体使用；

（4）适用于多种反渗透膜。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

按重量份计，将10份氨基三甲叉膦酸、5份羟基乙叉二磷酸、10份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、5份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2小时。

实施例2

按重量份计，将15份氨基三甲叉膦酸、2份羟基乙叉二磷酸、13份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、8份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌3小时。

实施例3

按重量份计，将12份氨基三甲叉膦酸、3份羟基乙叉二磷酸、11份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、6份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时。

实施例4

按重量份计，将13份氨基三甲叉膦酸、4份羟基乙叉二磷酸、12份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、7份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时。

实施例5

按重量份计，将12份氨基三甲叉膦酸、5份羟基乙叉二磷酸、13份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、7份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时。

实施例6

按重量份计，将15份氨基三甲叉膦酸、4份羟基乙叉二磷酸、12份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、6份聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时。

对比例1

以CN 102895883 A中的实施例1作为对比。

对比例2

以CN 102423639 A中的实施例1作为对比。

实验例1

考察实施例1-6以及对比例1-2对于结垢物（碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氢氧化铁、氢氧化铝和硅的混合物）的除垢率，结果如表1：

表1

	阻垢剂浓度：2ppm	阻垢剂浓度：5ppm	阻垢剂浓度：8ppm	阻垢剂浓度：10ppm
					实施例1	81%	83%	84%	87%
实施例2	83%	84%	88%	89%
					实施例3	83%	83%	87%	89%
实施例4	82%	84%	87%	88%
					实施例5	83%	83%	86%	88%
实施例6	82%	83%	87%	86%
					对比例1	51%	52%	52%	54%
对比例2	59%	60%	62%	62%

实验例2

结垢物与实施例1一致，只是LSI为3.0（不加酸条件下），测试实施例2的阻垢效果（浓度为5ppm），所得阻垢率为80%。

实验例3

利用实施例2所得阻垢剂在市政用水上进行测试，结果为：当浓度为2-6ppm，具有很好的阻垢效果，可稳定的达到80-85%的阻垢率。

实施例4

利用实施例3所得阻垢剂在苦咸水、中水和海水中进行测试，结果为：当浓度为5-10ppm时，具有很好的阻垢效果，可稳定的达到85-88%的阻垢率。

实施例5

对实施例1-4所用水体进行pH调节，当pH为5-10时，所得阻垢率差别不大，差别在2-3%之内。

Claims (9)

1.一种反渗透膜阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂，按重量份计由以下组分组成：10-15份氨基三甲叉膦酸、2-5份羟基乙叉二磷酸、10-13份2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、5-8份聚丙烯酸。

2.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于，按重量份计，所述氨基三甲叉膦酸为12-13份。

3.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，其中羟基乙叉二磷酸的重量份数为3-4份。

4.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，其中2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的重量份数为11-12份。

5.根据权利要求3所述的阻垢剂，其特征在于，其中2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的重量份数为11-12份。

6.根据权利要求1、2或5所述的阻垢剂，其特征在于，其中聚丙烯酸的重量份数为6-7份。

7.权利要求1-6任一项所述阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：按重量份比例将氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二磷酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸加入容器中，于室温下均匀搅拌2-3小时，即得。

8.权利要求1-6任一项所述阻垢剂在反渗透膜上的应用，其特征在于，所述阻垢剂的使用浓度为2-10ppm；所述反渗透膜包括反渗透CA膜、反渗透TFC膜中的一种。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述阻垢剂的使用浓度为5-10ppm，针对包括苦咸水、中水、海水中的一种水质使用。