CN107261855A - 一种反渗透阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反渗透阻垢剂，属于水处理技术领域。以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸30‑50份，丁烯酸‑丙烯酰胺‑丙烯酸羟丙酯共聚物30‑60份，乙二胺四甲叉膦酸3‑5份，水10‑20份。本发明的反渗透阻垢剂，通过配方中各组分的协同效应，解决了现有反渗透阻垢剂对高硬度、高硫酸根浓度水质的阻垢效果差的技术问题，适用于高硬度、高硫酸根浓度水质反渗透除盐系统，防止因水中盐分富集成垢而污堵反渗透膜。

Description

一种反渗透阻垢剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种反渗透阻垢剂。
背景技术
反渗透技术是利用反渗透膜分离水与水中离子，从而达到纯化水的目的。水在分离过程中，由于水不断透过反渗透膜，使水中盐分富集于膜的进水侧形成浓水，当浓水中微溶盐分超过其溶度积而沉淀析出，导致污垢产生，从而堵塞反渗透膜。因此为防止反渗透膜被水中盐分富集成的污垢所污堵，一般采取在反渗透系统进水处加入适量阻垢剂(或称反渗透膜保护剂)的措施来保护反渗透膜。
反渗透膜的养护工作对反渗透系统正常运转起到不可或缺的作用。常规阻垢剂一般由有机多元膦酸、有机膦羧酸、羟基膦酸羧酸等有机膦化合物和水溶性聚合物或共聚物组成，对一般的碳酸钙垢处理效果不错，但是在高硬度(总硬度超过2000mg/L，或钙硬度超过1000mg/L)、高硫酸根浓度(硫酸根含量超过1000mg/L)水质条件下，极易产生硫酸盐垢物，常规反渗透阻垢剂效果差强人意。
发明内容
本发明通过提供一种反渗透阻垢剂，解决了现有反渗透阻垢剂对高硬度、高硫酸根浓度水质的阻垢效果差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种反渗透阻垢剂，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸30-50份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物30-60份，乙二胺四甲叉膦酸3-5份，水10-20份。
优选的，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸40-45份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物40-50份，乙二胺四甲叉膦酸5份，水10-15份。
进一步地，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯三种单体聚合得到，所述三种单体的重量比为10-30∶5-10∶10-30。
进一步地，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物通过以下方法制备：
将一定量水加入反应釜中，并加热至60-90℃，加入适量异丙醇，得到反应体系；其中，所述水的加量根据理论固含量19％-38％计算，所述异丙醇与水的重量比为1∶6-8；
向所述反应体系中滴加混合单体和引发剂，滴加过程体系温度控制在70-95℃；其中，所述混合单体由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成，其重量比为10-30∶5-10∶10-30；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至95-120℃，保温反应5-8小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
进一步地，所述引发剂为过硫酸盐。
进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步地，所述引发剂用量为所述混合单体总重量的0.5％-1.5％。
进一步地，所述反渗透阻垢剂根据反渗透系统进水量投加，处理吨水投加量为1-10g。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的反渗透阻垢剂，将多氨基多醚基甲叉膦酸、丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、乙二胺四甲叉膦酸和水按照一定比例进行复配，通过配方中各组分的协同效应，解决了现有反渗透阻垢剂对高硬度、高硫酸根浓度水质的阻垢效果差的技术问题，具有低剂量、高效用的阻垢功能，从而确保反渗透膜不被水垢污堵，提高运行效率。
(2)本发明实施例提供的反渗透阻垢剂，对硬度离子的耐受度极高，实际应用表明在水的钙离子浓度超过2000mg/L，仍能确保其阻垢效率，对硫酸盐有极强的阻垢和分散作用，且投加量低，阻垢率高。
附图说明
图1是本发明实施例中丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物的制备方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种反渗透阻垢剂，解决了现有反渗透阻垢剂对高硬度、高硫酸根浓度水质的阻垢效果差的技术问题，适用于高硬度、高硫酸根浓度水质反渗透除盐系统，防止因水中盐分富集成垢而污堵反渗透膜。
为解决上述技术问题，本发明实施例总体思路如下：
本发明提供了一种反渗透阻垢剂，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸30-50份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物30-60份，乙二胺四甲叉膦酸3-5份，水10-20份。
通过以上内容可以看出，由于采用多氨基多醚基甲叉膦酸、丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、乙二胺四甲叉膦酸和水按照一定比例进行复配，其中，多氨基多醚基甲叉膦酸能够破坏垢物晶体生长、抑制钙垢沉积；丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物能够吸附并稳定水中易形成胶体的金属氧化物；乙二胺四甲叉膦酸对硫酸盐具有很好的阻垢分散作用，通过上述各组分间的协同效应，从而有效解决了现有反渗透阻垢剂对高硬度、高硫酸根浓度水质的阻垢效果差的技术问题，确保反渗透膜不被水垢污堵，提高运行效率。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本发明实施例提供了一种反渗透阻垢剂，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)30-50份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物30-60份，乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)3-5份，水10-20份。
优选的，所述反渗透阻垢剂的重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)40-45份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物40-50份，乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)5份，水10-15份。
其中，多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)对水中的微溶盐分的析晶有优良的延迟作用，破坏垢物晶体的生长，尤其对钙垢沉积有相当好的抑制作用。其生物降解性能按照OECD(Office of Economic Cooperation and Development)301B快速生物降解试验规程进行评定，数据表明其使用对环境无任何有害影响。丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物通过其分子上强负势能点对水中易形成胶体的金属氧化物有极佳的吸附稳定能力，并使其分散在反渗透浓水中，以防止其附着于反渗透膜上而造成膜污染。乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)对硫酸钙和硫酸钡有极佳的阻垢分散作用。按照上述配比，配方中各组分间能充分发挥协同效应，使该反渗透阻垢剂具有低剂量、高效用的阻垢功能；并且组合物中磷含量低于15％(以PO4 -计)，以降低反渗透浓排水对环境的富营养化污染。
本发明实施例中，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯三种单体聚合得到，所述三种单体的重量比为10-30∶5-10∶10-30。优选的，三种单体的重量比为15-20∶5-8∶15-25。单体配比在上述重量比范围内所合成的阻垢剂，阻垢效率最高，水质的适用范围较广。
请参阅图1，在本发明实施例中，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物的制备方法包括以下步骤：
S101：将一定量水加入反应釜中，并加热至60-90℃，加入适量异丙醇，得到反应体系；其中，所述水的加量根据理论固含量19％-38％计算，所述异丙醇与水的重量比为1∶6-8；
其中，水为聚合反应的溶剂，异丙醇用于调节聚合物的分子量。
S102：向所述反应体系中滴加混合单体和引发剂，滴加过程体系温度控制在70-95℃；其中，所述混合单体由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成，其重量比为10-30∶5-10∶10-30；
S103：混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至95-120℃，保温反应5-8小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
本发明实施例中，步骤S102中所述的引发剂为过硫酸盐。具体而言，可选用过硫酸铵或过硫酸钾。所述引发剂用量为所述混合单体总重量的0.5-1.5％。在具体实施过程中，通常将引发剂配制成水溶液形式进行滴加，溶液浓度为本领域常用浓度。
本发明实施例在步骤S102中，通过对混合单体和引发剂的滴加速率的控制，实现对滴加过程体系温度的控制。具体而言，滴加速率决定于体系的升温，因为聚合反应为放热反应，滴加速率越快升温速度越快，系统温度越高，为确保滴加过程体系温度稳定在70-95℃，通过滴加速率来控制体系温度是手段之一。也就说体系温度低于70℃时滴加速率适量调快，高于95℃时滴加速率适量调慢。
使用时，按照上述配比分别称取多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)和水，加入反应釜中，搅拌、混匀，即得所述反渗透阻垢剂。
将所述反渗透阻垢剂具体应用于高硬度、高硫酸根浓度水反渗透系统中，所述反渗透阻垢剂根据反渗透系统进水量投加，处理吨水投加量为1-10g。
为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本发明实施例的方案，下面将基于本发明实施例所介绍的方案对其进行详细介绍。
实施例1
S1：制备丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物：
将105g水加入反应釜中，并加热至60℃，加入17.5g异丙醇，得到反应体系；
向所述反应体系中滴加混合单体和过硫酸铵水溶液，滴加过程体系温度控制在70℃；其中，所述混合单体由10g丁烯酸、5g丙烯酰胺和10g丙烯酸羟丙酯组成，过硫酸铵用量为0.125g；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至95℃，保温反应8小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
S2：称取35g多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、40g丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、5g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)和20g水，加入反应釜中，搅拌、混匀，即得所述反渗透阻垢剂。
将制得的反渗透阻垢剂用于高硬度、高硫酸根浓度水反渗透系统中，总硬度为1825mg/L、硫酸根含量为1013mg/L，投加量8mg/L，阻垢率为99.8％。
其中，阻垢率的计算方法具体为：首先将反渗透浓水的氯离子含量除以反渗透进水氯离子含量，得到反渗透系统的浓缩倍率；然后根据浓缩倍率计算阻垢率，具体计算公式见式(1)：
实施例2
S1：制备丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物：
将150g水加入反应釜中，并加热至70℃，加入25g异丙醇，得到反应体系；
向所述反应体系中滴加混合单体和过硫酸铵水溶液，滴加过程体系温度控制在80℃；其中，所述混合单体由30g丁烯酸、5g丙烯酰胺和15g丙烯酸羟丙酯组成，过硫酸铵用量为0.5g；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至100℃，保温反应6小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
S2：称取45g多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、35g丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、5g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)和15g水，加入反应釜中，搅拌、混匀，即得所述反渗透阻垢剂。
将制得的反渗透阻垢剂用于高硬度、高硫酸根浓度水反渗透系统中，总硬度为1936mg/L、硫酸根含量为1013mg/L，投加量8mg/L，阻垢率为99.4％。
实施例3
S1：制备丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物：
将140g水加入反应釜中，并加热至80℃，加入17.5g异丙醇，得到反应体系；
向所述反应体系中滴加混合单体和过硫酸铵水溶液，滴加过程体系温度控制在90℃；其中，所述混合单体由20g丁烯酸、10g丙烯酰胺和30g丙烯酸羟丙酯组成，过硫酸铵用量为0.9g；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至110℃，保温反应6小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
S2：称取50g多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、30g丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、3g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)和17g水，加入反应釜中，搅拌、混匀，即得所述反渗透阻垢剂。
将制得的反渗透阻垢剂用于高硬度、高硫酸根浓度水反渗透系统中，总硬度为1983mg/L、硫酸根含量为1013mg/L，投加量8mg/L，阻垢率为99.7％。
实施例4
S1：制备丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物：
将70.5g水加入反应釜中，并加热至90℃，加入10.1g异丙醇，得到反应体系；
向所述反应体系中滴加混合单体和过硫酸钾水溶液，滴加过程体系温度控制在95℃；其中，所述混合单体由15g丁烯酸、8g丙烯酰胺和20g丙烯酸羟丙酯组成，过硫酸钾用量为0.344g；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至120℃，保温反应5小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
S2：称取30g多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、57g丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物、3g乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)和10g水，加入反应釜中，搅拌、混匀，即得所述反渗透阻垢剂。
将制得的反渗透阻垢剂用于高硬度、高硫酸根浓度水反渗透系统中，总硬度为2013mg/L、硫酸根含量为1013mg/L，投加量8mg/L，阻垢率为99.4％。
通过以上内容可以看出，本发明实施例的反渗透阻垢剂，对硬度离子的耐受度极高，实施例1-4的具体应用表明在水的钙离子浓度超过2000mg/L时，仍能确保其阻垢效率，对硫酸盐有极强的阻垢和分散作用；投加量低：一般投加量为反渗透进水量的十万分之一以下；阻垢率高，阻垢率可达99.8％以上。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种反渗透阻垢剂，其特征在于，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸30-50份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物30-60份，乙二胺四甲叉膦酸3-5份，水10-20份。
2.如权利要求1所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，以100重量份反渗透阻垢剂计，其重量配比为：多氨基多醚基甲叉膦酸40-45份，丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物40-50份，乙二胺四甲叉膦酸5份，水10-15份。
3.如权利要求1或2所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯三种单体聚合得到，所述三种单体的重量比为10-30∶5-10∶10-30。
4.如权利要求3所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物通过以下方法制备：
将一定量水加入反应釜中，并加热至60-90℃，加入适量异丙醇，得到反应体系；其中，所述水的加量根据理论固含量19％-38％计算，所述异丙醇与水的重量比为1∶6-8；
向所述反应体系中滴加混合单体和引发剂，滴加过程体系温度控制在70-95℃；其中，所述混合单体由丁烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟丙酯组成，其重量比为10-30∶5-10∶10-30；
混合单体和引发剂滴加完毕后，将体系升温至95-120℃，保温反应5-8小时，得到所述丁烯酸-丙烯酰胺-丙烯酸羟丙酯共聚物。
5.如权利要求4所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。
6.如权利要求5所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾。
7.如权利要求5或6所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述引发剂用量为所述混合单体总重量的0.5％-1.5％。
8.如权利要求1或2所述的反渗透阻垢剂，其特征在于，所述反渗透阻垢剂根据反渗透系统进水量投加，处理吨水投加量为1-10g。
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