CN107362691B - 海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理领域，具体涉及一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂及其制备方法。由以下重量分数的组分组成：马来酸‑丙烯酸共聚物20～30％，聚环氧琥珀酸40～60％，丙烯酸‑2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物10～30％，柠檬酸1～5％，表面活性剂0.5～1％，其余成分为去离子水。本发明特别适用于海水淡化的反渗透系统，能有效解决反渗透膜上CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、氧化铁和硅垢的沉积而带来的膜污染问题，防止膜面结垢，防止反渗透膜污堵，能够提高反渗透系统的工作效率，延长反渗透膜使用寿命；本发明组分不含磷，浓水排放无污染，是一种绿色环保型水处理剂。

Description

海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展，人类对水资源的需求不断增加，再加上对水资源的不合理开采和利用，许多城市面临严重的水危机。我国是水资源严重短缺的国家，尤其是北方滨海地区，淡水资源短缺，海水资源丰富，为我国最缺水的地区之一，淡水资源紧缺已经严重制约了国民经济的发展。
海水淡化工艺技术已成为解决水资源短缺的重要技术。在反渗透膜的实际应用中，摸污染问题是影响该技术可靠性的决定性因素，在膜工作过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子等由于膜存在的物理化学作用或机械作用而在膜表面或膜孔内吸附、沉淀、造成膜孔径变小或堵塞，使膜的性能下降。
在膜处理过程中由于原水的不断浓缩，容易在膜表面生成CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、金属氧化物和硅酸化合物、有机物等沉积物，影响膜装置的正常运行。
目前国内常用的海水淡化反渗透阻垢剂多为含磷配方，大部分由有机磷酸盐分散剂等组成。排放的浓水中含有磷排放到环境中，会使环境水域富营养化，促进菌藻的生长繁殖，形成“赤潮”，使本来已经恶化的沿海环境更加恶劣。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，特别适用于海水淡化的反渗透系统，防止膜面结垢，防止反渗透膜污堵，组分不含磷，不会对环境造成污染；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，由以下重量分数的组分组成：马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，聚环氧琥珀酸40～60％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10～30％，柠檬酸1～5％，表面活性剂0.5～1％，其余成分为去离子水。
优选地，本发明所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，由以下重量分数的组分组成：马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，聚环氧琥珀酸40～50％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15～20％，柠檬酸1～3％，表面活性剂0.5～1％，其余成分为去离子水。
表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
马来酸-丙烯酸共聚物，是一种低分子量的聚电解质，对碳酸盐等具有很强的分散作用，与其他药剂复配有明显的协同增效作用。
聚环氧琥珀酸，适用于高碱度、高硬度的条件，有优良的阻垢分散效果，对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，与其他药剂复配有明显的协同增效作用。
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，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，对水中的碳酸钙垢有显著的阻垢作用，防止氧化铁的沉积，并且分散性能优良。
柠檬酸，由于分子结构中含有三个羧酸基，具有优良的分散性能，尤其对氧化铁的分散性能优良。
马来酸-丙烯酸共聚物、聚环氧琥珀酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、柠檬酸有明显的复配作用，能有效解决反渗透膜上CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、氧化铁和硅垢的沉积而带来的膜污染问题，阻垢分散性能优异，能防止膜面结垢，防止反渗透膜污堵。
本发明所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚环氧琥珀酸加入到马来酸-丙烯酸共聚物中，搅拌，得溶液a；
(2)再依次加入去离子水、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、柠檬酸、表面活性剂，搅拌均匀得溶液b；
(3)常温下将溶液b加入到溶液a中，即为海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂。
其中：步骤(1)搅拌时间为25-35min。
步骤(2)搅拌温度为20-30℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，特别适用于海水淡化的反渗透系统，能有效解决反渗透膜上CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、氧化铁和硅垢的沉积而带来的膜污染问题，防止膜面结垢，防止反渗透膜污堵，同时不会对环境造成污染。
(2)本发明能够提高反渗透系统的工作效率，延长反渗透膜使用寿命。
(3)本发明组分不含磷，浓水排放无污染，是一种绿色环保型水处理剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，由以下重量分数的组分组成：
马来酸-丙烯酸共聚物20％，聚环氧琥珀酸50％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15％，柠檬酸3％，表面活性剂0.5％，去离子水11.5％。
制备方法：在60℃下将聚环氧琥珀酸缓慢加入到马来酸-丙烯酸共聚物中，并开动反应釜的电动搅拌器，加入完毕后搅拌30min，所得溶液a。在装有电动搅拌器的反应釜中，在25℃温度下依次加入去离子水、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、柠檬酸、表面活性剂，搅拌均匀得溶液b。在装有电动搅拌器的反应釜中，常温下将溶液b加入到溶液a中，得到产品。
实施例2
一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，由以下重量分数的组分组成：
马来酸-丙烯酸共聚物30％，聚环氧琥珀酸40％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物20％，柠檬酸1％，表面活性剂1％，去离子水8％。
制备方法与实施例1相同。
对实施例1和实施例2制备得到的产品进行性能测试：
试验样品来源：实施例1、2及市面上采购的海水淡化的反渗透膜专用的阻垢剂。
实验水质：在海水进行二倍浓缩的条件下进行。
实验过程：用容量瓶量取1000ml原海水，分别将实施例1、2的阻垢剂、市面采购的海水淡化的反渗透膜专用的阻垢剂按5PPM加入烧杯的海水中，并将烧杯放至恒温水浴锅中，在80℃下蒸发至500ml，用保鲜膜密封，恒温24h后，待冷却至室温后，将海水转移至500ml容量瓶中，并用去离子水定容，分别测量实验水质中钙离子含量，记录于表1。
钙离子含量的测定按照GB/T6632-2008进行。
待处理的海水的钙离子含量(以钙离子计)405mg/L，空白水样钙离子含量(以钙离子计)432mg/L，经实施例1、2及市面上采购的海水淡化的反渗透膜专用的阻垢剂处理后水样中钙离子含量如表1。
表1
实施例1 实施例2 市面上采购的阻垢剂
钙离子含量，mg/L 805 770 700
阻垢率，％ 98.7 89.4 70.9
表1数据说明：经过各组分的合理的搭配，本发明的阻垢剂产生了意想不到的协同作用。本发明阻垢剂可以有效的阻止海水淡化反渗透膜浓水侧钙垢的形成。

Claims (4)

1.一种海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，其特征在于：由以下重量分数的组分组成：马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，聚环氧琥珀酸40～60％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10～30％，柠檬酸1～5％，表面活性剂0.5～1％，其余成分为去离子水；
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠；
所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚环氧琥珀酸加入到马来酸-丙烯酸共聚物中，搅拌，得溶液a；
(2)再依次加入去离子水、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、柠檬酸、表面活性剂，搅拌均匀得溶液b；
(3)常温下将溶液b加入到溶液a中，即为海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂。
2.根据权利要求1所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，其特征在于：由以下重量分数的组分组成：马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，聚环氧琥珀酸40～50％，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15～20％，柠檬酸1～3％，表面活性剂0.5～1％，其余成分为去离子水。
3.根据权利要求1所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，其特征在于：步骤(1)搅拌时间为25-35min。
4.根据权利要求1所述的海水淡化反渗透膜用绿色无磷阻垢剂，其特征在于：步骤(2)搅拌温度为20-30℃。
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