CN109354219A - 一种适用于盐碱水反渗透系统的无磷阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂。本发明无磷阻垢剂由以下质量百分含量的组分组成：聚环氧琥珀酸2％‑10％，聚天冬氨酸2％‑10％，聚丙烯酸/2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物3％‑12％，苯乙烯磺酸‑马来酸酐共聚物3％‑15％，多乙烯多胺2％‑15％，柠檬酸钠3％‑11％，单宁酸2％‑7％，去离子水42％‑80％。本发明阻垢剂相比于传统的阻垢剂对结垢趋向较高的盐碱水有很好的阻垢效果，对水中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等均具有较好的阻垢性能，并与系统中其他药剂兼容性好，可大大延长膜使用寿命，降低膜污染，且无磷环保。

Description

一种适用于盐碱水反渗透系统的无磷阻垢剂
技术领域
本发明涉及水处理化学品领域，具体涉及一种高盐高碱度水质除盐系统中反渗透工艺所用阻垢剂及其制备方法。
背景技术
盐碱水属于苦咸水范畴，具有高碳酸盐碱度，高离子系数等特点，含盐量一般在1000～5000mg/L且碱度大于硬度。由于其成因与地理环境，地质土壤，气候等有关，所以盐碱水质化学组分复杂，类型较多，我国盐碱水主要分布在西北，华北，东北及部分滨海地区。以银川地区地下水为例，该地下水土壤含盐量大，地下水矿化度高，碱度高，并含有较多的硫酸根，难以用于农业灌溉和日常用水，目前对盐碱水的淡化多采用反渗透技术，进水先经预处理再进入反渗透系统，主流工艺流程如图1所示。
在运行过程中由于水中碱度较高，硫酸根含量高易在反渗透浓水侧形成大量碳酸钙，硫酸钙结垢，并有硫酸钡，硅沉积物存在导致膜污染和堵塞情况严重，使膜使用周期缩短。现阶段针对此类水的反渗透阻垢剂多采用含磷药剂，大量含磷药剂的使用会导致水体富营养化，不利于生态环保。随着国家对环境保护重视，各省市及工业区严格控制污染物排放指标，工业水中磷酸盐的控制亦日趋严格化。
发明内容
针对以上现状，本发明开发了一种适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂及其制备方法，该阻垢剂对结垢趋向较高的盐碱水有很好的阻垢效果，且无磷环保。
本发明一种适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂，由环氧类聚合物、氨基酸类聚合物、乙烯基聚合物、无机助剂等物质合成，组分按重量比为：聚环氧琥珀酸2％-10％，聚天冬氨酸2％-10％，聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物3％-12％，苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物3％-15％，多乙烯多胺2％-15％，柠檬酸钠3％-11％，单宁酸2％-7％，去离子水 42％-80％。
本发明还进一步提供了该无磷阻垢剂的制备方法：将聚天冬氨酸加入反应容器中，然后缓慢加入多乙烯多胺，再加入预先用水溶解的柠檬酸钠溶液，控制反应温度在45～55℃，反应结束后，加入苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物搅拌30min，获得A组分；将聚环氧琥珀酸加入反应容器中，然后加入预先用水溶解的单宁酸溶液，控制反应温度55～65℃，反应结束后，加入聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物继搅拌30min，获得B组分；将B组分加入到A 组分中，控制反应温度50℃～60℃，继续搅拌1h后，获得产品。
本发明使用的盐碱水为含盐量为1000～5000mg/L，碱度为200～400mg/L(碳酸钙计)的盐碱水。
盐碱水中引起结垢的离子因素较多主要有碳酸钙，碳酸镁，硫酸盐，硅酸盐等不溶物，并伴有铁、钡、锰等氧化物。本发明引入了含有磺酸基团和苯环的共聚物，有此基团的共聚物热稳定性好并有吸附难溶性钙镁盐的功能，和已析出的晶核生长点的阳离子结合，使晶体的生长抑制在离子水平，对碳酸钙和硅酸盐垢具有良好的阻垢性能；其次AA/AMPS(聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物)聚合物，通过反应+螯合机理与水中离子形成螯合物，增加成垢化合物的溶解度，有效控制碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等垢的形成，同时三羧酸类化合物可以吸附在晶核或晶体粒子周围使粒子带有负电荷从而相互排斥不易碰撞和聚集，羧酸溶于水后发生电离生成带负电的这些分子链可与盐类形成溶于水的络合物从而起到增溶作用，这些线性高分子化合物一端吸附在碳酸钙晶粒上，其余部分围绕到晶粒周围使其无法增长，晶粒变的细小，垢层松软易被水冲洗而不堵塞膜孔；此外多乙烯多胺和柠檬酸钠在限定条件下对聚环氧琥珀酸进行改性，改性后化合物与聚天冬氨酸协同对水中的铁、钡、锰等金属氧化物具有良好的阻垢效果。通过对各组分化合物的优化及复配，该阻垢剂各组分之间发挥协同作用，其螯合性、增溶能力、晶格畸变及电负性作用得到充分发挥，对盐碱水中各类不溶物均能保持优良的阻垢效果。
本发明适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂采用环境友好型组分，无磷环保，易生物降解，且阻垢性能优越，对于碳酸盐垢和硫酸盐垢有优越的阻垢效果，并且对硅垢和钡、铁等沉积物都有着良好的阻垢性能。
附图说明
图1是目前反渗透技术主流工艺流程图。
具体实施方式
以下为结合实例对本发明适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂的技术方案及应用效果作进一步描述，给出的具体实施例仅用于解释本发明，不限定本发明的范围。
某几个厂反渗透系统进水为中试水质，这些厂反渗透系统均用于对盐碱水进行淡化。中试实验在模拟反渗透实验装置中运行。
实施例1：
A厂为宁夏某厂，进水水质电导为2701μs/cm，含盐量为1501mg/L，碱度为351mg/L(碳酸钙计)，SO4 2-为208.8mg/L。
原料按重量配比聚环氧琥珀酸5％，聚天冬氨酸7％，聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10％，苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物5％，多乙烯多胺3％，柠檬酸钠4％，单宁酸4％，去离子水62％。制得阻垢剂后进行中试投加量为4mg/L，反渗透装置稳定运行12个月，未见膜结垢现象。
实施例2
B厂为滨海地区某厂，进水水质电导为4500μs/cm，含盐量为3100mg/L，碱度为380mg/L(碳酸钙计)，SiO2 4.35mg/L。
原料按重量配比聚环氧琥珀酸8％，聚天冬氨酸5％，聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10％，苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物5％，多乙烯多胺3％，柠檬酸钠5％，单宁酸3％，去离子水61％。制得阻垢剂后进行中试投加量为5mg/L，反渗透装置稳定运行10个月，未见膜结垢现象。
实施例3
C厂为宁夏地区某厂，进水水质电导为3425μs/cm，含盐量为2155mg/L，碱度为304mg/L(碳酸钙计)。
原料按重量配比聚环氧琥珀酸6％，聚天冬氨酸6％，聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物6％，苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物3％，多乙烯多胺4％，柠檬酸钠4％，单宁酸4％，去离子水67％。制得阻垢剂后进行中试投加量为4mg/L，反渗透装置稳定运行12个月，未见膜结垢现象。
实施例4
D厂为沧州地区某厂进水水质电导为1700μs/cm，含盐量为1405mg/L，碱度为280mg/L(碳酸钙计)。
原料按重量配比聚环氧琥珀酸5％，聚天冬氨酸7％，聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物7％，苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物4％，多乙烯多胺4％，柠檬酸钠4％，单宁酸4％，去离子水65％。制得阻垢剂后进行中试投加量为3mg/L，反渗透装置稳定运行12个月，未见膜结垢现象。

Claims (4)

1.一种适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂，其特征在于，所述的无磷阻垢剂组成组分及组分重量百分含量如下：
2.一种权利要求1所述的适用于盐碱水除盐反渗透系统的无磷阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)按质量比例，将聚天冬氨酸加入反应容器中，然后缓慢加入多乙烯多胺，再加入预先用水溶解的柠檬酸钠溶液，控制反应温度在45～55℃，反应结束后，加入苯乙烯磺酸-马来酸酐共聚物搅拌均匀，获得A组分；
2)将聚环氧琥珀酸加入反应容器中，然后加入预先用水溶解的单宁酸溶液，控制反应温度55～65℃，反应结束后，加入聚丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物继续搅拌30min，获得B组分；
3)将B组分加入到A组分中，控制反应温度50℃～60℃，继续搅拌后制得。
3.一种权利要求1所述的无磷阻垢剂在盐碱水除盐反渗透系统中的应用，其特征在于，所说的阻垢剂向盐碱水中投加浓度为3～5mg/L。
4.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的盐碱水的含盐量为1000～5000mg/L，碱度以碳酸钙计为200～400mg/L。
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