CN112933995A - 高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于污水处理应用技术领域，具体公开了高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法，由以下原料组成，50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺。本发明的有益效果在于：1、解决现有钢铁废水回用反渗透和纳滤系统处理过程中所存在的问题，实现钢铁废水快速和稳定的反渗透过滤处理，提高钢铁废水处理效率和处理品质，降低钢铁废水处理经济成本；2、适用于金属氧化物高、硬度高、高硅水质，而无需去除硬度，降低系统的设备投资和运行费用；3、阻垢效率高且不与残留絮凝剂或富铝富铁的硅化合物发生凝聚形成不溶物。

Description

高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及 其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理应用技术领域，具体涉及高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法。
背景技术
反渗透阻垢剂是专门用于反渗透(RO)系统及纳滤(NF)和超滤(UF)系统的阻垢剂，可防止膜面结垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。
在钢铁废水回用反渗透和纳滤系统处理过程中，废水含有的铁、锰等金属离子会堆积附着在膜管上或管道壁上，长期以往会堵塞的现象，影响钢铁废水的处理效率和处理效果。
因此，基于上述问题，本发明提供高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法，解决现有钢铁废水回用反渗透和纳滤系统处理过程中所存在的问题，实现钢铁废水快速和稳定的反渗透过滤处理，提高钢铁废水处理效率和处理品质，降低钢铁废水处理经济成本。
技术方案：本发明提供的一方面提供高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂，由以下原料组成，50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺，其中，所述的原料质量份50-65Kg、150-160Kg、150-165Kg、150-168Kg、150-175Kg、150- 155Kg、150-158Kg。
本技术方案的，所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为 50Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg。
本技术方案的，所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为65Kg、160Kg、165Kg、168Kg、175Kg、155Kg、158Kg。
本发明的另一方面提供高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂的制备方法，包括以下步骤，步骤1、在反应釜中按照质量份配比加入三聚氰胺、水解马来酸酐、氯化铵、甲醛，搅拌溶解后，80±5℃反应1小时。步骤2、再加入尿素、氯化铵、甲醛，90±5℃反应1小时。步骤3、再加入聚丙烯酸、聚丙烯酰胺，70±5℃反应1小时。步骤4、自然冷却至室温，成品。
本技术方案的，所述步骤1、步骤2、步骤3的处理状态温度分别为82℃、 88℃、74℃。
与现有技术相比，本发明的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂及其制备方法的有益效果在于：1、解决现有钢铁废水回用反渗透和纳滤系统处理过程中所存在的问题，实现钢铁废水快速和稳定的反渗透过滤处理，提高钢铁废水处理效率和处理品质，降低钢铁废水处理经济成本；2、适用于金属氧化物高、硬度高、高硅水质，而无需去除硬度，降低系统的设备投资和运行费用；3、阻垢效率高且不与残留絮凝剂或富铝富铁的硅化合物发生凝聚形成不溶物。
附图说明
图1是极限浓缩倍率值和阻垢率反映阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢性能示意图；
图2-图9是试验结果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明的一方面提供高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂，由以下原料组成，50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺，其中，所述的原料质量份50- 65Kg、150-160Kg、150-165Kg、150-168Kg、150-175Kg、150-155Kg、150- 158Kg。
进一步优选的，所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为 50Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg。
进一步优选的，所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为 65Kg、160Kg、165Kg、168Kg、175Kg、155Kg、158Kg。
本发明的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂的制备方法，包括以下步骤，步骤1、在反应釜中按照质量份配比加入三聚氰胺、水解马来酸酐、氯化铵、甲醛，搅拌溶解后，80±5℃反应1小时。步骤2、再加入尿素、氯化铵、甲醛，90±5℃反应1小时。步骤3、再加入聚丙烯酸、聚丙烯酰胺，70±5℃反应1小时。步骤4、自然冷却至室温，成品。
进一步优选的，所述步骤1、步骤2、步骤3的处理状态温度分别为82℃、 88℃、74℃。
实施例
阻垢分散性能评价
为对上述生产的反渗透阻垢剂的综合性能进行评价，申请人在参照进口同类产品的性能指标基础上，尝试用常温模拟浓缩法对RO阻垢剂的部分性能进行了测试和比较。
RO阻垢剂的综合性能对反渗透系统的正常运行至关重要，其评价指标如下表：
Figure RE-GDA0003021750290000031
评价阻垢性能的几项指标，均需要对标准配水进行常温浓缩，考察其极限浓缩倍率时的PH值，或容忍最大离子积。
实验方法：
常温模拟浓缩法(与中石化静态阻垢法对比)
实验器材：
磁力搅拌器，722N型可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)pH计，酸式滴定管2支，1000mL烧杯，温度计，1ml刻度移液管。
试剂：
反渗透阻垢剂标准使用液(10mg/mL)；
极限LSI值：CaCl2标准储备液(25.29mg/mL)，NaHCO3标准储备液 (26.17mg/mL)
氟化钙Ipb：CaCl2标准储备液(25.29mg/mL)，NaF溶液(0.5108mol/L)
实验步骤：
以极限LSI值测定
1、量取1000mL蒸馏水于1000mL烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌，将校准后的pH计电极浸入烧杯中并固定在支架上；
2、两只滴定管分别装满CaCl2和NaHCO3标准储备液；
3、在烧杯中加入1mL反渗透阻垢剂使用液；
4、分别等量滴加CaCl2和NaHCO3标准储备液，搅拌片刻，记录稳定后的 pH值，至溶液刚好发白并测定在浊度值在1.0～2.0时,即认为结晶已有较大聚集，并记录此时所滴加的CaCl2和NaHCO3的量；
5、数据处理：LSI＝pH-pHs pHs＝9.70+A+B-C-D
氟化钙极限Ipb值的测定
1、量取1000mL蒸馏水于1000mL烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌；
2、两只滴定管分别装满CaCl2和NaF溶液；
3、在烧杯中加入1mL反渗透阻垢剂使用液；
4、分别等量滴加CaCl2和NaF溶液，至溶液刚好发白并测定在浊度值在 1.0～2.0时，即认为结晶已有较大聚集，并记录此时所滴加的CaCl2和NaF溶液的量；
5、数据处理：Ipb＝[Ca2+]×[F－]2
部分实验结果
一、各RO阻垢剂最大浓缩倍率和极限LSI值
Figure RE-GDA0003021750290000041
Figure RE-GDA0003021750290000051
以中石化静态阻垢配水(Ca硬度250mg/l最为浓缩基准)，相当于反渗透进水投药量2.5mg/L，温度28.5℃，见图1，极限浓缩倍率值和阻垢率基本能反映阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢性能。
关于理论极限LSI值的说明：
LSI＝pH-pHs pHs＝9.70+A+B-C-D
C、D分别为钙硬度常数和[HCO3]-碱度常数，接近滴定终点时的PH差别较大，说明实验中理论钙硬度和[HCO3]-碱度值与实际浓度值差别较大，所测理论极限LSI值不能反映真实值。如对单一阻垢剂测量极限LSI值，需要在滴定过程中取5～8个样实际测量各钙硬度和[HCO3]-碱度值，以计算出较为准确的LSI值。
二、部分阻垢剂对氟化钙Ipb:Ksp(偏高，尚需多次试验测定)
CaF2的Ksp＝2.7×10-11
Figure RE-GDA0003021750290000052
结论：就碳酸钙阻垢效率来说，YJ-1000最好，YJ-3000次之，就阻 CaF2垢来讲，YJ-7000更佳，试验结果见下面和图2至图9；
空白试验(LSI(max28.5)＝1.93)
Figure RE-GDA0003021750290000061
YJ-1000(LSI(max28.5)＝2.36)
Figure RE-GDA0003021750290000062
Figure RE-GDA0003021750290000071
YJ-2000(LSI(max28.5)＝2.37)
Figure RE-GDA0003021750290000072
YJ-3000(LSI(max28.5)＝2.36)
Figure RE-GDA0003021750290000073
Figure RE-GDA0003021750290000081
YJ-4000(LSI(max28.5)＝2.38)
Figure RE-GDA0003021750290000082
YJ-5000(LSI(max28.5)＝2.35)
Figure RE-GDA0003021750290000083
Figure RE-GDA0003021750290000091
YJ-6000(LSI(max28.5)＝2.42)
Figure RE-GDA0003021750290000092
YJ-7000(LSI(max28.5)＝2.38)
Figure RE-GDA0003021750290000093
Figure RE-GDA0003021750290000101
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂，其特征在于：由以下原料组成，50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺，其中，所述的原料质量份50-65Kg、150-160Kg、150-165Kg、150-168Kg、150-175Kg、150-155Kg、150-158Kg。
2.根据权利要求1所述的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂，其特征在于：所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为50Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg、150Kg。
3.根据权利要求1所述的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂，其特征在于：所述50％三聚氰胺、40％水解马来酸酐、氯化铵、甲醛、尿素、30％聚丙烯酸、2％阳离子聚丙烯酰胺的原料质量份为65Kg、160Kg、165Kg、168Kg、175Kg、155Kg、158Kg。
4.根据权利要求1或2或3所述的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1、在反应釜中按照质量份配比加入三聚氰胺、水解马来酸酐、氯化铵、甲醛，搅拌溶解后，80+5℃反应1小时；
步骤2、再加入尿素、氯化铵、甲醛，90+5℃反应1小时；
步骤3、再加入聚丙烯酸、聚丙烯酰胺，70+5℃反应1小时；
步骤4、自然冷却至室温，成品。
5.根据权利要求4所述的高硬度、高硅、高金属氧化物钢铁废水反渗透纳滤膜阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1、步骤2、步骤3的处理状态温度分别为82℃、88℃、74℃。
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