CN113769588A - 一种工业废水处理用ro反渗透膜阻垢剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，包括以下重量百分比的原料组分：有机磷酸盐类8‑16％、水解聚马来酸酐5‑10％、锌盐5‑8％、木质素磺酸钠20‑48％、活化腐植酸20‑40％、海藻酸丙二醇酯3‑8％、表面活性剂4‑10％；活化腐殖酸的制备方法是：在腐殖酸中添加浓度是30‑40％的活化剂，调节pH到8.5‑9.5，调节固液比在(0.3‑0.5)：1，在搅拌的条件下，活化时间为10‑60分钟，活化温度为60‑85℃，离心分离，过滤干燥，水洗直至中性，离心分离干燥后获得活化腐植酸。以木质素磺酸钠、活化腐植酸为主，配合海藻酸丙二醇酯、表面活性剂、有机磷酸盐类、水解聚马来酸酐、锌盐共同作用，达到高效的阻垢效果，在进行水处理时使用添加量在4.0‑6.5mg/L，远低于现有技术中阻垢剂的添加量。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂及其使用方法。
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。
随着水资源的日益短缺和膜技术的不断发展，反渗透法脱盐是水处理脱盐工艺中最成熟的物理脱盐技术之一，被广泛应用于许多行业的水处理中。结垢是反渗透技术发展过程中影响其正常运行的主要问题之一，当膜表面有垢沉积时，需要停运设备进行化学清洗，甚至更换膜元件。反渗透阻垢剂主要是起阻垢的作用，而常规循环水阻垢剂除了起阻垢的作用外，一般还有缓蚀的作用。目前国内外对反渗透阻垢剂的研究已有很多，研制成本低廉、生产过程清洁、对环境无毒无害的高效阻垢剂是目前市场的迫切需求，已成为研究的重点。
腐植酸(Humic acid，HA)，又称胡敏酸，是动植物遗骸如木质素，在微生物以及地球物理、化学作用下，经过一系列分解和转化形成的一类大分子有机弱酸混合物。腐植酸不是一个单一的酸，而是一个复杂的含有羧基、酚羟基等官能团的混合物。腐植酸物质对金属离子具有很强的络合吸附能力，能达到每克腐植酸产品络合吸附几百毫克金属离子，腐植酸物质与金属离子发生络合吸附反应的结合位点主要是羧基和酚羟基。
故以腐殖酸作为阻垢剂原料使用具有较大潜力，但腐殖酸在存储时其活性基团容易钝化，影响其阻垢效果，另一方面正因为腐殖酸与金属离子的络合性能较强，导致其抗絮凝效果差，在水处理阻垢剂的加药系统中容易在存储罐内发生沉淀，影响阻垢剂的加药。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，将腐殖酸进行活化处理，提高腐殖酸的阻垢效果，并与木质素磺酸钠、海藻酸丙二醇酯配合使用，提高阻垢效果。
本发明采用以下技术方案得以实现：
一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，包括以下重量百分比的原料组分：有机磷酸盐类8-16％、水解聚马来酸酐5-10％、锌盐5-8％、木质素磺酸钠20-48％、活化腐植酸20-40％、海藻酸丙二醇酯3-8％、表面活性剂4-10％；
所述活化腐殖酸的制备方法是：在腐殖酸中添加浓度是30-40％的活化剂，调节pH到8.5-9.5，调节固液比在(0.3-0.5)：1，在搅拌的条件下，活化时间为10-60分钟，活化温度为60-85℃，离心分离，过滤干燥，水洗直至中性，离心分离干燥后获得活化腐植酸。
进一步地，所述活化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
进一步地，所述的锌盐为可溶性锌盐葡萄糖酸锌。
进一步地，表面活性剂是十八烷基胺盐酸盐、双十八烷基胺盐酸盐、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苯基溴化磷的一种或数种混合物。
进一步地，所述有机磷酸盐类包括己二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或多种。
进一步地，所述活化腐殖酸的制备中：活化时间为30-50分钟，活化温度为70-85℃。
本发明的另一目的在于，提供一种如上所述述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂的使用方法，所述阻垢剂的使用量在4.0-6.5mg/L，在添加时最大稀释浓度在10％。
所述工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂的使用方法，具体步骤如下：
(1)配制表面活性剂的水溶液，加入活化后的腐殖酸，搅拌混合后，置于40℃-50℃下，搅拌1-2小时；
(2)冷却至室温后，添加木质素磺酸钠、海藻酸丙二醇酯，搅拌混合30-50min，再加入余下原料，搅拌混合即得。
本发明的技术效果在于：
本发明中以强碱作为活化剂，利用强碱将腐殖酸上的活性基团进行活化，活化后的腐殖酸与原腐殖酸相比，分子结构上的羧基、羟基、羰基等活性基团含量更高，腐殖酸的活性络合性能更高，增强了腐殖酸对金属离子的螯合作用、对碳酸钙、磷酸钙的分散能力，达到络和增溶作用。
海藻酸丙二醇酯具有亲水基团羟基和亲油基团酯基的双基团，其与表面活性剂的性能相似，均为具备亲水、亲油的双基团结构，海藻酸丙二醇酯具有海藻酸官能团，海藻酸是一种直链的嵌段聚糖醛酸，由均聚的α-L-吡喃古罗糖醛酸嵌段、均聚的β-D-吡喃甘露糖醛酸嵌段以及这两种糖醛酸的交聚嵌段，以1，4-糖苷键连接而成，能够吸附金属离子，将其吸附在海藻酸内；海藻酸丙二醇酯与腐殖酸、表面活性剂配合使用，提高其对金属离子的络合性能，同时可与Ca2+等形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到阻垢作用。
本发明中阻垢剂以木质素磺酸钠、活化腐植酸为主，木质素磺酸钠其结构单元上含有酚羟基和羧基，能生成不溶性的蛋白质络合物，用来控制悬浮物和铁垢，具有分散能力；配合海藻酸丙二醇酯、表面活性剂、有机磷酸盐类、水解聚马来酸酐、锌盐共同作用，达到高效的阻垢效果，在进行水处理时使用添加量在4.0-6.5mg/L，远低于现有技术中阻垢剂的添加量。
另外，本发明阻垢剂在使用时，先将活化后的腐殖酸与表面活性剂的水溶液混合，利用表面活性剂对腐殖酸的活性基团进行包覆，达到提高抗絮凝作用，同时达到缓释效果，使得本发明阻垢剂的阻垢效果更加持久，具有较好的阻垢缓释效果。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，包括以下原料组分：羟基乙叉二膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠20份、活化腐植酸40份、海藻酸丙二醇酯8份、表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵8份；
所述活化腐殖酸的制备方法是：在腐殖酸中添加浓度是40％的氢氧化钠水溶液，调节pH到9.0左右，调节固液比在0.5：1，在搅拌的条件下，活化时间为35分钟，活化温度为80℃，离心分离，过滤干燥，水洗直至中性，离心分离干燥后获得活化腐植酸。
所述阻垢剂的使用方法，所述阻垢剂的使用量在5.0mg/L，在添加时最大稀释浓度在10％，具体步骤如下：
(1)配制表面活性剂的水溶液，加入活化后的腐殖酸，搅拌混合后，置于45℃下，搅拌1小时；
(2)冷却至室温后，添加木质素磺酸钠、海藻酸丙二醇酯，搅拌混合40min，再加入余下原料，搅拌混合即得阻垢剂药剂。
实施例2
RO反渗透膜阻垢剂，包括以下原料组分：羟基乙叉二膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠20份、活化腐植酸40份、海藻酸丙二醇酯8份、表面活性剂十二烷基二甲基苯基溴化磷8份；
余下与实施例1相同。
实施例3
RO反渗透膜阻垢剂，包括以下原料组分：己二胺四甲叉膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠20份、活化腐植酸40份、海藻酸丙二醇酯8份、表面活性剂十二烷基二甲基苯基溴化磷8份；
余下与实施例1相同。
实施例4
RO反渗透膜阻垢剂，包括以下原料组分：己二胺四甲叉膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠30份、活化腐植酸30份、海藻酸丙二醇酯8份、表面活性剂十二烷基二甲基苯基溴化磷8份；
余下与实施例1相同。
对比例1
阻垢剂，包括以下原料组分：己二胺四甲叉膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠60份、表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵8份；
余下与实施例1相同。
对比例2
阻垢剂，包括以下原料组分：己二胺四甲叉膦酸15份、水解聚马来酸酐8份、可溶性锌盐葡萄糖酸锌6份、木质素磺酸钠20份；
余下与实施例1相同。
为了验证本发明的效果，在相同的剂量下，将实施例1-4制备的RO反渗透膜阻垢剂药剂与对比例1、2制备的阻垢剂药剂进行阻垢、缓蚀效果的对比试验：
试验原水水质pH6.1，浊度为31度(NTU)，钙离子为1220.5mg/L。
本发明阻垢剂配方，按照《中华人民共和国国家标准GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定一旋转挂片法》，采用RCC-II型旋转挂片腐蚀测试仪进行缓蚀性能实验。试验温度50℃，转速75r/min，黄铜及304不锈钢试片(未预膜)，实验时间72小时。黄铜及304不锈钢试片规格72.4×11.5×2.0。
试验结果如表1所示。
表1阻垢缓蚀剂性能对比试验结果
由上表可知：采用本发明添加活化腐植酸、海藻酸丙二醇酯、表面活性剂配合有机磷酸盐类、水解聚马来酸酐、锌盐、木质素磺酸钠的阻垢剂，其阻垢和缓蚀效果更好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料组分：有机磷酸盐类8-16％、水解聚马来酸酐5-10％、锌盐5-8％、木质素磺酸钠20-48％、活化腐植酸20-40％、海藻酸丙二醇酯3-8％、表面活性剂4-10％；
所述活化腐殖酸的制备方法是：在腐殖酸中添加浓度是30-40％的活化剂，调节pH到8.5-9.5，调节固液比在(0.3-0.5)：1，在搅拌的条件下，活化时间为10-60分钟，活化温度为60-85℃，离心分离，过滤干燥，水洗直至中性，离心分离干燥后获得活化腐植酸。
2.根据权利要求1所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，所述活化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，所述的锌盐为可溶性锌盐葡萄糖酸锌。
4.根据权利要求1所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，表面活性剂是十八烷基胺盐酸盐、双十八烷基胺盐酸盐、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苯基溴化磷的一种或数种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，所述有机磷酸盐类包括己二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂，其特征在于，所述活化腐殖酸的制备中：活化时间为30-50分钟，活化温度为70-85℃。
7.一种如权利要求1-6任一所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述阻垢剂的使用量在4.0-6.5mg/L，在添加时最大稀释浓度在10％。
8.根据权利要求7所述的一种工业废水处理用RO反渗透膜阻垢剂的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)配制表面活性剂的水溶液，加入活化后的腐殖酸，搅拌混合后，置于40℃-50℃下，搅拌1-2小时；
(2)冷却至室温后，添加木质素磺酸钠、海藻酸丙二醇酯，搅拌混合30-50min，再加入余下原料，搅拌混合即得。
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