CN115501757A - 一种反渗透多效能阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种反渗透多效能阻垢剂及其制备方法，属于阻垢剂技术领域，反渗透多效能阻垢剂以质量百比计，其组分包括：2‑膦酸丁烷‑1,2,4‑三羧酸10‑15％，聚丙烯酸钠20‑30％，异噻唑啉酮1‑3％，2,2‑二溴‑3‑次氮基丙酰胺2‑4％，聚乙二醇1‑3％，余量为去离子水。本发明的阻垢剂具有较高的分散能力和较高的钙容忍度，再高硬、高碱、高铁、高硫酸根、高pH、高有机物和高微生物条件下，仍然能有效地控制结垢、控制微生物的滋生，是一种较为理想的反渗透水处理多效能阻垢分散剂。

Description

一种反渗透多效能阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻垢剂技术领域，特别涉及一种反渗透多效能阻垢剂及其制备方法。

背景技术

反渗透在工作过程中，大约有75％的回收率，其余25％作为反渗透装置的浓水排出设备体外，由于反渗透装置产品水含盐量较少，装置进水中的绝大部分离子最终都存在于浓水中，造成离子浓度大约4倍左右的提高，其中含有的难溶盐成份在此条件下则可能因溶解度的原因而发生析出现象，从而造成反渗透膜的污染。随着现代工业技术的发展，生产用水的来源也逐渐多元化，但随之而来的是水源的组成也逐渐复杂，反渗透膜在遭受难溶盐的污染同时还存在微生物滋生、有机物污染等问题，严重影响设备的正常工作。

目前反渗透装置上所添加的阻垢剂为有机膦酸盐、磷酸酯、聚磷酸、不饱和羧酸与聚丙烯酸盐等。这些阻垢剂虽然在一定程度上可解决反渗透装置的结垢问题，但是仍然存在很多的缺陷，比如阻垢剂在计量箱内溶解后保存时间短，容易产生黏泥发黑发臭，堵塞加药管道并引起加药中断；同时随着水源多元化的发展，城市中水被大量使用，由于其中有机物含量的大幅增加，使得微生物污染越来越普遍，目前的阻垢剂在这种情况下会降低阻垢效能且无法阻止微生物污染的发生，使得反渗透装置的停机时间、停机频率增加、正常运行周期缩短，清洗工作量大，膜元件寿命缩短等问题频繁出现，严重影响反渗透装置的正常工作等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反渗透多效能阻垢剂及其制备方法，本发明的阻垢剂具有较高的分散能力和较高的钙容忍度，再高硬、高碱、高铁、高硫酸根、高pH、高有机物和高微生物条件下，仍然能有效地控制结垢、控制微生物的滋生，是一种较为理想的反渗透水处理多效能阻垢分散剂。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸10-15％,

聚丙烯酸钠20-30％,

异噻唑啉酮1-3％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺2-4％，

聚乙二醇1-3％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入还原剂，加热至50-60℃，分别同时滴加丙烯酸和引发剂，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至 70-75℃，保温4-5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH值至6-7，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，45-50℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述还原剂为异丙醇或三苯基膦，所述引发剂为过硫酸铵。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的6％-8％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的5％-7％。

本发明还提供了一种反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

本发明中，所述的多效能反渗透阻垢剂适用的温度为10-38℃，可在常温下作用。

在本发明中，所述的多效能反渗透阻垢剂适用的pH为5-8.5，具有较宽的 pH范围。

本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的多效能反渗透阻垢剂含有多种对反渗透阻垢和杀菌有特殊效果的成分，2-膦酸丁2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠能够有效的破坏水垢的晶格规序，使水垢疏松脱落成粉末状，或把水垢均匀地分散在水中成胶状，或把成垢离子螯合成螯合物。通过多种方式防垢，还能把反渗透系统中原有的垢质溶解去除，最终通过反渗透装置的浓水将疏松的垢类物质溶解去除。

本发明的多效能反渗透阻垢剂中，异噻唑啉酮、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺、聚乙二醇，能有效的消除反渗透装置来水中的微生物，对来水有机物含量较高具备微生物滋生条件的系统来说非常有利，同时本发明中的抑菌杀菌类药品杀菌速度极快，同时在反渗透装置进水到反渗透装置的产水、浓水整个过程中起到作用

本发明对聚丙烯酸钠进行改性，采用亚甲基丁二酸改聚丙烯酸钠，使聚丙烯酸钠螯合能力和分散性进一步提升，且亚甲基丁二酸对金属离子不敏感，接入亚甲基丁二酸后聚丙烯酸钠阻垢性能优异。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸12％,

聚丙烯酸钠25％,

异噻唑啉酮2％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺3％，

聚乙二醇2％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入异丙醇或三苯基膦，加热至 55℃，分别同时滴加丙烯酸和过硫酸铵，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至72℃，保温4.5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH 值至6.5，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，48℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的7％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的 6％。

本实施例反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

实施例2

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸10％,

聚丙烯酸钠28％,

异噻唑啉酮1％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺3.5％，

聚乙二醇3％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入异丙醇或三苯基膦，加热至 50℃，分别同时滴加丙烯酸和过硫酸铵，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至75℃，保温4h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH值至7，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，45℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的8％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的 5％。

本实施例反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

实施例3

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸15％,

聚丙烯酸钠20％,

异噻唑啉酮3％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺4％，

聚乙二醇1％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入异丙醇或三苯基膦，加热至 60℃，分别同时滴加丙烯酸和过硫酸铵，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至70℃，保温4-5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH 值至7，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，45℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的6％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的 7％。

本实施例反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

实施例4

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸11％,

聚丙烯酸钠30％,

异噻唑啉酮1.5％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺2％，

聚乙二醇2.5％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入异丙醇或三苯基膦，加热至 55℃，分别同时滴加丙烯酸和过硫酸铵，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至72℃，保温4.5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH 值至6.6，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，48℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的7％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的 5％-7％。

本实施例反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

实施例5

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸13％,

聚丙烯酸钠24％,

异噻唑啉酮1.5％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺2.5％，

聚乙二醇1.5％，

余量为去离子水。

其中，所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入异丙醇或三苯基膦，加热至 58℃，分别同时滴加丙烯酸和过硫酸铵，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至73℃，保温4.5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH 值至6.5，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，46℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

其中，所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的6％-8％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的5％-7％。

本实施例反渗透多效能阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。

对比例1

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，与实施例1相比，本实施例加入的是聚丙烯酸钠，其它组分配比与制备方法均与实施例1相同。

对比例2

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，与实施例1相比，本实施例未加入亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，其它组分配比与制备方法均与实施例1相同。

对比例3

本实施例提供一种反渗透多效能阻垢剂，与实施例1相比，本实施例未加入 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸，其它组分配比与制备方法均与实施例1相同。

在使用时，可以先检测反渗透装置进水的水质分析数据，包含硬度、碱度、 PH值、硫酸根、COD、TOC等指标，再决定本发明的多效能反渗透阻垢剂的用量和用法。

性能评价：

1.微生抗菌试验

采用实施例1制得的反渗透多效能阻垢剂进行抗菌试验，结果如表1所示：

表1微生物抗菌效果试验

实施例2-5和对比例1-3制得的反渗透多效能阻垢剂进行抗菌试验，结果杀菌率均大于99％。

2.阻垢性能评价

表2试验所用水水质情况

离子种类	质量浓度/(mg·L-1)	离子种类	质量浓度/(mg·L-1)
				Ca<sup>2+</sup>	72.14	Sr<sup>2+</sup>	0.90
Mg<sup>2+</sup>	36.45	Fe<sup>3+</sup>	0.323
				HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>	262.39	Cl<sup>-</sup>	116
Na<sup>+</sup>	95.88	NO<sub>3</sub><sup>-</sup>	15
				Ba<sup>2+</sup>	0.10	Al<sup>3+</sup>	0.03
SO4<sup>2-</sup>	144.03

表3.1各种阻垢剂在不同条件下结垢速率对比

其中，对照组采用郑州开元恒业环保科技有限公司生产的反渗透阻垢剂，主要组分为小分子有机磷，且不含杀菌剂。

表3.2各种阻垢剂在不同条件下结垢速率对比

其中，对照组采用郑州开元恒业环保科技有限公司生产的反渗透阻垢剂，主要组分为小分子有机磷，且不含杀菌剂。

表4某项目使用不同阻垢反渗透装置运行清洗数据对照表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种反渗透多效能阻垢剂，其特征在于以质量百比计，其组分包括：

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸10-15％，

聚丙烯酸钠20-30％，

异噻唑啉酮1-3％，

2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺2-4％，

聚乙二醇1-3％，

余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种反渗透多效能阻垢剂，其特征在于：所述聚丙烯钠为亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠，是由下述制备方法制成：

将亚甲基丁二酸加入蒸馏水中溶解，加入还原剂，加热至50-60℃，分别同时滴加丙烯酸和引发剂，滴加过程中保持温度稳定，滴加完毕后，升温至70-75℃，保温4-5h；冷却后，充分搅拌下，滴加NaOH溶液中和pH值至6-7，得淡黄色透明液体，置于烘箱中，45-50℃减压干燥，得亚甲基丁二酸改性的聚丙烯酸钠。

3.根据权利要求2所述的一种反渗透多效能阻垢剂，其特征在于：所述还原剂为异丙醇或三苯基膦，所述引发剂为过硫酸铵。

4.根据权利要求2所述的一种反渗透多效能阻垢剂，其特征在于：所述亚甲基丁二酸与所述丙烯酸的1：4；所述还原剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的6％-8％；所述引发剂的量为亚甲基丁二酸与丙烯酸总量的5％-7％。

5.一种权利要求1-4任一项所述的反渗透多效能阻垢剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺与聚乙二醇充分搅拌混匀，再加入去离子水充分搅拌混匀；

(2)依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、聚丙烯酸钠、异噻唑啉酮，充分混匀，过滤去除杂质，即得。