CN116116231A - 一种复合高效膜清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合高效膜清洗剂及其制备方法，属于清洗剂技术领域；其包括以下步骤：首先将分散剂溶解于水中，配制成浓度为40‑60wt%的分散剂溶液；将低分子量助溶剂与水，混合均匀，然后加入阴离子表面活性剂A，搅拌2‑6h，得到混合液1；（3）向混合液1中加入高分子量助溶剂，搅拌1‑4h，然后加入阴离子表面活性剂B，搅拌1‑4h，得到混合液2；向混合液2中加入分散剂溶液，搅拌0.5‑2h，再加入螯合剂和助洗剂，搅拌1‑4h，得到复合高效膜清洗剂。本发明制得的清洗剂具有优良的稳定性，且对过滤膜具有高效的清洗效果。
Description
技术领域
本发明属于清洗剂技术领域，具体涉及一种复合高效膜清洗剂及其制备方法。
背景技术
在常用的地表水苦咸水、海水淡化或是中水回用处理中会使用到超滤和反渗透膜过滤处理，由于使用较高的膜通量运行，导致膜系统运行一段时间后，膜过滤表面会有一定程度的污物累积，造成膜的污堵和通量下降等问题。膜过滤系统发生污物累积，系统的性能会下降，必须及时对膜系统进清洗以使其性能恢复，因此需要有效的清洗剂。
作为膜清洗剂，已经有很多的应对相应的污染物的清洗剂，但针对特殊性质的污染，已有的清洗剂很难达到理想的去除效果，因此需要提供一种有效的对膜表面污物具有去除效果的清洗剂。根据膜污染物的种类、成分、性质，常用清洗方法酸洗和碱洗，酸洗为无机酸和有机酸，碱洗为氢氧化钠溶液、螯合剂、表面活性剂等。
目前膜系统的污堵主要为有机物污堵，主要采用碱洗，而常用的膜采用的材质为芳香族聚酰胺和醋酸纤维，可以耐受较高的碱的pH，常用的碱洗pH值都是在11以上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良稳定性，且对过滤膜具有优良清洗效果的复合高效膜清洗剂。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种复合高效膜清洗剂，至少包括：助溶剂、表面活性剂、分散剂、螯合剂、助洗剂、水；
助溶剂包括低分子量助溶剂、高分子量助溶剂；
表面活性剂包括阴离子表面活性剂A与阴离子表面活性剂B；
低分子量溶剂至少包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲醚、二乙醇的一种；
其中，复合高效膜清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角低于55°。
本发明采用低分子量助溶剂与高分子量助溶剂共同作为助溶剂，加强二者的协同作用，减少了二者的使用量，提高了助溶效果；本发明制得的清洗剂具有较低的起泡率，远满足使用标准，同时具有较好的稳定性，放置在低温与高温环境下未出现分层、无结晶或沉淀析出；除此之外，该清洗剂与聚酰胺复合RO膜具有较好的润湿性能，对其具有优良的清洗效果，能广泛应用于过滤膜中。
需要说明的是，本发明一实施方式中，低分子量助溶剂与高分子量助溶剂的重量比为2-5:1-5。
需要说明的是，本发明一实施方式中，高分子量溶剂至少包括对甲苯磺酸钠、对二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠中的一种。
进一步需要说明的是，本发明一实施方式中，阴离子表面活性剂A为直链烷基苯磺酸钠；阴离子表面活性剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
进一步需要说明的是，本发明一实施方式中，阴离子表面活性剂A、阴离子表面活性剂B与非离子型表面活性剂的重量比为4-8:2-6:1-5。本发明采用特定比重的三种表面活性剂进行三相复合协同作用，增进了各自的洗净能力，进而对复合高效膜达到更好的清洗效果。
需要说明的是，本发明一实施方式中，分散剂至少包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种。
需要说明的是，本发明一实施方式中，螯合剂至少包括乙二胺四乙酸四钠、醋酸钙、氯化钙、柠檬酸钙中的一种。
需要说明的是，本发明一实施方式中，助洗剂为三聚磷酸钠。
本发明还提供了一种复合高效膜清洗剂在提高过滤膜的脱盐率中的用途，该过滤膜包括反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、陶瓷膜。
本发明还提供了一种复合高效膜清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将分散剂溶解于水中，配制成浓度为40-60wt%的分散剂溶液；
（2）将低分子量助溶剂与水，混合均匀，然后加入阴离子表面活性剂A，搅拌2-6h，得到混合液1；
（3）向混合液1中加入高分子量助溶剂，搅拌1-4h，然后加入阴离子表面活性剂B，搅拌1-4h，得到混合液2；
（4）向混合液2中加入分散剂溶液，搅拌0.5-2h，再加入螯合剂和助洗剂，搅拌1-4h，得到复合高效膜清洗剂。
本发明采用低分子量助溶剂与高分子量助溶剂共同作为助溶剂，加强二者的协同作用，减少了二者的使用量，提高了助溶效果；本发明制得的清洗剂具有较低的起泡率，远满足使用标准，同时具有较好的稳定性，放置在低温与高温环境下未出现分层、无结晶或沉淀析出；除此之外，该清洗剂与聚酰胺复合RO膜具有较好的润湿性能，对其具有优良的清洗效果，能广泛应用于过滤膜中。因此，本发明是一种具有优良稳定性，且对过滤膜具有优良清洗效果的复合高效膜清洗剂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。需要说明的是，本发明所用材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明所用表面活性剂包括阴离子表面活性剂A与阴离子表面活性剂B；其中阴离子表面活性剂A包括直链烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、油酰氧基乙磺酸钠、N-油酰基-N-甲基牛磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种；优选直链烷基苯磺酸钠；阴离子表面活性剂B包括月桂基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种；优选脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；非离子型表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；优选脂肪醇聚氧乙烯醚。
需要说明的是，本发明的复合高效膜清洗剂中，各成分以重量份计，低分子量助溶剂为2-5份、高分子量助溶剂为1-5份、阴离子表面活性剂A为4-8份、阴离子表面活性剂B为2-6份、非离子型表面活性剂为1-5份、分散剂为15-30份、螯合剂为1-5份、助洗剂为5-10份。
本发明提供了一种复合高效膜清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将15-30重量份分散剂溶解于水中，配制成浓度为40-60wt%的分散剂溶液；
（2）将2-5重量份低分子量助溶剂与15-30重量份水，混合均匀，然后加入4-8重量份阴离子表面活性剂A，搅拌2-6h，得到混合液1；
（3）向上述混合液1中加入1-5重量份高分子量助溶剂，搅拌1-4h，然后加入2-6重量份阴离子表面活性剂B、1-5份非离子型表面活性剂，搅拌1-4h，得到混合液2；
（4）向上述混合液2中加入上述分散剂溶液，搅拌0.5-2h，再加入1-5重量份螯合剂和5-10重量份助洗剂，搅拌1-4h，得到复合高效膜清洗剂。
在本发明的一优选实施方式中，在复合高效膜清洗剂中加入1-3重量份2-甲胺基-3-吡啶甲醇，其清洗剂中的其他成分相互作用，起到更好的清洗效果；另一方面，由于2-甲胺基-3-吡啶甲醇含有较多活性官能团，可能与其他成分含有的官能团相互作用，使清洗剂具有更优良的稳定性能。
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细描述：
[实施例1]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将18重量份六偏磷酸钠溶解于纯水中，配制成浓度为50wt%的六偏磷酸钠溶液；
（2）将3重量份乙二醇与20重量份水，混合均匀，然后加入6重量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌4h，得到混合液1；
（3）向上述混合液1中加入3重量份对二甲苯磺酸钠，搅拌2h，然后加入4重量份月桂醇聚醚-8硫酸酯钠、2重量份2-甲氧基乙基硬脂酸酯，搅拌3h，得到混合液2；
（4）向上述混合液2中加入上述六偏磷酸钠溶液，搅拌1.5h，再加入3重量份乙二胺四乙酸四钠和5重量份三聚磷酸钠，搅拌2h，得到复合高效膜清洗剂。
[实施例2]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
（1）首先将30重量份六偏磷酸钠溶解于纯水中，配制成浓度为50wt%的六偏磷酸钠溶液；
（2）将5重量份乙二醇与20重量份水，混合均匀，然后加入5重量份十二烷基苯磺酸钠，搅拌4h，得到混合液1。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例3]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
步骤（3）中，向混合液1中加入5重量份对二甲苯磺酸钠，搅拌2h，然后加入2重量份月桂醇聚醚-8硫酸酯钠、4重量份2-甲氧基乙基硬脂酸酯，搅拌3h，得到混合液2。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例4]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
步骤（4）中，向混合液2中加入上述六偏磷酸钠溶液，搅拌1.5h，再加入5重量份乙二胺四乙酸四钠和10重量份三聚磷酸钠，搅拌2h，得到复合高效膜清洗剂。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例5]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
步骤（3）中，向混合液1中加入5重量份对二甲苯磺酸钠，搅拌2h，然后加入2重量份月桂醇聚醚-8硫酸酯钠、4重量份2-甲氧基乙基硬脂酸酯与1重量份2-甲胺基-3-吡啶甲醇，搅拌3h，得到混合液2。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例6]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：在步骤（3）中，加入3重量份2-甲胺基-3-吡啶甲醇。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例7]
本发明的另一实施方式中，在清洗剂中加入0.5-4.5重量份肌苷酸钠，使清洗剂具有较低的起泡率，同时提高了清洗剂对过滤膜的清洗效果，且使其仍具有较高的脱盐率。
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
步骤（4）中，向混合液2中加入上述六偏磷酸钠溶液，搅拌1.5h，再加入5重量份乙二胺四乙酸四钠、10重量份三聚磷酸钠与2.5重量份肌苷酸钠，搅拌2h，得到复合高效膜清洗剂。
其他步骤均与实施例1相同。
[实施例8]
一种复合高效膜清洗剂的制备方法，本实施方式与实施例1不相同的是：
步骤（4）中，向混合液2中加入上述六偏磷酸钠溶液，搅拌1.5h，再加入5重量份乙二胺四乙酸四钠、10重量份三聚磷酸钠与4.5重量份肌苷酸钠，搅拌2h，得到复合高效膜清洗剂。
其他步骤均与实施例1相同。
[复合高效膜清洗剂性能测试]
Ⅰ. 泡沫性能测试
取30g清洗剂用200mg/g水稀释至1L，搅拌均匀，实验温度为40±2℃，使400mL溶液450mm高度流到相同液体表面，5min后读取泡沫高度，高度≤20mm。
表1 清洗剂的泡沫性能
从表1可以看出，实施例1-4中清洗剂的泡沫高度低于13mm，低于20mm，这表明本发明的实施方案得到的清洗剂具有较低的起泡率，远满足使用标准；实施例5-6中清洗剂的泡沫高度低于12mm，相对于实施例1，实施例5-6的清洗剂具有较低的泡沫高度，不易气泡，可能在清洗剂中加入2-甲胺基-3-吡啶甲醇，由于其含有较多活性官能团，可能与其他成分含有的官能团相互作用，使清洗剂具有较低的泡沫高度，不易产生大量气泡，进而使设备能够更好的运行。
Ⅱ. 稳定性能测试
将清洗剂分别在低温（-5±2℃）放置24h和高温环境（60±2℃）中放置6h，然后放置至室温，检查是否均匀、有无分层、结晶或沉淀现象
表2 清洗剂的稳定性能
从表2可以看出，实施例1-8中的清洗剂在低温（-5±2℃）放置24h和高温环境（60±2℃）中放置6h，仍比较均匀，未出现分层、结晶或沉淀析出，这表明本发明的实施方案制得的清洗剂具有优良的稳定性，能够在低温与高温下稳定储存。
Ⅲ. 接触角性能测试
接触角越小，液体对固体表面的润湿性能越好。接触角法是测试物体表面润湿性好坏的一种重要方法；利用接触角测定仪测定聚酰胺复合RO膜与清洗剂的接触角。
表3 清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角
从表3可以看出，实施例1-4中清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角低于55°，这表明本发明的实施方案得到的清洗剂与聚酰胺复合RO膜具有较好的润湿性能，进而能够使清洗剂对聚酰胺复合RO膜具有较好的清洗效果；实施例5-6中清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角低于50°；相对于实施例1，实施例5-6的清洗剂与聚酰胺复合RO膜具有较好的润湿性能，可能在清洗剂中加入2-甲胺基-3-吡啶甲醇，由于其含有较多活性官能团，可能与聚酰胺复合RO膜能够更好的接触，从而具有较大的接触面积，达到更好的清洗效果。
从表3还可以看出，实施例7-8中清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角低于52°；相对于实施例1，实施例7-8的清洗剂与聚酰胺复合RO膜的润湿性能优于实施例1，这表明在清洗剂中加入肌苷酸钠，也降低了清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角，使其对聚酰胺复合RO膜具有优良的润湿性。
Ⅳ. 清洗性能测试
清洗实验是在室内实验室进行，温度在20-25℃；实验过程为：取渗滤液处理RO膜，RO膜运行2年，将所取RO膜进行解剖，取RO膜平膜的膜片样品；将膜片裁剪成方型，放置到平膜实验装置内，进行以下实验：
1）在0.65mpa条件下，使用纯水进行预进水；
2）再配置2000mg/L的氯化钠溶液，在0.65mpa条件下，测定膜片的产水量和脱盐率；
3）配置清洗液，取15g清洗剂用水3倍水进行稀释，进行清洗实验，清洗采用循环清洗2小时，再浸泡12h，最后再循环1小时的步骤实施；清洗的压力设定为0.15mpa；
4）清洗实施完成后，先用纯水冲洗干净；
5）再配置2000mg/L的氯化钠溶液，在0.65mpa条件下，测定膜片的产水量和脱盐率；
记录清洗前后的反渗透膜性能恢复情况，反渗透膜的性能主要是对产水量、脱盐率的恢复情况来进行判定；
标准产水量（25℃）=实际产水量（L/（m2·h））×温度校正系数
脱盐率（%）=[1-产水电导率（us/cm）/浓水电导率（us/cm）]×100%
其中，清洗前反渗透膜的性能如表4所示。
表4 清洗前反渗透膜的性能
利用清洗剂清洗后反渗透膜的性能如表5所示。
表5 清洗后反渗透膜的性能
从表5可以看出，实施例1-4中清洗剂清洗后反渗透膜的产水电导低于20us/cm、浓水电导高于3250us/cm、标准产水量高于6L/（m2·h）、脱盐率不低于99.4%，这表明本发明的实施方案得到的清洗剂对反渗透膜具有较好的清洗效果、脱盐率；实施例5-6中清洗剂清洗后反渗透膜的产水电导低于15us/cm、浓水电导高于3800us/cm、标准产水量高于7.5L/（m2·h）、脱盐率高于99.5%，；相对于实施例1，实施例5-6中清洗剂清洗后对反渗透膜具有较好的清洗效果，具有较高的脱盐率，可能在清洗剂中加入2-甲胺基-3-吡啶甲醇，由于其含有较多活性官能团，可能对反渗透膜能够更好的接触，从而具有较大的接触面积，对反渗透膜具有较高的脱盐率，达到更好的清洗效果。
从表3还可以看出，实施例7-8中清洗剂清洗后反渗透膜的产水电导低于17.5us/cm、浓水电导高于3270us/cm、标准产水量高于7L/（m2·h）、脱盐率不低于99.45%；相对于实施例1，实施例7-8清洗剂清洗后对反渗透膜具有较好的清洗效果，具有较高的脱盐率，这表明在清洗剂中加入肌苷酸钠，其对反渗透膜具有较好的清洗效果。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合高效膜清洗剂，至少包括：助溶剂、表面活性剂、分散剂、螯合剂、助洗剂、水；
所述助溶剂包括低分子量助溶剂、高分子量助溶剂；
所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂A、阴离子表面活性剂B、非离子型表面活性剂；
所述低分子量溶剂至少包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲醚、二乙醇的一种；
所述复合高效膜清洗剂与聚酰胺复合RO膜的接触角低于55°。
2.根据权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述低分子量助溶剂与高分子量助溶剂的重量比为2-5:1-5。
3.根据权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述高分子量溶剂至少包括对甲苯磺酸钠、对二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述阴离子表面活性剂A为直链烷基苯磺酸钠；所述阴离子表面活性剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
5.根据权利要求4所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述阴离子表面活性剂A、阴离子表面活性剂B与非离子表面活性剂的重量比为4-8:2-6:1-5。
6.根据权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述分散剂至少包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述螯合剂至少包括乙二胺四乙酸四钠、醋酸钙、氯化钙、柠檬酸钙中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂，其特征是：所述助洗剂为三聚磷酸钠。
9.权利要求1所述的一种复合高效膜清洗剂在提高过滤膜的脱盐率中的用途，其特征是：所述过滤膜包括反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、陶瓷膜。
10.权利要求1所述一种复合高效膜清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）首先将分散剂溶解于水中，配制成浓度为40-60wt%的分散剂溶液；
（2）将低分子量助溶剂与水，混合均匀，然后加入阴离子表面活性剂A，搅拌2-6h，得到混合液1；
（3）向所述混合液1中加入高分子量助溶剂，搅拌1-4h，然后加入阴离子表面活性剂B，搅拌1-4h，得到混合液2；
（4）向所述混合液2中加入所述分散剂溶液，搅拌0.5-2h，再加入螯合剂和助洗剂，搅拌1-4h，得到复合高效膜清洗剂。
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