CN117398846B - 反渗透阻垢分散剂及水处理方法 - Google Patents
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Abstract
反渗透阻垢分散剂及水处理方法，属于污水处理技术领域。其特征在于，重量份组成为：磷酸一铵35~45份、聚丙烯酸55~65份、聚甲基丙烯酸酯1~3份、聚甲基丙烯酸钠0.5~1.6份、EDTA0.3~0.9份、异硫氰酸钠2~5份。使用时将磷酸一铵和聚丙烯酸分别制成磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液后加入到处理系统中。本发明的磷酸盐类和羧酸类阻垢分散剂的组合会产生较好的协同效应，二者结合可以在阻止水中矿物质沉积的同时，有效分散已形成的颗粒。
Description
技术领域
反渗透阻垢分散剂及水处理方法，属于水处理技术领域。
背景技术
反渗透（Reverse Osmosis, RO）是一种广泛应用于废水处理、海水淡化和纯水制备等领域的膜分离技术。在反渗透过程中，阻垢分散剂是一种关键的化学添加剂，用于防止水中的矿物质和有机物在膜表面沉积，以维持膜的性能和延长使用寿命。
目前，市场上的反渗透阻垢分散剂主要有以下几种类型：
磷酸盐类：如磷酸、多聚磷酸盐等，这类阻垢分散剂具有较好的阻垢效果，但对环境具有一定的负面影响。
羧酸类：如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等，这类阻垢分散剂具有较强的分散能力和较低的环境影响。
磷酸盐和羧酸类复合剂：这类阻垢分散剂结合了磷酸盐和羧酸类阻垢剂的优点，具有更好的阻垢和分散性能。
生物阻垢剂：如酶类、菌素等，这类阻垢分散剂具有较高的生物相容性和环保性，但其阻垢效果可能较其他类型略弱。
在选择反渗透阻垢分散剂时，需要考虑水质、膜类型、操作条件等因素，以及阻垢分散剂的成本、环保性能和兼容性等。此外，为了提高反渗透系统的运行效率和稳定性，还需要结合预处理技术、膜清洗和优化操作参数等措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种阻垢和分散效果更优异的反渗透阻垢分散剂及水处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该反渗透阻垢分散剂，其特征在于，重量份组成包括：磷酸一铵35~45份、聚丙烯酸55~65份和助剂。
磷酸一铵（MAP）可以与水中的钙、镁等金属离子形成可溶性的络合物，防止这些离子在膜表面形成难溶性的沉淀物，有助于减少反渗透膜上的矿物质结垢。聚丙烯酸（PAA）具有很强的分散能力。它可以吸附在已形成的矿物质颗粒上，防止颗粒间的结合，从而降低颗粒在膜表面的沉积，有助于提高反渗透膜的阻垢性能和运行效率。本发明将磷酸一铵和聚丙烯酸按特定的比例组合使用后，能够加快对水中的钙、镁等金属离子络合和吸附作用，表现出更好的阻垢和分散效果，与传统阻垢分散剂相比，不但可以用更少的添加量达到更好的阻垢分散效果，而且应急处理时效率更高。
优选的，上述反渗透阻垢分散剂中，所述的助剂为聚甲基丙烯酸酯1~3份、聚甲基丙烯酸钠0.5~1.6份、EDTA0.3~0.9份、异硫氰酸钠2~5份。
本发明中加入适量聚甲基丙烯酸酯可以与磷酸一铵和聚丙烯酸共同作用，以减少水处理过程中水垢的生成，所述的聚甲基丙烯酸酯为聚甲基丙烯酸羟乙酯或聚甲基丙烯酸羟丙酯。配合加入聚甲基丙烯酸钠可以进一步提高分散效果，防止已形成的水垢颗粒结合在一起，有助于保持水处理系统的清洁。EDTA与水中的剩余微量金属离子进一步形成稳定的螯合物，更好的降低水垢的生成，减少水中金属离子与其他物质的反应。加入适量异硫氰酸钠可以防止微生物生长，使本发明应用后能够同时减少微生物污泥的生成，更好维持水处理系统的清洁，延长设备使用寿命。
优选的，上述反渗透阻垢分散剂，所述的聚丙烯酸的分子量在2000~5000道尔顿。在这个范围内，聚丙烯酸表现出更好的分散性能和阻垢效果。
一种上述反渗透阻垢分散剂的制备方法，包括以下步骤：
a）将磷酸一铵和聚丙烯酸分别溶解在水中，各自制成浓度23wt%~37wt%的溶液；
b）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液，分别包装即得。
在制备时将本阻垢分散剂制成两种阻垢液分开包装，能有效防止在保存、运输过程中组分内部发生反应，避免影响使用后的阻垢分散效果。预先制成阻垢液也能够提高使用时的分散速率，加快水处理，同时便于计量和自动化施加。
当然本发明也能够将各组分独立包装，在应用时直接添加。
优选的，上述反渗透阻垢分散剂的制备方法的步骤a）中所述磷酸一铵和聚丙烯酸以粉末的形式加入。阻垢液预制过程中以粉体加入，一是便于按重量份自动计量，保证加量精准；二是粉体溶解快速，溶解效率高。
一种利用上述反渗透阻垢分散剂进行水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将磷酸一铵和聚丙烯酸分别溶解在水中，各自制成浓度23wt%~37wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕0.8~2分别加入到处理系统中，总添加量为每立方米待处理水各添加1mL~3mL所述阻垢液。
在实际水处理时，按需求量添加即可，对不同场景的水处理均具有良好的阻垢分散效果。
优选的，上述进行水处理的方法的步骤1）中溶液的浓度为25wt%~33wt%。
优选的，上述进行水处理的方法的步骤3）中所述磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液的体积比为1﹕1~1.5。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明选用磷酸盐类和羧酸类阻垢分散剂的组合产生了较好的协同效应。磷酸盐类阻垢剂具有较好的阻垢效果，而羧酸类阻垢剂具有较强的分散能力，本发明将二者结合实现在阻止水中矿物质沉积的同时，有效分散已形成的颗粒，从而提高反渗透膜的阻垢性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。实施例中的样品水取自当地河水。
实施例1
1）按重量份磷酸一铵40份、聚丙烯酸60份、聚甲基丙烯酸羟乙酯2份、聚甲基丙烯酸钠1.2份、EDTA0.6份、异硫氰酸钠3.5份备料，其中聚丙烯酸的平均分子量在3000道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度30wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕1分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加1.5mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
实施例2
1）按重量份磷酸一铵38份、聚丙烯酸52份、聚甲基丙烯酸羟乙酯1.5份、聚甲基丙烯酸钠1.0份、EDTA0.7份、异硫氰酸钠3份备料，其中聚丙烯酸的平均分子量在2500道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度25wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕1分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加1.5mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
实施例3
1）按重量份磷酸一铵42份、聚丙烯酸58份、聚甲基丙烯酸羟丙酯2.5份、聚甲基丙烯酸钠1.4份、EDTA0.4份、异硫氰酸钠4份备料，其中聚丙烯酸的平均分子量在3500道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度33wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕1.5分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加1.5mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
实施例4
1）按重量份磷酸一铵35份、聚丙烯酸65份、聚甲基丙烯酸羟乙酯1份、聚甲基丙烯酸钠1.6份、EDTA0.3份、异硫氰酸钠5份备料，其中聚丙烯酸的分子量在2000道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度37wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕0.8分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加1mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
实施例5
1）按重量份磷酸一铵45份、聚丙烯酸55份、聚甲基丙烯酸羟丙酯3份、聚甲基丙烯酸钠0.5份、EDTA0.9份、异硫氰酸钠2份备料，其中聚丙烯酸的分子量在5000道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度23wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕2分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加3mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
实施例6
1）按重量份磷酸一铵40份、聚丙烯酸60份、聚甲基丙烯酸羟乙酰胺2份、聚乙烯吡咯烷酮2份备料，其中聚丙烯酸的平均分子量在30000道尔顿；将磷酸一铵和聚丙烯酸粉末分别溶解在水中，各自制成浓度30wt%的溶液；
2）将磷酸一铵与水搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸羟乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液1﹕1分别加入到样品水处理系统中，总添加量按每立方米待处理水各添加1.5mL磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液。
对比例1
物料配方和实施方式同实施例1，不同的是磷酸一铵的用量为60份、聚丙烯酸的用量为40份。
对比例2
物料配方和实施方式同实施例1，不同的是采用等质量的磷酸三钠代替磷酸一铵。
检测各实施例处理后的水中残余杂质含量的结果见表1。
表1
| Ca2+含量mg/L | Mg2+含量mg/L | 总金属离子浓度mg/L | |
| 实施例1 | 0.06 | 0.04 | 0.17 |
| 实施例2 | 0.06 | 0.05 | 0.17 |
| 实施例3 | 0.07 | 0.05 | 0.19 |
| 实施例4 | 0.10 | 0.08 | 0.24 |
| 实施例5 | 0.09 | 0.07 | 0.22 |
| 实施例6 | 0.21 | 0.11 | 0.41 |
| 对比例1 | 0.64 | 0.34 | 1.28 |
| 对比例2 | 0.97 | 0.51 | 1.91 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种反渗透阻垢分散剂，其特征在于，重量份组成包括：磷酸一铵35~45份、聚丙烯酸55~65份、聚甲基丙烯酸酯1~3份、聚甲基丙烯酸钠0.5~1.6份、EDTA0.3~0.9份、异硫氰酸钠2~5份；所述的聚丙烯酸的分子量在2000~5000道尔顿；
制备方法包括以下步骤：
a）将磷酸一铵和聚丙烯酸分别溶解在水中，各自制成浓度 23wt%~37wt%的溶液；
b）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液，分别包装即得。
2.根据权利要求1所述的一种反渗透阻垢分散剂，其特征在于，步骤a）中所述磷酸一铵和聚丙烯酸以粉末的形式加入。
3.一种利用权利要求1或2所述的反渗透阻垢分散剂进行水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将磷酸一铵和聚丙烯酸分别溶解在水中，各自制成浓度23wt%~37wt%的溶液；
2）将异硫氰酸钠加入到磷酸一铵溶液中搅拌均匀得到磷酸一铵阻垢液，将聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸钠、EDTA加入到聚丙烯酸溶液中搅拌均匀得到聚丙烯酸阻垢液；
3）将磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液按1﹕0.8~2的体积比加入到处理系统中，添加量为每立方米待处理水共添加1mL~3mL所述阻垢液。
4.根据权利要求3所述的进行水处理的方法，其特征在于，步骤1）中溶液的浓度为25wt%~33wt%。
5.根据权利要求3所述的进行水处理的方法，其特征在于，步骤3）中所述磷酸一铵阻垢液和聚丙烯酸阻垢液的体积比为1﹕1~1.5。
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