专利名称：一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，为一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，其技术重点在于解决反渗透膜上碳酸钙易于沉积的问题。
背景技术：
膜分离技术大规模应用是从20世纪60年代的海水淡化工程开始的。目前除大规模用于海水、苦咸水的淡化及纯水、超纯水生产及污水回用外，还用于食品工业、医药工业、生物工程等领域。反渗透技术是最有效的除盐技术之一，但在运行过程中存在反渗透膜污染问题。反渗透膜的污染分为化学污染、生物污染、胶体污染和颗粒污染。其中，化学污染和胶体污染可以采用控制供水温度、投加阻垢分散剂的方法控制。
目前，在控制化学污染和胶体污染方面，国内普遍采用传统的阻垢分散方式—六偏磷酸钠加酸。这种运行方式存在许多缺陷，药剂易分解、临界饱和指数低(LIS＜0.50)、分散阻垢效果差等缺点。而且由于反渗透系统浓缩快、浓差极化现象严重，这种方法也越来越不适用。
在反渗透脱盐过程中，一旦发生结垢，结垢区域的高pH会加快某些膜材料(如CA膜)的水解，通常在CaCO3结垢数天后，即会发现脱盐率下降。加入阻垢剂，可防止碳酸钙、硫酸钙垢的形成。
膜用阻垢分散剂用于防止难溶盐在反渗透膜上析出(即结垢)是十分有效的。它们通过延缓和扭曲盐晶体成长来控制沉淀的过程，使晶体在形成过程中发生畸变，从而无法生成致密的结晶。大多数阻垢剂都同时具有分散的作用，防止颗粒聚集成足以沉积下来的大颗粒。也就是说，使反渗透浓水中难溶盐来不及沉积在膜表面上，就已随浓水排到RO装置外。
反渗透膜用阻垢剂是在膜分离技术发展的基础上开发出来的一种水处理专用化学品，始于70年代中期，至90年代已趋于完善，但开发工艺简单、成本低廉、效用可靠持久、有利环境保护的膜用阻垢剂，依然具有很大的研究和应用价值。
发明内容
本发明提供了一种高效低分子量的新型反渗透膜阻垢剂，完全区别于常用循环水阻垢剂作为反渗透膜的阻垢剂时的应用效果。
本发明为一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，其特征在于其组成包括有机羧酸、含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物、以及去离子水，其中各组分重量百分比为有机羧酸10-60％含酰胺类化合物 10-30％含磺酸基类化合物1-10％无机化合物 1-20％去离子水余量所述的有机羧酸选自丙烯酸、马来酸、衣康酸；含酰胺类化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺、丙基甲基丙烯酰胺；含磺酸基类化合物选自磺化苯乙烯、乙烯磺酸、木质素磺酸钠；无机化合物选自过硫酸钠、过硫酸胺、亚硫酸氢钠；所选用的水为去离子水。
其制备方法为将含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物(占无机物总量的70％)和水按比例混合依次加入，加热到50℃-90℃时，分别滴加无机化合物(占无机物总量的30％)和有机羧酸，反应搅拌1.5-3.5小时，保温1-4小时，即得产品，产品分子量范围为1500-3500，在反渗透膜实际水处理应用中加药量范围在3ppm-15ppm。
作为本发明一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法的优选方案，其特征在于其组成各组分重量百分比为有机羧酸15-55％含酰胺类化合物 12-28％含磺酸基类化合物2-8％无机化合物 2-18％去离子水余量所述的有机羧酸选自丙烯酸、马来酸；含酰胺类化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺；含磺酸基类化合物选自磺化苯乙烯、乙烯磺酸；无机化合物选自过硫酸钠、过硫酸胺；所选用的水为去离子水。
其制备方法为将含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物(占无机物总量的70％)和水按比例混合依次加入，加热到55℃-85℃时，分别滴加无机化合物(占无机物总量的30％)和有机羧酸，反应搅拌2-3小时，保温2-3小时，即得产品，产品分子量范围为2000-3000，在实际应用中加药量范围在5ppm-12ppm。
本发明产品分子量较低且分布较窄，范围为1500-3500，可以很好地解决反渗透膜上碳酸钙等的沉积问题。同时，本发明产品(以下简称TM-400)，不仅具有较好的阻垢性能，而且无毒、无磷、无污染。可以提高反渗透系统的工作效率，大大的延长反渗透膜的使用时间和清洗周期。
实施方式结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1按重量百分比选取原料有机羧酸 15％含酰胺类化合物10％含磺酸基类化合物 1％无机化合物8％去离子水 余量将含酰胺类化合物2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸、含磺酸基类化合物磺化苯乙烯、无机化合物(占无机物总量的70％)过硫酸钠和去离子水按比例混合依次加入。加热到50℃时，分别滴加无机化合物(占无机物总量的30％)过硫酸钠和有机羧酸丙烯酸，反应搅拌1.5小时，保温1小时。
实施例2按重量百分比选取原料有机羧酸 18％含酰胺类化合物15％含磺酸基类化合物 3％无机化合物3％去离子水 余量将含酰胺类化合物丙烯酰胺、含磺酸基类化合物乙烯磺酸、无机化合物过硫酸胺和去离子水按比例混合依次加入。加热到60℃时，分别滴加无机化合物过硫酸胺和有机羧酸马来酸，反应搅拌2小时，保温1小时。
实施例3按重量百分比选取原料有机羧酸 50％含酰胺类化合物10％含磺酸基类化合物 1％无机化合物2％去离子水 余量将含酰胺类化合物丙基甲基丙烯酰胺、含磺酸基类化合物木质素磺酸钠、无机化合物亚硫酸氢钠和去离子水按比例混合依次加入。加热到65℃时，分别滴加无机化合物亚硫酸氢钠和有机羧酸衣康酸，反应搅拌2.5小时，保温1.5小时。
应用试验及结果目前市场上反渗透膜用阻垢剂品种较多，我们选用具有代表性的A公司的MDC200和MDC150阻垢剂和B公司的EAT50和EAT250系列阻垢剂进行了阻碳酸钙性能比较。
1、试验样品来源见表1表1试验样品来源
2、阻低浓度碳酸钙试验2.1试验用水配水Ca2+240mg/L；HCO-3732mg/L。
2.2试验条件水温50±1℃，时间10h，药剂用量4mg/L。
2.3试验方法见GB16632-19962.4试验计算公式阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％C实测Ca2的浓度
C0空白样的Ca2的浓度C1原水中的Ca2的浓度2.5试验结果见表2表2低浓度碳酸钙阻垢率
3、阻高浓度碳酸钙试验2.1试验用水配水Ca2+960mg/L；HCO-32928mg/L。
2.2试验条件水温50±1℃，时间10h，药剂用量15mg/L2.3试验方法见GB16632-19962.4试验计算公式阻垢率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％C实测Ca2的浓度C0空白样的Ca2的浓度C1原水中的Ca2的浓度2.5试验结果见表2表2高浓度碳酸钙阻垢率
从阻低浓度碳酸钙和高浓度碳酸钙的阻垢率可以看出，本发明产品TM-400的实际应用效果，完全达到了本发明对于反渗透膜可以阻止碳酸钙结垢的要求。
权利要求
1.一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，其特征在于其组成包括有机羧酸、含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物、以及去离子水，其中各组分重量百分比为有机羧酸 10-60％含酰胺类化合物 10-30％含磺酸基类化合物 1-10％无机化合物 1-20％去离子水 余量所述的有机羧酸选自丙烯酸、马来酸、衣康酸；含酰胺类化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺、丙基甲基丙烯酰胺；含磺酸基类化合物选自磺化苯乙烯、乙烯磺酸、木质素磺酸钠；无机化合物选自过硫酸钠、过硫酸胺、亚硫酸氢钠；所选用的水为去离子水；其制备方法为将含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、占无机物总量70％的无机化合物和水按比例混合依次加入，加热到50℃-90℃时，分别滴加占无机物总量30％的无机化合物和有机羧酸，反应搅拌1.5-3.5小时，保温1-4小时，即得产品，产品分子量范围为1500-3500，在反渗透膜实际水处理应用中加药量范围在3ppm-15ppm。
2.按照权利要求1所述的反渗透膜阻垢剂及其制备方法，其特征在于其组成各组分重量百分比为有机羧酸 15-55％含酰胺类化合物12-28％含磺酸基类化合物 2-8％无机化合物2-18％去离子水 余量所述的有机羧酸选自丙烯酸、马来酸；含酰胺类化合物选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺；含磺酸基类化合物选自磺化苯乙烯、乙烯磺酸；无机化合物选自过硫酸钠、过硫酸胺；所选用的水为去离子水；其制备方法为将含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、占无机物总量70％的无机化合物和水按比例混合依次加入，加热到55℃-85℃时，分别滴加占无机物总量30％的无机化合物和有机羧酸，反应搅拌2-3小时，保温2-3小时，即得产品，产品分子量范围为2000-3000，在实际应用中加药量范围在5ppm-12ppm。
全文摘要
本发明为一种反渗透膜阻垢剂及其制备方法，特征在于其组成包括有机羧酸、含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物、以及去离子水，其制备方法为将含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物和水按比例混合依次加入，加热到50℃－90℃时，分别滴加无机化合物和有机羧酸，反应搅拌1.5－3.5小时，保温1－4小时，即得产品，产品分子量范围为1500－3500，在反渗透膜实际水处理应用中加药量范围在3ppm－15ppm。
文档编号C02F5/14GK1970460SQ200610129670
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者陈军, 郑书忠, 黄占凯, 王超 申请人:天津化工研究设计院