一种海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂及其制备方法，属于水处理剂 制备及应用范畴，适用于海水淡化膜、油田、循环水系统等应用领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国海洋强国和国家海洋战略的实施，反渗透海水淡化技术是解决沿海地区 和海岛地区用水的关键技术，也是解决水资源短缺的根本途径之一。然而，反渗透膜表面极 易生成Ca 3(P04)2、CaC03、0&30 4等沉积物，导致系统供水压力和清洗频率增加，出水量和脱 盐率下降，甚至使膜元件提前报废。因此，寻找高效环保的海水淡化膜用水处理剂越来越重 要。
[0003] 近年来，国内外使用的水处理剂主要有聚合物类含磷水处理剂，对海水淡化膜系 统中的常见垢均能达到良好的处理效果，含磷水处理剂能有效抑制磷酸钙、碳酸钙沉淀，但 含磷组分会向微生物提供营养源，加剧对系统内的微生物污染，还会产生磷酸盐垢在膜上 的沉积现象。聚羧酸类高效水处理剂如聚丙烯酸、聚马来酸酐等聚合物虽然阻垢性能良好， 但聚丙烯酸在铁和重金属离子存在时，稳定性下降。中国专利CN200910117136.X公开了聚 马来酸酐水处理剂及其制备方法，但该水处理剂在有氯存在的高碱度海水中需要增加投药 量。公开号为US20140319067的美国专利则公开了美国PWT公司针对现有反渗透水处理 剂的缺陷设计了 Dendrimer树枝状聚合物，其纳污阻垢效果明显提高了且具有很好的稳定 性。目前，海水淡化专用水处理技术主要被国外公司所垄断。因此，本发明的目的在于提供 一种不增加排水中的磷浓度，对海水中的钙垢具有高效的抑制作用及良好的分散铁性能， 且具有良好化学稳定性的海水淡化膜用环保型水处理剂。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明的目的是提供一种海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂及其制备 方法，该水处理剂无磷、可生物降解，具有优异的阻Ca 3 (PO4)2垢、CaCO 3垢、CaSO 4垢效果，同 时具有良好的分散铁性能。
[0005] 技术方案：一种海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂是以氨基酸封端聚醚单体与丙 烯磺酸钠进行自由基共聚而得，其结构通式为：
[0006]
[0007] 其中：R为_012011、-〇101013或-〇1201 20)011;聚合度叉为1~5000，聚合度7为1~ 5000,重复单元数m为1~100。
[0008] 上述海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂的制备方法为：
[0009] 在队气氛、室温下，以烯丙氧基聚乙二醇单醚的质量计，将烯丙氧基聚乙二醇单醚 和0. 05~5倍烯丙氧基聚乙二醇单醚质量的氨基酸加入反应釜中混匀，再加入0. 001~ 0. 05倍稀丙氧基聚乙二醇单醚质量的醋化催化剂，用10~15wt%盐酸调节pH为2~5， 80~150°C反应1~10h，得氨基酸封端聚醚单体，将反应温度调至50~95°C后，将0. 2~ 5倍烯丙氧基聚乙二醇单醚质量的丙烯磺酸钠、0. 1~5倍烯丙氧基聚乙二醇单醚质量的蒸 馏水加入反应釜中，以均匀的速度滴加0. 01~0. 5倍烯丙氧基聚乙二醇单醚质量的无机引 发剂，该无机引发剂浓度为质量百分浓度为〇. 5~15wt %的水溶液，1~3h滴完，滴完后继 续反应1~l〇h，降至室温，得固含量为20~60wt%的海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂。
[0010] 上述制备方法中所述的氨基酸为丝氨酸、苏氨酸或谷氨酸中的一种；所述的酯化 催化剂为4-二甲氨基吡啶、N，N-二甲基甲酰胺或对甲基苯磺酸中的一种；所述的无机引发 剂为过硫酸钠、过硫酸钾或偏重亚磺酸钠中的一种。
[0011] 本发明采用氨基酸对烯丙氧基聚乙二醇单醚进行绿色封端制备了新型氨基酸封 端聚醚单体，进而与丙烯磺酸钠进行自由基共聚制备了一种可生物降解的海水淡化膜用环 保型聚醚水处理剂。既保留了烯丙氧基聚乙二醇单醚的化学稳定性，又改良了烯丙氧基聚 乙二醇单醚的降解性，对于抑制Ca 3 (PO4) 2垢、CaCO 3垢、CaSO 4垢效果显著，同时具有良好的 分散铁性能。
[0012] 有益效果：本发明的海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂具有以下优异性能：
[0013] (1)该水处理剂不含磷，采用安全廉价的水作为反应溶剂，反应过程采用"一锅煮" 的方式，无需分离，实现原子经济反应。氨基酸结构引入使其具有更好的生物降解性，是一 种新型的绿色环保水处理剂。
[0014] (2)该水处理剂结构中含有亲水性强的聚乙二醇链段，分散性能优良的磺酸基团 以及能与钙离子螯合的羟基或者羧基基团，同时S与N元素能与水中的氢形成氢键，故该水 处理剂的钙离子容忍度大大提高，在海水淡化膜系统高硬度、高氯离子浓度水质中具有优 异的阻垢效果和分散铁性能。
[0015] (3)该水处理剂配伍性好，可与有机磷酸盐、锌盐等水处理剂复配使用，也可单独 使用。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的一种海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂是以氨基酸封端聚醚单体与丙 烯磺酸钠进行自由基共聚而得，其结构通式为：
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[0018] 其中：R 为-CH20H、-CHOHCH3或-CH 2CH2C00H ;
[0019] 聚合度X为1~5000,聚合度y为1~5000,重复单元数m为1~100。
[0020] 实施例1 :在队气氛、室温下，将80g烯丙氧基聚乙二醇单醚、20g丝氨酸和0. 3g 4-二甲氨基吡啶加入反应釜中混匀，用IOwt %盐酸调节pH为2. 5,升温至70°C反应2. 5h， 再称取30g丙烯磺酸钠和400g蒸馏水加入反应釜中混匀，升温至75°C后，滴加50g 4wt% 的过硫酸钠水溶液，滴加完毕后，继续在75°C下反应3h，降至室温后，得固含量为22. 7wt% 的深黄色粘稠状透明海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂。
[0021] 所得海水淡化膜用环保型聚醚水处理剂在投加量为8mg/L时，对Ca3(PO 4)2阻垢 率可达92. 5 %，对CaCO^垢率为89. 7 %，对CaSO 4阻垢率为93. 6 %，表征分散铁性能的含 Fe (III)溶液的透光率为26. 8 %。
[0022] 实施例2 :在队气氛、室温下，将80g烯丙氧基聚乙二醇单醚、30g苏氨酸和0. 5g N，N-二甲基甲酰胺加入反应釜中混匀，用IOwt %盐酸调节pH为3，升温至75°C反应3h，再 称取42g丙烯磺酸钠和250g蒸馏水加入反应釜中混勾，升温至80°