用aa-amps共聚物抑制膜系统中垢形成和沉积的方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2009年9月4日，申请号为200980134665.9，发明名称为"用AA-AMPS共聚物抑制膜系统中垢形成和沉积的方法"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及抑制抑制膜系统中垢形成和沉积的方法。
【背景技术】
[0003] 纳滤(NF)、反渗透(R0)、电渗析(ED)、电脱离子(EDI)和膜蒸馏(MD)膜工艺已用于 处理淡咸水(地下水和地表水）、海水和处理后的废水。在浓缩过程中，超出了低可溶性盐的 溶解限度，导致垢在膜表面和系统中形成，这些盐例如丐、钡、镁和锶的硫酸盐;钙、镁、钡 的碳酸盐；和钙的磷酸盐。膜积垢导致穿过该膜的渗透流量的损失，增加了通过该膜的盐 (除了MD中），并增加了跨越膜部件的压降。全部这些因素导致运行上述工艺的费用更高和 穿过这些膜系统的水产量的损失。
[0004] 抗垢剂被成功地单独用于或将与pH调节联合用于（在碳酸盐和磷酸盐垢的情况 中）抑制垢形成。用作如NF和R0工艺中的大部分商用抗垢剂为聚丙烯酸酯、有机膦酸酯、丙 烯酰胺共聚物和/或它们的共混物。由于对含磷材料越来越严格的规定，需要不含磷的抗垢 剂。聚丙烯酸酯类抗垢剂仅对一些水中的化学成分起作用，而对其他成分效果不好，特别是 含铁的那些成分。所以，对于即、如40』01和1?工艺，需要开发不含磷的抗垢剂。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种抑制穿过膜系统的进料流形成和沉积垢的方法，包括步骤：（a) 控制所述进料流的pH在约7.0至约8.2的范围内；（b)当所述膜系统是R0系统、NF系统、ED系 统、EDI系统或其组合时，可选地控制所述进料流的温度在约5°C至约40°C的范围内；（c)当 所述膜系统是MD系统时，可选地控制所述进料流的温度在约40°C至约80°C的范围内；和(d) 向所述进料流中加入有效量的抑垢剂，所述抑垢剂包括AA-AMPS共聚物。
[0006]本发明还提供了一种抑制穿过膜系统的进料流形成和沉积碳酸钙垢的方法，包括 步骤：（a)控制所述进料流的pH在约7.0至约8.2的范围内；（b)当所述膜系统是R0系统、NF系 统、ED系统、EDI系统或其组合时，可选地控制所述进料流的温度在约5°C至约40°C的范围 内；（c)当所述膜系统是MD系统时，可选地控制所述进料流的温度在约40°C至约80°C的范围 内；和⑷向所述进料流中加入有效量的抑垢剂，所述抑垢剂包括AA-AMPS共聚物。
【附图说明】
[0007] 图1示出了在罐试验中，产品A、产品B、产品C和产品D的垢抑制。
[0008] 图2示出了在罐试验中，在铁存在下产品A的效力。产品A在存在lppmFe3+、0.5ppm Fe3+和无Fe3+的情况下检测。
[0009]图3示出了在罐试验中，在两种不同温度下(不含铁)产品A的效力。产品A在12°C和 25°C下检测。
[001 0]图4示出了产品A减轻R0积垢。
[0011 ]图5示出了产品A减轻R0积垢。
【具体实施方式】 [0012]定义:
[0013] "膜系统"是指包含R0系统和/或NF系统和/或ED系统和/或MD系统和/或EDI系统或 其组合的膜系统。存在本领域普通技术人员应了解的膜系统的各种部件，例如特定类型的 膜或膜的组合;进料流;浓缩物流;渗透物流;促进流转运的一个或多个装置;它们的组合， 以及本领域普通技术人员知晓的其他系统部件。被分离/过滤的目的流能够来自各种来源， 而且本领域普通技术人员能够了解是否特定的膜系统能够使进入其部件的目的流实现所 需的分离/过滤。
[0014] AA:丙烯酸
[0015] AMPS :2_丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸
[0016] R0:反渗透。
[0017] R0系统:包含至少一个反渗透膜的膜系统；
[0018] NF:纳滤
[0019] NF系统:包含至少一个纳滤膜的膜系统。
[0020] ED:电渗析或反向电渗析。
[0021] ED系统:包含至少一个能够进行电渗析或反向电渗析的装置的膜系统。
[0022] MD:膜蒸馏。
[0023] MD系统:包含至少一个能够进行膜蒸馏的装置的膜系统。
[0024] EDI:电脱离子。
[0025] EDI系统:包含至少一个能够进行电脱离子的装置的膜系统。
[0026]优选实施方式:
[0027]如上所述，本发明提供了一种抑制穿过膜系统的进料流形成和沉积垢的方法。在 一个实施方式中，垢由碳酸钙组成。在另一个实施方式中，垢不包括硫酸钙、磷酸钙、氟化钙 和/或硫酸钡。
[0028]在另一个实施方式中，抑垢剂不包括一种或多种磷化合物。
[0029]在另一个实施方式中，抑垢剂不包括三元共聚物。
[0030] 在另一个实施方式中，抑垢剂具有AA和AMPS共聚单体之间为2:98至98:2的摩尔 比。
[0031]在另一个实施方式中，AA和AMPS的共聚单体可以是酸形式或盐形式。
[0032]在另一个实施方式中，AA和AMPS盐的反离子是Na+、K+或NH4+离子。
[0033] 在另一个实施方式中，共聚物具有约1,000道尔顿至约100,000道尔顿的重均分子 量。
[0034]可以加入各种量的抑垢剂化学品来减轻/最小化垢形成和/或沉积。本领域普通技 术人员应能够基于膜系统的类型来减少抑垢剂的量，包括但不限于进料流的预分析和垢类 型的鉴定。在决定应向特定膜系统加入多少化学品时，可以认为本领域普通技术人员了解 其他因素，该决定无需过度实验即可进行。
[0035]在一个实施方式中，基于聚合物活性成分，抑垢剂的有效量为约O.Olppm至约 30ppm〇
[0036]在另一个实施方式中，抑垢剂的有效量基于来自所述膜系统的进料流和/或排出 物流的硬度来确定。
[0037]在另一个实施方式中，抑垢剂的有效量基于来自所述膜系统的进料流和/或排出 物流的朗格利尔(Lange1iar)饱和系数(LSI)来确定。LSI分析为垢抑制和膜系统领域中所 公知。
[0038]在另一个实施方式中，所述抑制剂的有效量通过测定收集自膜系统的进料/排出 物的水样品的浊度来确定。
[0039]进料流的含量和进料流的类型可为各种类型。
[0040]在另一个实施方式中，铁[Fe3+]存在于所述进料流中。
[0041]在另一