一种碱性低磷反渗透膜阻垢剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及一种阻垢剂，具体涉及一种碱性低磷反渗透膜 阻垢剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，反渗透技术已经在化工、医药、食品等行业的脱盐、超纯水制备、污水处理以 及各种分离提纯过程中得到日益广泛的应用。反渗透技术是对含盐水施以外界推动力以 克服渗透压而使水分子通过膜的逆向渗透过程。经过反渗透处理后，可除去水中99%的盐 分及二氧化硅，并能除去水中99. 5%的钙、镁。然而，反渗透装置的浓水极易受到颗粒、胶体 和难溶盐的污染，包括细菌、淤泥、胶体硅、铁腐蚀产物等，除盐水系统预处理部分所用的药 品如聚合铝和三氯化铁或阳离子聚电解质，如在膜表面生成CaC0 3、Ca3 (PO4) 2、CaS04、BaS04、 SrSO4、金属氧化物、硅酸化合物等沉积物，导致系统供水压力和清洗频率增加，出水量或脱 盐率下降，甚至使膜元件提前报废，因此，反渗透膜用阻垢剂的开发一直是研究与开发的热 点。
[0003] 国内外反渗透膜阻垢剂主要为有机磷酸盐、聚羧酸盐或丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯 磺酸类物质等多元共聚物以及其它的复合物。发明专利CN1864826A公开了一种反渗透 膜用阻垢剂，它包括有机膦酸化合物、木质素、聚马来酸或酐、膦羧酸和水等组成，使用简 单，适用于各种类型的反渗透膜。发明专利CN1970460A公开了一种反渗透膜阻垢剂及其 制备方法，它包括有机羧酸、含酰胺类化合物、含磺酸基类化合物、无机化合物、以及去离 子水等，重点解决反渗透膜上碳酸钙易于沉积的问题。发明专利CN101138705A公开了一 种反渗透膜用阻垢剂及其制备方法，它包括无磷酸羧酸类阻垢分散剂、无磷丙烯酸多元共 聚物、低磷磷羧酸及纯净水，可用于反渗透、超滤、纳滤等各种膜水处理系统。发明专利 CN101254413A公开了一种反渗透膜的缓蚀阻垢剂及其制备方法，用于提高阻垢剂的效能和 降低成本，它的构成中包括基本组成和助剂，基本组成由羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸钠、水 解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸等，它是一种无磷非氮的绿色环保型多元阻垢缓蚀剂，对水中 的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅钙有良好的阻垢分散性能，阻垢率达85%。发明专利 CN101554565A公开了一种无磷反渗透膜阻垢剂及其制备方法，它包括AL-one 50-90%，磺 酸盐共聚物5-20%，pH值调节剂0. 5-1. 5%，其余为去离子水，它能在较宽的给水pH范围内使 用，可消除膜系统生物污染和细菌超标的隐患，避免磷酸盐沉淀污染和对环境水源的污染。
[0004] 目前市场上大多为含磷类反渗透膜阻垢剂，不可避免的将产生膜系统生物污染和 细菌超标的隐患，且使用含磷阻垢剂将产生对环境水源的污染。虽有部分完全无磷产品，但 都存在生产成本高，阻垢效率低等缺点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的存在的不足，提供一种碱性低磷反渗透膜阻垢 剂。
[0006] 本发明还提供了上述碱性低磷反渗透膜阻垢剂的制备方法。
[0007] 本发明目的通过以下技术方案实现： 本发明涉及的一种碱性低磷反渗透膜阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 乙二胺四亚甲基膦酸钠（EDTMPS) 15?50%， 丙烯酸树脂（PAA) 10?40%，分子量为1800?2200， 富马酸二甲酯 5?20%， 氧化石墨烯水分散液 2?8%，浓度为0. 5?2mg/ml， PH值调节剂 20?50%。
[0008] 上述碱性低磷反渗透膜阻垢剂，优选以下质量百分含量的组分： EDTMPS 20 ?40%， PAA 20?30%，分子量为1800?2200， 富马酸二甲酯 8?10%， 氧化石墨烯水分散液 3?5%，浓度为1. 5?2mg/ml， PH值调节剂 25?40%。
[0009] 所述的PH调节剂为弱碱性溶液，如碳酸氢钠、硼砂或碳酸钠的水溶液等，优选质 量分数10?15%的硼砂水溶液。
[0010] 本发明碱性低磷反渗透膜阻垢剂，其PH值范围为9?11。
[0011] 上述本发明所述的碱性低磷反渗透膜阻垢剂的制备方法，其特征是步骤为：称取 规定量的EDTMPS、PAA、富马酸二甲酯和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，在室温下搅 拌1. 5?2. 0h，混合均匀，用PH值调节剂调节pH值为9?11，超声处理15?20min，然后 将物料加热到75?85°C，趁热过滤，滤液降温，即为本发明碱性低磷反渗透膜阻垢剂。
[0012] 本发明碱性低磷反渗透膜阻垢剂，使用时采用连续投加的方式，与反渗透膜进水 均勻混合；使用浓度为5?20mg/L，优选8?10mg/L。
[0013] 富马酸二甲酯，具有低毒高效、广谱抗菌、安全、化学稳定性好、作用时间长、适用 的PH值范围宽等特点，能抑制多种霉菌、酵母菌及细菌，并且具有抗真菌的能力，它的毒性 很低，进入人体后很快变成人体正常的新陈代谢成分富马酸，所以安全性极高。它具有很强 的生物活性，而且有升华性，因此具有接触杀菌和熏蒸杀菌的双重作用，它耐热性能好，使 用的pH值范围宽。
[0014] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制备而得，不会发生沉淀。氧化石墨烯为 一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长 久以来被视为亲水性物质，其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石 墨烯实际上具有两亲性，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能 量。氧化石墨烯与碳纳米管结构相似，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，其比表面 积可达2600平方米/克，其表面大量的活性基团如羧基、羰基、羟基、环氧基等，为污染物尤 其是重金属的吸附提供充足的活性位点，可实现污染物的痕量消除。
[0015] 乙二胺四亚甲基膦酸钠，即EDTMPS，具有缓蚀率高，能与水混溶，无毒无污染，化学 稳定性及耐温性好，在200°C下仍有良好的阻垢效果等优点。EDTMPS在水溶液中能离解成 8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散 地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏，对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。
[0016] EDTMPS与PAA、富马酸二甲酯和氧化石墨烯水分散液复配，得到的碱性低磷反 渗透膜阻垢剂，能够在较宽的给水pH范围内使用，能有效地控制CaC0 3、Ca3 (PO4)2、CaS04、 BaS04、SrS04、SiO2等沉积垢物，同时具有抗菌防霉缓蚀的优点。其中富马酸二甲酯的作用 是：杀菌防霉抗真菌，消除膜系统生物污染和细菌超标的隐患；氧化石墨烯水分散液的作 用是：分散性好，与EDTMPS、PAA和富马酸二甲酯兼容，复配后稳定性好，可长时间贮存，同 时具有很好的吸附性，可痕量消除污染物，用于循环冷却水等系统时，可吸附在金属表面形 成一层很薄的膜，保护金属免受大气及有害介质的腐蚀。
[0017] 本发明以EDTMPS为主要成分，同时添加 PAA、富马酸二甲酯和氧化石墨烯水分散 液，得到一种碱性低磷反渗透阻垢产品，与常规的含磷类阻垢分散剂相比，可减轻膜系统生 物污染和细菌超标的隐患，避免磷酸盐沉淀污染和对环境水源的污染，同时本产品生产工 艺简单，无"三废"排放，成本可控，价格适中，适用于各类反渗透膜阻垢分散。本发明阻垢 剂可有效实现污染物物理吸附和化学吸附的协同作用，同时，还兼具优良的缓蚀、灭菌、防 霉效果。
[0018] 与现有技术相比，本发明碱性低磷反渗透膜阻垢剂及制备方法的有益效果为： (1)能有效防止膜面结垢，同时兼具优良的缓蚀、灭菌、防霉效果，减轻膜系统生物污染 和细菌超标的隐患，避免磷酸盐沉淀污染和对环境水源的污染。
[0019] (2)能够在较宽的给水pH范围内使用，稳定性好，可长时间贮存，同时具有很好的 吸附性，可痕量消除污染物。
[0020] (3)生产工艺简单，无"三废"排放，生物降解性能好、无毒、无污染、无腐蚀性，加药 量少，对环境友好。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例和对比例将有助于本领 域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员， 在不脱离本发明构思的前提下做出的改进，都属于本发明的保护范围。
[0022] 本发明实施例所用丙烯酸树脂（PAA)分子量为1800?2200 ;所用氧化石墨烯水分 散液为南京先丰纳米材料科技有限公司生产，浓度为I. 5mg/ml。
[0023] 实施例1 本实施例碱性低磷反渗透膜阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： EDTM