专利名称：环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种膜系统法水处理中的阻垢缓蚀剂，特别涉及一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法。
背景技术：
水处理工艺的后端精处理，一般采用膜处理，如超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等，利用无机、有机或生物膜来处理污水的方法是现在常用的水处理方法，这种方法由于膜本身含污染物少，所以二次污染性低，几乎适用于全部的污水处理。随着水处理技术的不断推进， 反渗透膜、纳滤膜和超滤膜等在净水处理、污水回用领域的应用已经逐渐普及，膜系统的污堵是其正常运行的最大障碍，其中为防止膜系统结垢的阻垢分散剂就是其中最重要的药剂之一。目前国内常用的阻垢药剂很多采用全有机膦水处理剂，包括羟基亚乙基二膦酸盐、乙二胺四亚甲基膦酸盐、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸等， 它们和金属离子，如钙、镁、锌、铜等具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸钙、碳酸钙、硅酸镁等也有较好的去污化作用，但是这类阻垢剂含磷量高，而磷的存在和大量排放则将引起周围水域的富营养化，促进菌藻的滋长，造成二次污染，因此从长远发展趋势来看，膦系水处理剂的生产和应用必将受到限制。聚天冬氨酸是一种环境友好型水处理剂，它分子中不含磷，可完全生物降解，具有较好的阻垢分散性能，并已被证明有良好的缓蚀性能，但它本身的阻垢缓蚀效果无法达到市售水处理阻垢缓蚀剂的水平。聚天冬氨酸是一种带有羧酸侧链的聚合氨基酸，其最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水，所以被广泛应用为水处理的缓蚀剂。但是单独使用聚天冬氨酸对水的PH 要求较高，它发挥最好功效的PH是在10以上，而有些废水本身并不能达到10以上，所以处理效果一般，而如果先将废水的PH调高，可能会形成溶解度极低的沉淀，甚至会破坏膜结构。2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸是一种低磷的水处理缓蚀剂，在许多专利文献中的报道，使用效果一般。所以市场上需要一种可以无需调节水的酸碱度，又具有良好处理效果的复合型阻垢缓蚀剂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂，无需调节废水本身的酸碱度，成本较低、高效、低磷，降解产物无污染。本发明是通过以下的技术方案实现的一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和去离子水组成，按照质量百分比为聚天冬氨酸为25% 35%，2_磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10% 20%，去离子水为50% 60%混合制成。所述聚天冬氨酸的纯度在40% 55%之间。CN 102452726 A说明书2/4 页所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α-聚天冬氨酸的含量不低于65%。所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为 40% 55%。所述2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的浓度为5 15mg/L。所述环保低磷的复合阻垢缓蚀剂可以用于直接处理pH在7. 2 8. 8之间的废水。本发明的有益效果为(1)本发明将含磷较低，阻垢效果非常好的聚天冬氨酸和2-磷酸基丁烷_1，2， 4-三羧酸混合在一起，配置一种新型的复合阻垢缓蚀剂，阻垢效率达到98. 5%以上；(2)混合后的本发明可以在接近中性和弱酸性条件下直接处理废水，无需调节至高碱度或者升温条件，极大的降低了成本。(3)本发明成本低廉，高效，低磷，可以部分生物降解，在有效阻垢的同时，达到良好的缓蚀效果。
具体实施例方式以下结合实施例，对本发明做进一步说明。实施例1采用生物膜系统处理pH在7. 2左右的废水，钙含量500mg/L左右、镁含量300mg/ L左右、铜含量350mg/L左右、铁含量250mg/L左右。配置复合阻垢缓蚀剂lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末25Kg，所述聚天冬氨酸全部为α -聚天冬氨酸，纯度含量为40%;2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液20Kg，浓度为5mg/L ；去离子水55Kg。上述溶液混合均勻后，缓缓滴入pH在7. 2左右的废水，搅拌进行处理。对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试(1)阻垢作用成分分析在生物膜上形成螯合钙450mg/L，螯合镁280mg/L，螯合铜 320mg/L，螯合铁220mg/L ；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀IOOmg ；(2)缓蚀作用成分分析形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析钙、镁、铜和铁离子的含量均小于5mg/L，磷含量低于5mg/L。本实施例处理后的废水pH在7. 2左右，阻垢缓释效率达到98. 5%实施例2采用生物膜系统处理pH在7. 8左右的废水，钙含量800mg/L左右、镁含量300mg/ L左右、铜含量500mg/L左右、铁含量350mg/L左右。配置复合阻垢缓蚀剂lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末35Kg，所述聚天冬氨酸全部为α -聚天冬氨酸，纯度含量为55%;2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液15Kg，浓度为15mg/L ；去离子水50Kg。上述溶液混合均勻后，缓缓滴入pH在7 8左右的废水，搅拌进行处理。
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对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试(1)阻垢作用成分分析在生物膜上形成螯合钙780mg/L，螯合镁285mg/L，螯合铜 420mg/L，螯合铁340mg/L ；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀85mg ；(2)缓蚀作用成分分析形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。对经过处理后的废水取样进行分析钙、镁、铜和铁离子的含量均小于6. 8mg/L, 磷含量低于8mg/L。本实施例处理后的废水pH在7. 5左右，阻垢缓释效率达到99%。实施例3采用生物膜系统处理pH在8. 3左右的废水，钙含量600mg/L左右、镁含量500mg/ L左右、铜含量250mg/L左右、铁含量35. Omg/L左右。配置复合阻垢缓蚀剂lOOKg，其中聚天冬氨酸粉末30Kg，所述聚天冬氨酸为α -聚天冬氨酸和β -聚天冬氨酸的混合物，其中α-聚天冬氨酸含量为65%，聚天冬氨酸的总纯度含量为48% ；2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液15Kg，浓度为10mg/L ；去离子水55Kg。上述溶液混合均勻后，缓缓滴入pH在8. 3左右的废水，搅拌进行处理。对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试(1)阻垢作用成分分析在生物膜上形成螯合钙580mg/L，螯合镁460mg/L，螯合铜 245mg/L，螯合铁335mg/L ；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀95mg ；(2)缓蚀作用成分分析形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。对经过处理后的废水取样进行分析钙、镁、铜和铁离子的含量均小于2mg/L，磷含量低于3mg/L。本实施例处理后的废水pH在7. 8左右，阻垢缓释效率达到99. 5%。实施例4采用生物膜系统处理pH在8. 8左右的废水，钙含量750mg/L左右、镁含量400mg/ L左右、铜含量550mg/L左右、铁含量280mg/L左右。配置复合阻垢缓蚀剂lOOKg，其中聚天冬氨酸钠盐粉末30Kg，所述聚天冬氨酸钠盐全部为α -聚天冬氨酸钠盐，其中α-聚天冬氨酸含量为80%，聚天冬氨酸的总纯度含量为45% ；2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸溶液10Kg，浓度为15mg/L ；去离子水60Kg。上述溶液混合均勻后，缓缓滴入pH在8. 8左右的废水，搅拌进行处理。对经过处理后的废水经过生物膜的效果进行成分分析测试(1)阻垢作用成分分析在生物膜上形成螯合钙720mg/L，螯合镁390mg/L，螯合铜 520mg/L，螯合铁265mg/L ；上述金属离子的混合氢氧化物沉淀80mg ；(2)缓蚀作用成分分析形成有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉的配合物。
对经过处理后的废水取样进行分析钙、镁、铜和铁离子的含量均小于5mg/L，磷含量低于5mg/L。本实施例处理后的废水pH在7. 8左右，阻垢缓释效率达到99. 9%。通过上述实施例可以看出，本发明的复合阻垢缓蚀效果均达到98%以上，并且处理前和处理后的废水PH均属于中性或者低碱性，无需通过酸碱调节pH，减少废水中不必要无机物的含量，不会二次污染废水，达到国家二级排放标准。
权利要求
1.一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1， 2，4_三羧酸和去离子水组成，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸为25% 35%， 2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10% 20%，去离子水为50% 60%混合制成。
2.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸的纯度在40% 55%之间。
3.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸可以是α-聚天冬氨酸或者是α-聚天冬氨酸和β-聚天冬氨酸两者的混合物，其中混合的聚天冬氨酸中，α “聚天冬氨酸的含量不低于65%。
4.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述聚天冬氨酸还可以选用聚天冬氨酸钠盐，所述聚天冬氨酸钠盐的纯度为40% 55%。
5.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的浓度为5 15mg/L。
6.如权利要求1所述的环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于所述环保低磷的复合阻垢缓蚀剂可以用于直接处理pH在7. 2 8. 8之间的废水。
全文摘要
本发明公开了一种环保低磷的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，包括聚天冬氨酸、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和去离子水组成，其特征在于按照质量百分比为聚天冬氨酸为25％～35％，2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸为10％～20％，去离子水为50％～60％混合制成。本发明是膜法水处理中的阻垢缓蚀剂，可以配合多种膜处理方法进行污水处理，成本较低，低磷，对钙、镁、锌和铜水阻垢处理效果良好，并且对环境和膜系统不会造成二次污染。
文档编号C02F5/14GK102452726SQ20101051906
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者夏志先, 沈剑 申请人:上海丰信环保科技有限公司