本发明涉及阻垢剂技术领域，具体涉及一种网状结构无磷环保阻垢剂及其制备方法以及应用。
背景技术：
随着人们对水资源的越来越重视，越来越多的企业采用反渗透系统或纳滤系统进行中水回用以实现减少排放为了防止反渗透系统或者纳滤系统结垢，需要使用阻垢剂来对系统进行阻垢。然而，由于回用中水的水质比常规地表水或地下水要差得多，因此，这类水质对特别是一些垃圾渗滤液及印染废水的回用，预处理进膜之前的水体一般经过生化处理，微生物含量高，经生化处理后水的大分子有机物含量仍＞50mg/l，且膜进水硬度高、硫酸根高、金属氧化物含量高等特点。
然而，市场上现有反渗阻垢剂难以满足上述水质的渗透需求，特别是当使用含磷阻垢剂，反而加速了微生物的生长，增加了膜系统的微生物污染，一旦存在以上污染物，反渗透膜就极易污堵，且污堵后难以清洗，这就造成有的系统1～2个月就需要清洗一次，而有系统甚至半个月就得进行清洗，如此清洗频繁，需要耗费大量人力物力。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种网状结构无磷环保阻垢剂及其制备方法以及应用。
本发明提供的网状结构无磷环保阻垢剂，具有这样的特征，由包括以下组分的物质制备而成：聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸类物质、乙二胺四乙酸类物质、交联剂、含金属阳离子的可溶性无机碱以及水，其中，聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸类物质、乙二胺四乙酸类物质的质量比为1.5～2:3～4:1；水的质量为聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸类物质、乙二胺四乙酸类物质三者质量之和的1～1.5倍；交联剂的质量为水的质量的0.5～1％；含金属阳离子的可溶性无机碱在水中的浓度为0.5～1mol/l。
其中，上述聚天冬氨酸类物质选自聚天冬氨酸、聚天冬氨酸碱金属盐中的任意一种或几种的混合物。
优选地，上述聚天冬氨酸碱金属盐选自聚天冬氨酸钠、聚天冬氨酸钾、聚天冬氨酸镁、聚天冬氨酸锌中的任意一种或几种的混合物。
其中，上述乙二胺四乙酸类物质选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸碱金属盐中的任意一种或几种的混合物，
优选地，上述乙二胺四乙酸碱金属盐选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钾、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸锌钠、乙二胺四乙酸镁钠中的一种或几种的混合物。
优选地，上述含金属阳离子的可溶性无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾此二种水溶性的含金属阳离子的可溶性无机碱中的一种或二种的混合物。
优选地，上述交联剂为丙烯酸羟乙酯、三乙醇胺、三(2-氨乙基)氨中的任意一种。
优选地，上述聚天冬氨酸及其碱金属盐的分子量均不少于8000。
优选地，上述网状结构无磷环保阻垢剂，其特征在于，由包括以下组分的物质制备而成：聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠、丙烯酸羟乙酯、氢氧化钠以及水，其中，聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠的质量比为1.5～2:3～4:1；水的质量为聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠三者质量之和的1～1.5倍；丙烯酸羟乙酯的质量为水的质量的0.5～1％；氢氧化钠在水中的浓度为0.5～1mol/l。
本发明还提供上述网状结构无磷环保阻垢剂的制备方法，其特征在于：在反应釜中加入水、交联剂、含金属阳离子的可溶性无机碱，搅拌均匀；再将聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸类物质、乙二胺四乙酸类物质三者依次匀速滴加到反应釜中，即得到所述网状结构无磷环保阻垢剂。
在本发明的网状结构无磷环保阻垢剂的制备方法中，其特征在于：其中，反应釜的温度控制在40～50℃，聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸类物质、乙二胺四乙酸类物质三者的总滴加时间控制在2～3小时。
本发明还提供上述网状结构无磷环保阻垢剂的应用，其特征在于：网状结构无磷环保阻垢剂用于抑制硫酸盐、金属氧化物、碳酸盐、二氧化硅中任意一种或多种物质对反渗透膜的污堵，网状结构无磷环保阻垢剂的加药量为2～6ppm。
本发明的作用与效果：
聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸及其碱金属盐、乙二胺四乙酸及其阴离子盐具有阻垢、缓蚀作用，并且均是不含磷、无毒、易生物降解的有机化合物，属于绿色环保型原料。聚乙烯亚胺具有高附着性和高吸附性能，能够吸附和中和很多阴离子，而且对重金属离子具有吸附作用；聚天冬氨酸及其碱金属盐对可以破坏碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐的生长，使其不易成垢；乙二胺四乙酸能够有效溶解碳酸钙、硫酸钙等垢盐。
本发明研究发现该三种原料在交联剂与含金属阳离子的可溶性无机碱的水溶液中交联形成网状结构产物，能更好地抑制硫酸盐、碳酸盐、二氧化硅以及金属氧化物的沉积。
本发明中的网状结构无磷环保阻垢剂适用于冷水系统以及热水系统，不含磷，不会对水体造成二次污染，并且在高硬、高ph的条件下也具有良好的使用效果。
具体方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下例对本发明网状结构无磷环保阻垢剂及其制备方法以及应用作具体阐述。
<实施例一>
步骤1，按照质量比1.5：3：1称量聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠，并将该三种原料分别装入不同容器中。
步骤2，向反应釜中加入质量为步骤1称量的三种原料的质量之和的1.5倍的纯水，向纯水中加入交联剂丙烯酸羟乙酯，该交联剂的质量为纯水的质量的1％，向纯水中加入氢氧化钠，氢氧化钠在水中的浓度为0.8mol/l，搅拌均匀。
步骤3，控制反应釜的温度在40℃，将步骤1的三种原料按聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠的顺序依次匀速滴加到反应釜中，总滴加时间为2小时，使该三种原料充分发生交联反应，即得到网状结构无磷环保阻垢剂。
阻垢效果：使用本实施例中的网状结构的超支链反渗透阻垢剂2～6ppm，可有效防止碳酸盐(lsi≤3)、硫酸盐(≤15000mg/l)、金属氧化物(≤1mg/l)及二氧化硅(≤300mg/l)对反渗透膜的污堵；反渗透膜由原来的一个月甚至半个月就得清洗一次延长至二至三个月清洗一次。
<实施例二>
步骤1，按照质量比2：4：1称量聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠，并将该三种原料分别装入不同容器中。
步骤2，向反应釜中加入质量为步骤1称量的三种原料的质量之和的1倍的纯水，向纯水中加入交联剂三乙醇胺，该交联剂的质量为纯水的质量的1％，向纯水中加入氢氧化钠，氢氧化钠在水中的浓度为0.5mol/l，搅拌均匀。
步骤3，控制反应釜的温度在45℃，将步骤1的三种原料按聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠的顺序依次匀速滴加到反应釜中，总滴加时间为3小时，使该三种原料充分发生交联反应，即得到网状结构无磷环保阻垢剂。
阻垢效果：使用本实施例中的网状结构的超支链反渗透阻垢剂2～6ppm，可有效防止碳酸盐(lsi≤3)、硫酸盐(≤15000mg/l)、金属氧化物(≤1mg/l)及二氧化硅(≤300mg/l)对反渗透膜的污堵；反渗透膜由原来的一个月甚至半个月就得清洗一次延长至二至三个月清洗一次。
<实施例三>
步骤1，按照质量比2：3：1称量聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠，并将该三种原料分别装入不同容器中。
步骤2，向反应釜中加入质量为步骤1称量的三种原料的质量之和的1.2倍的纯水，向纯水中加入交联剂三(2-氨乙基)氨，该交联剂的质量为纯水的质量的0.8％，向纯水中加入氢氧化钠，氢氧化钠在水中的浓度为1mol/l，搅拌均匀。
步骤3，控制反应釜的温度在50℃，将步骤1的三种原料按聚乙烯亚胺、聚天冬胺酸钠、乙二胺四乙酸四钠的顺序依次匀速滴加到反应釜中，总滴加时间为2.5小时，使该三种原料充分发生交联反应，即得到网状结构无磷环保阻垢剂。
阻垢效果：使用本实施例中的网状结构的超支链反渗透阻垢剂2～6ppm，可有效防止碳酸盐(lsi≤3)、硫酸盐(≤15000mg/l)、金属氧化物(≤1mg/l)及二氧化硅(≤300mg/l)对反渗透膜的污堵；反渗透膜由原来的一个月甚至半个月就得清洗一次延长至二至三个月清洗一次。
<实施例四>
步骤1，按照质量比1.5：4：1称量聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸、乙二胺四乙酸，并将该三种原料分别装入不同容器中。
步骤2，向反应釜中加入质量为步骤1称量的三种原料的质量之和的1倍的纯水，向纯水中加入交联剂丙烯酸羟乙酯，该交联剂的质量为纯水的质量的0.5％，向纯水中加入氢氧化钠，氢氧化钠在水中的浓度为0.5mol/l，搅拌均匀。
步骤3，控制反应釜的温度在40℃，将步骤1的三种原料按聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸、乙二胺四乙酸的顺序依次匀速滴加到反应釜中，总滴加时间为2.4小时，使该三种原料充分发生交联反应，即得到网状结构无磷环保阻垢剂。
阻垢效果：使用本实施例中的网状结构的超支链反渗透阻垢剂2～6ppm，可有效防止碳酸盐(lsi≤3)、硫酸盐(≤15000mg/l)、金属氧化物(≤1mg/l)及二氧化硅(≤300mg/l)对反渗透膜的污堵；反渗透膜由原来的一个月甚至半个月就得清洗一次延长至二至三个月清洗一次。
<实施例五>
步骤1，按照质量比2：3.5：1称量聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸钾、乙二胺四乙酸二钾，并将该三种原料分别装入不同容器中。
步骤2，向反应釜中加入质量为步骤1称量的三种原料的质量之和的1倍的纯水，向纯水中加入交联剂三乙醇胺，该交联剂的质量为纯水的质量的0.6％，向纯水中加入氢氧化钾，氢氧化钾在水中的浓度为1mol/l，搅拌均匀。
步骤3，控制反应釜的温度在50℃，将步骤1的三种原料按聚乙烯亚胺、聚天冬氨酸钾、乙二胺四乙酸二钾的顺序依次匀速滴加到反应釜中，总滴加时间为2.8小时，使该三种原料充分发生交联反应，即得到网状结构无磷环保阻垢剂。
阻垢效果：使用本实施例中的网状结构的超支链反渗透阻垢剂2～6ppm，可有效防止碳酸盐(lsi≤3)、硫酸盐(≤15000mg/l)、金属氧化物(≤1mg/l)及二氧化硅(≤300mg/l)对反渗透膜的污堵；反渗透膜由原来的一个月甚至半个月就得清洗一次延长至二至三个月清洗一次。