一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂，其活性成分为季铵盐类阳离子表面活性剂，特别是采用十六烷基三甲基溴化铵35-98份，pH调整剂2-5份、络合稳定剂0-35份、增溶剂0-25份组成的碱性清洗剂。本发明的碱性清洗剂可单独使用，使用效果好；也可作辅助碱性试剂的辅助试剂，所需剂量小，配合常规试剂使用，可有效增强清洗效果大，具有明显的协同增效作用；针对有机类污染，反应速率快，清洁程度深，比同类清洗试剂清洗时间短和去除效果显著，尤其适合于清洗重度污染膜。
【专利说明】—种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂及应用
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及分离膜的清洗剂，更具体地，本发明涉及一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂的制备及应用。
【【背景技术】】
[0002]膜的污染和劣化是制约膜技术发展的重要因素，而膜清洗(包括物理清洗及化学清洗)是解决的主要手段，是膜技术发展的主要研究方向之一。
[0003]膜在长时间运行过程中，随着污染物在膜表面沉积及浓差极化现象，膜通量会出现不同程度的下降，主要污染物包括生物、有机物、胶体、悬浮颗粒以及垢盐，此时需要对膜进行反复清洗，使膜的各项性能指标尽量恢复如初，以尽量延长膜的使用寿命，相对减少投入。
[0004]通常，在膜运行过程中，使用者会周期性地进行物理清洗，主要是利用机械作用，比如正、反冲洗与浸泡、气液混合冲洗等。物理清洗方式能使膜的透水性快速、短期内得到一定程度的恢复，但经过短期运行，膜的通量会再次下降，因此，物理清洗只能作为抑制膜污染增长的一种手段 ，不能使膜通量得到完全的恢复。
[0005]化学清洗是针对膜污染物的类型采用化学药剂的清洗方式，选择合适的清洗药剂，对膜通量的恢复与膜污染的消除起到决定性的作用。由于膜的污染通常不是一种单一污染，而是有机和无机形成的综合污染，其中一类污染物质占主要作用。
[0006]常规化学清洗试剂主要有效成分如次氯酸钠、氢氧化钠、双氧水、柠檬酸、草酸、盐酸等，对于金属离子、无机盐及无机垢类污染，一般只要清洗剂的酸性大到一定pH值，或通过络合作用基本都能实现有效清洗，但对于有机类污染，除细菌、微生物污染一般较易去除外，其他难降解的有机类对膜造成的污染都较难去除，或者说清洗条件苛刻的情况下才能有效清洗，如需使用几种试剂联合清洗、延长浸泡反洗时间、升高温度。
[0007]针对这些情况，需要一种能快速起反应、清洗周期短、膜通量恢复率高、达到深度清洗的膜清洗试剂。
[0008]对此，本发明提出一种碱性膜清洗试剂，能够高效、快速、便捷、深度地清洗污染膜，还能作为某些试剂的清洗助剂，产生协同效果，发挥最大的清洗效果。
【
【发明内容】
】
[0009][要解决的技术问题]
[0010]本发明的目的是提供一种使用量小、使用方便的碱性清洗剂。
[0011][技术方案]
[0012]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0013]本发明涉及一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂，所述清洗剂的活性成分为季铵盐类阳离子表面活性剂。
[0014]在本发明中，所述季铵盐类阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化胺。
[0015]根据上述碱性清洗剂的一种优选实施方式，所述碱性清洗剂以重量份计含有季铵 盐类阳离子表面活性剂35-98份、pH调整剂2-5份、络合稳定剂0_35份、增溶剂0_25份；
[0016]所述pH调整剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾及 其混合物；
[0017]所述络合稳定剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、EDTA或层状结晶二硅酸钠中的两 种或两种以上的混合物；
[0018]所述增溶剂选自甲苯磺酸、二甲苯磺酸和异丙苯磺酸的钠盐、钾盐、铵盐或改性聚 醚或烷芳基聚醚类等。
[0019]本发明还涉及上述碱性清洗剂在深度清洗分离膜时的应用，特别是将所述碱性清 洗剂用水稀释至质量浓度0.1_2%，将分离膜浸泡在经过稀释的碱性清洗剂中2-24h。
[0020]在本发明中，所述分离膜是中空纤维膜或板式膜结构的微滤膜或超滤膜。
[0021]在本发明中，所述分离膜是聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚乙 烯、聚丙烯或聚氯乙烯膜等。
[0022]下面将更详细地描述本发明的技术方案。
[0023]本发明涉及一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂，所述清洗剂的活性成分为季 铵盐类阳离子表面活性剂，特别选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二 烷基二甲基苄基氯化胺等(一般是由高级脂肪胺制得的季铵盐类阳离子表面活性剂)。
[0024]十六烷基三甲基溴化铵即CTMAB，是一种阳离子去污剂，又称西曲溴铵、溴棕三甲 基铵、溴烷铵。CAS号57-09-0，EINECS登录号200-311-3，结构式C16H33 (CH3) 3NBr，分子量 364.446。十六烷基三甲基溴化铵呈白色或浅黄色结晶体至粉末状，易溶于异丙醇，可溶于 水，震荡时产生大量泡沫，能与阳离子、非离子、两性表面活性剂有良好的配位性。具有优良 的渗透、柔化、乳化、抗静电、生物降解性及杀菌等性能，是市面上可购买获得产品，如上海 金山经纬化工有限公司销售的十六烷基三甲基溴化铵产品。
[0025]十二烷基三甲基氯化铵。别名月桂基三甲基氯化铵，CAS号111-00-5，无色或淡黄 色透明胶体，可溶于水和乙醇，与阳离子、非离子表面活性剂有良好的配伍性，忌与阴离子 表面活性剂配用，100°c以下稳定，不宜在120°c以上长时间加热。化学稳定性好，耐热、耐 光、乃压、耐强酸强碱。具有优良的渗透、乳化、杀菌性能。
[0026]根据上述碱性清洗剂的一种优选实施方式，所述碱性清洗剂以重量份计含有季铵 盐类阳离子表面活性剂35-98份、pH调整剂2-5份、络合稳定剂0_35份、增溶剂0_25份。
[0027]所述pH调整剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾及 其混合物，可以单独使用也可以混合使用。
[0028]所述络合稳定剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、EDTA或层状结晶二硅酸钠中的两 种或两种以上的混合物。
[0029]三聚磷酸钠(STPP)，别称磷酸五钠、三磷酸五钠，分子式Na5P3Oltl，分子量367.86， CAS号7758-29-4，是市面上可购买获得产品，如广州市腾龙化工有限公司销售的三聚磷酸 钠产品。
[0030]六偏磷酸钠(SHMP)，CAS号 10124-56-8，EINECS 号 233-343-1，分子式 Na6O18P6,分 子量611.7704，是市面上可购买获得产品，如青州市鑫源化工有限公司销售的产品。[0031]EDTA,乙二胺四乙酸，又名四乙酸二氨基乙烯、托立龙，分子量292.248，CAS号60-00-4，是市面上可购买获得产品，如北京嘉康源科技发展有限公司销售的EDTA产品。
[0032] 层状结晶二硅酸钠，GB/T20214— 2006，分子式为Na2Si2O5，如濮阳绿原化工有限公司生产的S-层状结晶二硅酸钠。
[0033]所述增溶剂选自甲苯磺酸、二甲苯磺酸和异丙苯磺酸的钠盐、钾盐、铵盐以及改性聚醚或烷芳基聚醚类等。
[0034]二甲苯磺酸钠，又名二甲苯磺酸钠盐、二甲基本磺酸钠，分子量208.21，CAS号:1300-72-7，如南京大唐化工有限责任公司生产销售的二甲苯磺酸钠产品。
[0035]异丙苯磺酸钠，CAS号32073-22-6，分子量222.24，分子式C9H11NaO3S,如石家庄凯德姆化工有限公司上产销售的产品。
[0036]本发明还涉及上述碱性清洗剂在深度清洗分离膜中的应用，特别是将所述碱性清洗剂用水稀释至体积浓度0.1_2%，将分离膜浸泡在经过稀释的碱性清洗剂中2-24h，单独使用。
[0037]也可以与市面上常见的化学清洗剂混合使用。混合使用时，可以可选地调整络合稳定剂的剂量，避免发生不必要的化学反应，本发明的碱性清洗剂的质量浓度只需
0.1-ο.5%，即可显著提高现有化学清洗剂(如次氯酸钠、氢氧化钠、双氧水等)的使用效果。
[0038]在本发明中，所述分离膜是中空纤维或板式膜结构形式的微滤或超滤膜。
[0039]在本发明中，所述膜是聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯膜等。
[0040][有益效果]
[0041](I)本发明的碱性清洗剂可单独使用，使用效果好；
[0042](2)本发明的碱性清洗剂也可作辅助碱性试剂的辅助试剂，所需剂量小，配合常规试剂使用，如次氯酸钠溶液，可有效增强清洗效果大，具有明显的协同增效作用，能降低清洗成本；
[0043](3)本发明的碱性清洗剂针对有机类污染，反应速率快,清洗深度高，比同类清洗试剂清洗时间短；
[0044](4)作为次氯酸钠及其他碱性试剂辅助试剂时，无需两步分步进行，可直接混合复配使用，有效缩短清洗周期，提高工作效率。
[0045](5)本发明的碱性清洗剂清洁能力强，尤其适宜于深层次污染的清洗。
【【具体实施方式】】
[0046]通过下述实施例将能够更好地理解本发明。在以下实施例中，用水或需要复配的试剂稀释后的碱性清洗剂的浓度(％)均为质量百分比浓度。
[0047]实施例1深度清洗
[0048]制备碱性膜清洗剂A:
[0049]分别称取十六烷基三甲基溴化铵650g、氢氧化钠25g、碳酸钠25g、三聚磷酸钠100g, EDTAlOOg、增溶剂(甲苯磺酸)100g，共计1kg，在室温下混合均匀，得到碱性膜清洗剂A0
[0050]制备碱性膜清洗剂B:[0051]分别称取十二烷基三甲基氯化胺750g、氢氧化钠20g、六偏磷酸钠90g、层状结晶二硅酸钠40g、增溶剂(异丙苯磺酸钠)100g，共计1kg，在室温下混合均匀，得到碱性膜清洗剂B。
[0052]制备碱性膜清洗剂C:
[0053]分别称取十六烷基三甲基溴化铵350g、氢氧化钾50g、三聚磷酸钠200g、层状结晶二硅酸钠150g、增溶剂(PPG-400)250g，共计1kg，在室温下混合均匀，得到碱性膜清洗剂C。
[0054]取北京大兴某污水处理厂氧化沟+MBR工艺所用的中空纤维膜，污染特征为:膜丝呈浅暗灰色，表面存在粘滑有机污染物，通量小。
[0055]在纯水中跨膜压差_20kPa下测定上述膜丝的纯水通量，每种试剂取5种膜丝，膜丝的初始通量及表观特征接近，通量求平均值。
[0056]将上述中空纤维膜分别在碱性复配剂(市场常用的一种碱性清洗剂)、双氧水1%(pH=12)、5000ppm次氯酸钠水溶液、体积浓度为2.5%的碱性膜清洗剂A的水溶液、5000ppm次氯酸钠水溶液+体积浓度为0.3%碱性膜清洗剂B的水溶液中室温浸泡4小时后冲洗,然后在纯水中跨膜压差_20kPa下测定上述膜丝的纯水通量，计算通量平均值(L/m2.!!)，结果如下。
【权利要求】
1.一种用于分离膜深度清洗的碱性清洗剂，其特征在于所述清洗剂的活性成分为季铵 盐类阳离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的碱性清洗剂，其特征在于所述季铵盐类阳离子表面活性剂选 自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化胺。
3.根据权利要求1或2所述的碱性清洗剂，其特征在于所述碱性清洗剂以重量份计含 有季铵盐类阳离子表面活性剂35-98份、pH调整剂2-5份、络合稳定剂0_35份、增溶剂0_25 份；所述PH调整剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾及其混 合物；所述络合稳定剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、EDTA或层状结晶二硅酸钠中的两种或 两种以上的混合物；所述增溶剂选自甲苯磺酸、二甲苯磺酸和异丙苯磺酸的钠盐、钾盐、铵盐以及改性聚醚 或烷芳基聚醚类。
4.权利要求1或2所述的碱性清洗剂在分离膜清洗中的应用，尤其适合于清洗重度污 染膜。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于将所述碱性清洗剂用水稀释至质量浓度 0.1_2%，将分离膜浸泡在经过稀释的碱性清洗剂中2-24h。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述的分离膜是中空纤维膜或板式膜结构 形式的微滤膜或超滤膜。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述的分离膜是聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈 膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯膜。
【文档编号】B01D65/06GK103521080SQ201310469770
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】文剑平, 陈亦力, 于龙, 李天玉, 李锁定, 韩兴亮 申请人:云南城投碧水源水务科技有限责任公司