一種阻垢劑及其在水處理中的應用的製作方法

2023-06-14 19:31:26

專利名稱：：一種阻垢劑及其在水處理中的應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種水處理劑，特別是涉及一種適用於高硬、高鹽水質的阻垢劑以及該阻垢劑在反滲透等水處理過程中的使用方法。
背景技術：
：反滲透技術是一種廣泛用於海水和苦鹹水淡化的節能、高效的水處理技術。該技術通過給水體加壓，使水分子通過膜元件形成產水，溶解鹽類的水化離子或大分子被膜元件阻留形成濃水。在濃水一側，由於溶解的物質被濃縮，會使其中難溶物質析出，在膜元件表面沉積成垢，造成膜汙染，影響反滲透裝置的運行。在反滲透水處理系統中投加一定量的阻垢劑，可以防止和減少結標的發生。由於反滲透裝置的進水水質不同，其中成垢物質的成份也不盡相同。對於表現為高鈣、高硫酸根、高可溶性矽的地下水和嚴重缺水地區採集的深井水，反滲透過程生成的濃水，其電導率可高達50001000(His/cm甚至更高，這種水具有嚴重的結垢傾向，因此反滲透水處理過程在防止高鈣、高硫酸根、高可溶性矽沉積結垢方面對阻垢劑有著特殊的要求。反滲透阻垢劑是由循環冷卻水、鍋爐用水阻塘劑演變而來。在水處理行業，一般將一些單體化合物和聚合物用作水處理過程的阻垢劑，如聚丙稀酸、聚馬來酸、聚膦酸鹽、陰離子聚合物、膦酸鹽等，聚合物的分子量一般在200010000之間不等，不同的阻垢劑在不同的應用場合的阻垢效果差別很大。現有技術中，加拿大專利CA1208521公開了"一種用於反滲透水淨化系統的結垢抑制劑組分和抑制結垢的方法"。該阻垢劑中含有聚丙烯酸和植酸協同組分，能夠明顯降低鈣、鎂和鐵離子結垢。美國專利US5,772,913公開了"一種使用協同化合物控制含水系統積垢的阻垢劑"，對於含有易生成積垢鹽，如碳酸^和磷酸鈣，表現為高pH、高方解石飽和度特徵的含水系統，加入具有協同效應的阻垢劑控制結垢。這種化合物包括(A)—種多醚多氨基亞甲基膦酸酯，(B)—種含丙烯酸單體、硫代苯氧基甲基醚和馬來酸的三聚物，(C)—種羥基膦氧基乙酸，和(D)—種膦氧基羧酸共聚物。現有技術提供的阻垢劑，在不同的應用場合取得了不同的效果，但對於高鈣、高硫酸根、高可溶性矽水質，目前還沒有滿意的阻垢劑產品。在上述水質條件下，防止和減少膜表面的結垢，是反滲透處理高濃度水時迫切需要解決的問題。
發明內容為了提高對於高鈣、高硫酸根、高可溶性矽水質的阻垢效果，本發明提供一種阻塘劑和使用該阻垢劑的水處理方法。本發明的阻垢劑是這樣實現的一種阻塘劑，包括多氨基多醚基亞甲基膦酸、聚環氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物、以及至少一種其他的有機膦酸。在具體實施時，所述多氨基多醚基亞甲基膦酸是如通式1表示的化合物，[通式1]seeoriginaldocumentpage5式中n是整數，其平均值從2至12，M是氫或合適的陽離子，每個R可相同或不同，可為氫或甲基。在具體實施時，所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為4085wt%、優選的含量為6085wt％,所述聚環氧琥珀酸的含量為112wty。、優選的含量為l8wt%,所述丙烯酸類聚合物的含量為240wt%、優選的含量為1020wt%，所述其他有機膦酸的含量為230wt%、優選的含量為220wt%。在具體實施時，所述其他有機膦酸選自2-膦醯基丁烷-l，2，4-三羧酸、氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸；所述丙烯酸類聚合物選自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸/甲基丙烯酸/2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸的共聚物、丙烯酸/甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸羥酯的共聚物、丙烯酸/丙烯酸甲脂的共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙脂的共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯磺酸鈉的共聚物、聚丙烯酸/丙烯醯胺的共聚物、丙烯酸/馬來酸酐的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺/丙烯酸甲脂的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺/馬來酸的共聚物、丙烯酸/磺化苯乙烯/馬來酸的共聚物。在具體實施時，一種優選的阻垢劑，包括6085wt。/。的多氨基多醚基亞甲基膦酸、220wt。/。的2-膦醯基丁烷-l，2,4-三羧酸、l8wt。/。的聚環氧琥珀酸、1020wtM的丙烯酸類聚合物。本發明提供了上述阻垢劑的使用方法包括將阻垢劑引入反滲透水處理系統或循環水系統的步驟。在具體實施時，所述阻垢劑在水中的濃度為110mg/L，優選的濃度為25mg/L。本發明的阻垢劑，是一種以多氨基多醚基亞甲基膦酸為主劑的複合型藥劑。該藥劑根據各種水處理藥劑不同的作用機理，利用合理的復配技術，充分發揮各藥劑單體之間的協同作用。多氨基多醚基亞甲基膦酸既有很好的鈣容忍度，對碳酸鈣、硫酸鈣有很強的阻垢性能，又能很好地穩定鐵、鋅、錳的氧化物，並且可以抑制矽垢和鎂垢的形成；聚環氧琥珀酸是一種無磷的具有較好生物降解性能的阻垢分散劑，適用於高鹼度、高硬度、高溫水質條件，並且在與2-膦醯基丁烷-l,2，4-三羧酸按照—定比例復配時具有很好的協同作用；有機膦酸，特別是2-膦醯基丁烷-1，2，4-三羧酸在低劑量時的阻垢效果較好，能夠有效阻止硫酸鋇垢、硫酸鍶垢的形成;丙烯酸類聚合物是一種對矽垢有很好抑制作用的聚合物阻垢劑，特別適用於高硫酸根、高可溶性矽的水質。本發明的阻垢劑適用於高硬、高鹽水質特別是高f丐、高硫酸根、高可溶性矽水質。在硫酸鈣濃度達到10倍溶度積(Ksp)、硫酸鋇濃度達到2000倍溶度積、硫酸鍶濃度達到1000倍溶度積的條件下，該藥劑阻垢效果良好，並且對碳酸鹽、矽酸鹽和氟化物也有良好的阻垢效果。將其應用於反滲透水處理系統，在濃水含鹽量(TDS)<1000mg/L條件下，能夠有效延長膜清洗周期。具體實施例方式下面結合實施例進一步詳述本發明的技術方案，本發明的保護範圍不局限於下述的具體實施方式。在以下實施例中，碳酸鈣阻垢性能的測定方法，採用國家標準GB/T16632一1996《水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣沉積法》，硫酸鹽、矽酸鹽阻垢性能的測定方法，參照上述標準。實施例l配製阻垢劑首先向3.2g2-膦醯基丁垸-l，2，4-三羧酸中加入l.lg的聚環氧琥珀酸，攪拌混勻放置備用；然後於一反應釜內加入82.3g的多氨基多醚基亞甲基膦酸，向其中加入13.4g的聚丙烯酸，攪拌均勻後將混合好的2-膦醯基丁烷-l，2,4-三羧酸和聚環氧琥珀酸加入反應釜內，在反應釜內攪拌一定時間，得到100g阻垢劑。阻垢劑性能測定l.碳酸鈣阻垢性能的測定測定用水為某地下水，其水質見表l。表1序號項目測定值1PH7.882電導ns/cm9233Ca2+mg/L262.404總硬mg/L392.085鹼度mg/L287.236C廠mg/L116.017Femg/L0.088Cumg/L0.039SO,mg/L112.910Si02mg/L30.3311Namg/L5.5712Bamg/L—13Srmg/L3.9814Almg/L—碳酸藥阻垢性能的測定結果阻垢劑用量為2mg/L、阻垢率為82%;阻垢劑用量為3mg/L、阻垢率為93%;阻垢劑用量為5mg/L、阻垢率為100%。2.硫酸鹽阻垢性能的測定測定用水為配水，在配置的溶液中，Ca"和SO,分別為250mg/L和600mg/L。硫酸鹽阻垢劑性能的測定結果阻垢劑用量為2mg/L、阻垢率為78%;阻垢劑用量為3mg/L、阻垢率為85%;阻垢劑用量為5mg/L、阻垢率為97%。3.矽酸鹽阻垢性能的測定測定用水為配水，在配置的溶液中，矽酸鹽的含量為30mg/L(以Si02計)。矽酸鹽阻垢劑性能的測定結果阻垢劑用量為2mg/L、阻垢率為66%;阻垢劑用量為3mg/L、阻垢率為79%;阻垢劑用量為5mg/L、阻垢率為86%。4.反滲透膜阻垢性能對於表現為高鈣、高硫酸根、高可溶性矽的水質，在反滲透系統中加入濃度為35mg/L的阻垢劑，控制反滲透濃水含鹽量TDS<10000mg/L，反滲透膜清洗周期為3個月。對比在相同水質條件和反滲透控制條件的情況下，在反滲透系統中不加入阻垢劑，反滲透膜的清洗周期一般很短；加入現有的其他膜阻垢劑，膜清洗周期一般為12個月。實施例24阻垢性能測定的測定方法、測定水質條件與實施例1相同。各實施例阻垢劑的成分、含量和阻垢性能測定結果見表2。表2complextableseeoriginaldocumentpage9權利要求1、一種阻垢劑，包括多氨基多醚基亞甲基膦酸、聚環氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物、以及至少一種其他的有機膦酸。2、根據權利要求1所述的阻垢劑，其特徵在於所述多氨基多醚基亞甲基膦酸是如通式1表示的化合物，[通式1]M2O3P-H之CRRCH2PO3M2N-CH-CE2-(-0C!B2—CH-)n—NM2O3P-H2CCH2P。3M2式中n是整數，其平均值從2至12，M是氫或合適的陽離子，每個R可相同或不同，可為氫或甲基。3、根據權利要求1所述的阻垢劑，其特徵在於-所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為4085wt%、所述聚環氧琥珀酸的含量為l12wt%、所述丙烯酸類聚合物的含量為240wt%、所述其他有機膦酸的含量為230wt%。4、根據權利要求3所述的阻垢劑，其特徵在於所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為6085wt%、所述聚環氧琥珀酸的含量為l8wt%、所述丙烯酸類聚合物的含量為1020wt%、所述其他有機膦酸的含量為320wt%。5、根據權利要求1所述的阻垢劑，其特徵在於-所述其他有機膦酸選自2-膦醯基丁烷-l，2，4-三羧酸、氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸。6、根據權利要求1所述的阻垢劑，其特徵在於所述丙烯酸類聚合物選自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸/甲基丙烯酸/2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸的共聚物、丙烯酸/甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸羥酯的共聚物、丙烯酸/丙烯酸甲脂的共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙脂的共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯磺酸鈉的共聚物、聚丙烯酸/丙烯醯胺的共聚物、丙烯酸/馬來酸酐的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺/丙烯酸甲脂的共聚物、丙烯酸/磺基丙烯胺/馬來酸的共聚物、丙烯酸/磺化苯乙烯/馬來酸的共聚物。7、根據權利要求1所述的阻垢劑，其特徵在於:包括6085wt％的多氨基多醚基亞甲基膦酸、220wt％的2-膦醯基丁烷-1，2,4-三羧酸、18wt％的聚環氧琥珀酸、1020wt％的丙烯酸類聚合物。8、一種水處理方法，包括將權利要求17所述的阻垢劑引入反滲透水處理系統或循環冷卻水系統的步驟。9、根據權利要求8所述的水處理方法，其特徵在於所述阻垢劑在水中的濃度為110mg/L。10、根據權利要求9所述的水處理方法，其特徵在於所述阻垢劑在水中的濃度為25mg/L。全文摘要本發明提供了一種阻垢劑及其使用方法。該阻垢劑包括多氨基多醚基亞甲基膦酸、聚環氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物和有機膦酸。該阻垢劑適用於高鈣、高硫酸根、高可溶性矽水質，具有良好的阻垢分散效果。將其引入高濃度反滲透水處理系統，可以有效抑制碳酸鈣鹽、硫酸鹽、矽酸鹽等無機鹽類在膜表面沉積、結垢，延長反滲透膜的清洗周期。文檔編號C02F5/10GK101172718SQ20061013777公開日2008年5月7日申請日期2006年10月31日優先權日2006年10月31日發明者霖周,平春霞,曹栩然,峰王,聶晉峰,琳邢申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院