海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂及其制备工艺

摘要

本发明提供了一种海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂及其制备方法。该阻垢剂，主要由次磷酸钠、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、过硫酸铵2-10份、去离子水经过化合制备而成。本发明所述海水及苦咸水淡化反渗透膜专用阻垢剂适用于反渗透系统，是用于解决海水及苦咸水的淡化过程中反渗透膜的结垢的水处理药剂，其具有高效螯合和分散作用，能够有效阻止各种离子的成垢。本发明产品含有酰胺基团，与反渗透膜元件官能团相同，不单与反渗透膜元件兼容并且具有增效作用；与反渗透系统其他常用药剂如絮凝剂聚合氯化铝、还原剂亚硫酸氢钠等兼容，不影响其他药剂的使用；品对海水和苦咸水中的硫酸钡、硫酸锶等垢类阻垢效果明显。

权利要求

1.一种海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂，其特征在于，主要由以下重量份数的原材料制备而成：次磷酸钠3-5份、丙烯酸20-30份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10-20份、过硫酸铵2-10份、去离子水35-65份；

其制备工艺主要包括如下步骤：

(1)将丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分别用去离子水溶解，配制成40-60％的水溶液混合后，加入到滴定罐1中；将1-5份过硫酸铵用去离子水溶解为15-25％水溶液后加入到滴定罐2中；

(2)将剩余去离子水加入反应釜中，在搅拌下向反应釜中加入次磷酸钠；加热至

85-90℃，向反应釜中同时滴加滴定罐1和滴定罐2中的物料，控制反应温度为90-93℃，保证两个滴定罐中的物料同时滴加完毕；

(3)降温至84-86℃，慢慢加入剩余的固体过硫酸铵；升温93-95℃，保温1.5-2.5h；

(4)降温至40℃以下，打开排放阀，将反应液过滤，滤液装入包装桶中，即得所述海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂。

2.如权利要求1所述阻垢剂的制备工艺，其特征在于，主要包括如下步骤：(1)将丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分别用去离子水溶解，配制成40-60％的水溶液混合后，加入到滴定罐1中；将1-5份过硫酸铵用去离子水溶解为15-25％水溶液后加入到滴定罐2中；

(2)将剩余去离子水加入反应釜中，在搅拌下向反应釜中加入次磷酸钠；加热至

85-90℃，向反应釜中同时滴加滴定罐1和滴定罐2中的物料，控制反应温度为90-93℃，保证两个滴定罐中的物料同时滴加完毕；

(3)降温至84-86℃，慢慢加入剩余的固体过硫酸铵；升温93-95℃，保温1.5-2.5h；

(4)降温至40℃以下，打开排放阀，将反应液过滤，滤液装入包装桶中，即得所述海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂。

说明书

海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂及其制备工艺

技术领域

[0001] 本发明属于化工产品技术领域，具体涉及一种用于处理海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂及其制备工艺。

背景技术

[0002] 反渗透技术，是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在有盐分的水中，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，去除率高达97％-98％。

[0003] 反渗透装置，主要是分离溶液中的离子范围，它无需加热，更没有相变过程，因此比传统的方法能耗低。反渗透装置体积小，操作简单，适用范围比较广。用反渗透装置，处理工业用水，不耗用大量酸碱，无二次污染，它的运行费用也比较低。

[0004] 在实际运行中，在把原水中的水分子压到膜的另一边变成洁净的水的同时，浓水侧由于含盐量的大幅增加极易造成膜元件结垢污堵，影响正常使用。为了解决这一问题，目前通用的方法是投加化学阻垢剂，通过化学物质改变水中成垢离子状态，使成垢几率大幅下降。然而随着处理水质中盐分的增加，对阻垢剂的功效要求随之增加。随着水资源紧缺，含盐量较高的海水和苦咸水纳入反渗透技术的处理对象，本发明就是应用于含盐量较高的海水及苦咸水的淡化过程中反渗透膜的阻垢剂。

发明内容

[0005] 本发明是一种海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂及其制备工艺，以解决上述技术问题。

[0006] 本发明所述阻垢剂，主要由以下重量份数的原材料制备而成：次磷酸钠3-5份、丙烯酸20-30份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10-20份、过硫酸铵2-10份、去离子水35-65份。

[0007] 本发明所需成分均为市售工业化产品。

[0008] 本发明所述海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂的制备工艺，主要包括如下步骤：

[0009] (1)将丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分别用去离子水溶解，配制成40-60％的水溶液混合后，加入到滴定罐1中；将1-5份过硫酸铵用去离子水溶解为
15-25％水溶液后加入到滴定罐2中；

[0010] (2)将剩余去离子水加入反应釜中，在搅拌下向反应釜中加入次磷酸钠；加热至85-90℃，向反应釜中同时滴加滴定罐1和滴定罐2中的物料，控制反应温度为90-93℃，保证两个滴定罐中的物料同时滴加完毕；

[0011] (3)降温至84-86℃，慢慢加入剩余的固体过硫酸铵；升温93-95℃，保温1.5-2.5h；

[0012] (4)降温至40℃以下，打开排放阀，将反应液过滤，滤液装入包装桶中，即得所述海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂。

[0013] 过硫酸铵分两批加入，可以使反应釜中的丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与过硫酸铵进一步反应完全，提高产率。

[0014] 本发明所述海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂适用于反渗透系统，是用于解决海水及苦咸水的淡化过程中反渗透膜的结垢的水处理药剂，其具有高效螯合和分散作用，能够有效阻止各种离子的成垢。

[0015] 本发明海水及苦咸水的淡化过程中反渗透膜的结垢的水处理药剂与现有反渗透阻垢剂对比具有以下优点：

[0016] 1、本发明产品磷含量低(P＜1.5)，浓水排放水达到国家标准，有利于环境保护；

[0017] 2、本发明产品为酰胺基羧酸共聚物，螯合、分散作用强，并且易于生物降解；

[0018] 3、本发明产品含有酰胺基团，与反渗透膜元件官能团相同，不单与反渗透膜元件兼容并且具有增效作用；

[0019] 4、本发明产品与反渗透系统其他常用药剂如絮凝剂聚合氯化铝、还原剂亚硫酸氢钠等兼容，不影响其他药剂的使用；

[0020] 5、本发明产品对海水和苦咸水中的硫酸钡、硫酸锶等垢类阻垢效果明显；

[0021] 6、本发明产品不受次氯酸钠的分解作用，在投加次氯酸钠的系统中不影响本产品使用效果；

[0022] 7、本发明产品与DBNPA杀菌剂配伍使用，对反渗透膜元件具有修复作用。

附图说明

[0023] 图1为实施例中评价本发明所述阻垢剂性能的动态循环RO系统流程图。

具体实施方式

[0024] 下列结合实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例不限制本发明的保护范围。

[0025] 下列实施例均按照《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法GB/T 16632-1996》，进行了静态阻垢试验，以检验其碳酸钙阻垢效果。然后动态模拟1000h，验证药剂实际应用过程中的效果。

[0026] 实施例1

[0027] 首先滴定罐1中加入200kg丙烯酸和300kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸50％水溶液的混合物，滴定罐2中加入100kg过硫酸铵20％的水溶液，然后反应釜中加入350kg去离子水，搅拌下加入40kg次磷酸钠，加热至87℃同时滴加两个高位罐(滴定罐1和滴定罐2)中的物料，控温90-93℃，同时加完，降温至85℃，慢慢加入10kg固体过硫酸铵然后升温
93-95℃，保温2h，最后降温40℃以下，打开排放阀，将上述药液过滤装入包装桶中即可得到本发明海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂。

[0028] 在下列苦咸水水质情况下进行实验：pH8.24、电导率8450μs/cm、Ca2+176.5mg/L、2+ - 2-
Mg 255.2mg/L、全碱度45.62mmol/L、Cl2563.4mg/L、SO4 2636.3mg/L。

[0029] 将述海水及苦咸水反渗透膜阻垢剂2.5ppm分别与不同浓度的絮凝剂聚合氯化铝、氧化剂次氯酸钠、还原剂亚硫酸氢钠混合与上述水质，兼容实验数据见下表。

[0030]

[0031] 将上述三种药剂投加5ppm实验水质进行静态阻垢试验，浓缩到3.5倍，得到阻垢率为95.34％。

[0032] 将上述海水及苦咸水反渗透膜阻垢剂计量2.5ppm投入到上述水质中，原水箱中苦咸水经由原水泵、精密过滤器、高压泵进入RO系统后，产水和浓水在回流至原水箱。膜原件采用海德能苦咸水膜元件CPA-3型涡旋式复合膜，回收率为30％。试验过程中，通过每隔5h，排出部分产水来提高浓缩倍数，直至出现结垢为止。每次排除后测定浓水中的钙离子、-
氯离子、HCO3及pH值等，通过1000h运行后膜元件产水量、产生电导、压差变化来判断阻垢剂性能。流程见图1。

[0033] 实验表明，1000h后数据对比见下表。

[0034]

[0035] 实施例2

[0036] 首先滴定罐1中加入220kg丙烯酸和350kg2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸40％水溶液的混合物，滴定罐2中加入150kg过硫酸铵25％的水溶液，然后反应釜中加入225kg去离子水，搅拌下加入40kg次磷酸钠，加热至87℃同时滴加两个高位罐中的物料，控温90-93℃，同时加完，降温至85℃，慢慢加入15kg固体过硫酸铵然后升温93-95℃，保温
2.5h，最后降温40℃以下，打开排放阀，将上述药液过滤装入包装桶中即可得到本发明海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂。

[0037] 在下列渤海海水水质情况下进行实验：pH8.32、电导率48875μs/cm、Ca2+880mg/2+ - 2-
L、Mg 2976mg/L、全碱度3.10mmol/L、Cl22500mg/L、SO4 2987.5mg/L。

[0038] 将述海水及苦咸水反渗透膜阻垢剂4.5ppm分别与不同浓度的絮凝剂聚合氯化铝、氧化剂次氯酸钠、还原剂亚硫酸氢钠混合与上述水质，兼容实验数据见下表。

[0039]

[0040] 将上述三种药剂投加5ppm实验水质进行静态阻垢试验，浓缩到2.5倍，得到阻垢率为91.65％。

[0041] 将上述海水及苦咸水反渗透膜阻垢剂计量4.5ppm投入到上述水质中，原水箱中苦咸水经由原水泵、精密过滤器、高压泵进入RO系统后，产水和浓水在回流至原水箱。膜原件采用陶氏海水膜元件SW30XHR-440i型涡旋式复合膜，回收率为30％。试验过程中，通过每隔5h，排出部分产水来提高浓缩倍数，直至出现结垢为止。每次排除后测定浓水中的钙离子、氯离子、HCO3-及pH值等，通过LSI判断结垢碳酸钙趋势。流程见图1。

[0042] 实验表明，1000h后数据对比见下表。

[0043]

[0044] 实验证明，本发明提供的海水及苦咸水淡化反渗透膜阻垢剂不单具有优良的阻垢作用，并且与膜兼容，各项技术指标符合膜厂商要求。