CN100579637C

CN100579637C - 一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂及制备方法

Info

Publication number: CN100579637C
Application number: CN200710185389A
Authority: CN
Inventors: 马玉莲; 王会昌; 李东霞; 何武胜; 郭桂花; 郭围城; 王强; 周晓春
Original assignee: Hebei Shenghua Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Hebei Shenghua Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2027-12-13
Also published as: CN101254413A

Abstract

一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂及制备方法，属液体分离技术领域，用于提高阻垢剂的阻垢效能和降低成本。其技术方案是，构成中包括基本组成物和助剂，基本组成物由如下重量单位的物质制成：羟基乙叉二膦酸4～5，聚丙烯酸钠5～6，水解聚马来酸酐5～6，聚环氧琥珀酸3～4。本发明是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂，它对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂，阻垢率高达85%。本发明中的各组份间具有很好的协同效应，产品性能稳定、成本低廉，而价格不及目前市场同类产品的三分之一。

Description

一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种化工产品及其制备方法，特别是用于水处理反渗透膜的缓蚀阻垢剂，属液体分离技术领域。

背景技术

反渗透是利用压差为动力的膜分离技术，它可以去除水中各种离子、分子、胶体、细菌等杂质，是目前公认的高效、低耗、无污染的水处理技术。近年随着膜技术的发展，反渗透被越来越广泛地运用到水处理中去。在反渗透水处理技术中，膜污染或者说膜结垢是影响反渗透系统工作效率和使膜寿命减少的重要因素。为消除或减轻膜污染带来的不利影响，提高反渗透系统的工作效率，使用阻垢剂无疑成为一种必不可少的手段。阻垢剂是一种良好的反渗透添加剂，它可以抑制污垢的形成，延长反渗透膜的使用寿命。目前所用阻垢剂存有价格昂贵、使用成本高、阻垢剂中含有不利于环保的有害物质，阻垢率偏低等问题。因此，开发低成本、高效率、利于环保的反渗透阻垢剂具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷而提供一种制备成本低、阻垢率高、绿色环保的用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂，本发明还要提供这种缓释阻垢剂的制备方法。

解决上述问题的技术方案是：

一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂，其特别之处是，构成中包括基本组成物和助剂，所述基本组成物由如下重量单位(除特别注明外文中所述组分均为重量份，浓度均为W/W)的物质制成：羟基乙叉二膦酸4～5，聚丙烯酸钠5～6，水解聚马来酸酐5～6，聚环氧琥珀酸3～4。

上述用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂，所述助剂为三种，其中助剂1为亚硫酸氢钠，其加入量为基本组成物总重量的0.6～1％、助剂2为二氧化氯，其加入量为基本组成物总重量的0.1-0.3％、助剂3为苯丙三氮唑，其加入量为基本组成物总重量的0.1-0.3％。

一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂的制备方法，它包括下述步骤：

a.配料：按上述配比称取基本组成物和助剂；

b.混配：将羟基乙叉二膦酸加入反应器中搅拌，加入聚丙烯酸钠搅拌，再加入水解聚马来酸酐搅拌，再滴加聚环氧琥珀酸搅拌，然后依次加入助剂1亚硫酸氢钠、助剂2二氧化氯、助剂3苯丙三氮唑；

c.包装：待助剂充分溶解后，过滤包装。

上述用于反渗透膜缓蚀阻垢剂的制备方法，所述聚丙烯酸钠按照如下步骤制备：按重量单位计称取去离子水150～200，丙烯酸150～200，加入反应釜搅拌，在低于60℃温度下，加入NaOH制成丙烯酸钠，调PH为7～9，搅拌10分钟后打入高位罐；按重量单位计称取去离子水120，亚硫酸氢钠5～8，过硫酸铵7～9，使亚硫酸氢钠、过硫酸铵溶于去离子水中配制成引发剂，打入引发剂高位罐；反应釜升温至80℃±2℃时，双滴加入丙烯酸钠和引发剂，丙烯酸钠和引发剂按重量比10∶1的比例滴加，聚合3小时，保温半小时后，即得聚丙烯酸钠。

上述用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂及制备方法，所述水解聚马来酸酐按照如下步骤制备：按重量单位称取去离子水800～900，马来酸酐150～200，三氯化铁0.22～0.24，过硫酸铵20～25，将去离子水、马来酸酐加入反应釜，然后加入催化剂三氯化铁，升温至90～100℃溶解，滴加引发剂，引发剂由过硫酸铵加入等量去离子水稀释配成，聚合3小时，保温3小时即成。

上述用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂及制备方法，所述聚环氧琥珀酸按照如下步骤制备：按重量单位称取去离子水250～280，马来酸酐300～315，48％的NaOH 200～220，将去离子水和马来酸酐加入反应釜中混合，在低于60℃温度下，滴加48％的NaOH成盐，升温至45～65℃，加入催化剂钨酸钠，同时滴加双氧水和48％NaOH，调PH值7～9，其中钨酸钠加入量为1～2重量单位，双氧水和48％NaOH加入量按重量单位计分别为220～250和60～70，滴毕升温至60～70℃，环氧化2～3小时，继续升温至90℃以上，称取引发剂氢氧化钙10～15重量单位，分两批加入引发剂氢氧化钙，每10分钟加一次，每次加二分之一，充分搅拌均匀，即得到聚环氧琥珀酸。

本发明产品是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元阻垢缓蚀剂。它对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类阻垢剂，阻垢率高达85％，高于同类产品10％。同时具有一定的缓蚀作用，是一种多元阻垢剂。本发明产品生物降解性能好，与氯有很好的相溶性，与其它药剂配伍性好，尤其适用于高碱、高硬、高PH值条件下的冷却水系统，可实现高浓缩倍数运行。本产品制备方法采用独特配方和生产工艺，各组份间具有很好的协同效应，产品性能稳定、成本低廉，而价格不及目前市场同类产品的三分之一。基于上述特点，本发明产品可用于替代现有国内外同类产品。

具体实施方式

本发明产品通过制备聚环氧琥珀酸(PESA)、合成聚丙烯酸钠(PAAS)、水解聚马来酸酐(HAMP)，配以羟基乙叉二膦酸(HEDP)，再经过添加助剂复配而制成一种缓蚀反渗透阻垢剂。采用该方法制备的阻垢剂，具有节能、环保、适用范围广泛、阻垢缓蚀性能好、性能稳定、成本低等显著优点。以下提供几个实施例：

实施例1

聚丙烯酸钠聚合：按重量单位称取去离子水150，丙烯酸170，加入反应釜搅拌，在低于60℃温度下，加入NaOH制成丙烯酸钠，调PH为7～9，搅拌10分钟后打入高位罐；按重量单位称取去离子水120，亚硫酸氢钠5，过硫酸铵7，使亚硫酸氢钠、过硫酸铵溶于去离子水中配制成引发剂，打入引发剂高位罐；反应釜升温至80℃±2℃时，双滴加入丙烯酸钠和引发剂，丙烯酸钠和引发剂按重量比10∶1的比例滴加，聚合3小时，保温半小时后，即得聚丙烯酸钠。

水解聚马来酸酐合成：按重量单位称取去离子水800，马来酸酐150，三氯化铁0.22，过硫酸铵22，将去离子水、马来酸酐加入反应釜，然后加入催化剂三氯化铁，升温至90～100℃溶解，滴加引发剂，引发剂由过硫酸铵加入等量去离子水稀释配成，聚合3小时，保温3小时即成。

聚环氧琥珀酸聚合方法如下：按重量单位称取去离子水250，马来酸酐300，48％(w/w)的NaOH 200，将去离子水和马来酸酐加入反应釜中混合，在低于60℃温度下，滴加48％的NaOH成盐，升温至45℃，加入催化剂钨酸钠，同时滴加双氧水和48％NaOH，调PH值7～9，其中钨酸钠加入量按重量单位为1，双氧水和48％NaOH加入量按重量单位分别为220和60，滴毕升温至60℃，环氧化2～3小时，继续升温至90℃以上，按重量单位称取引发剂氢氧化钙11，分两批加入氢氧化钙。每10分钟加一次，每次加二分之一，充分搅拌均匀，即得到聚环氧琥珀酸。

缓蚀阻垢剂的制备：

按重量单位称取基本组成物羟基乙叉二膦酸5，聚丙烯酸钠5，水解聚马来酸酐6，聚环氧琥珀酸4。按照基本组成物总重量的0.6％称取助剂1亚硫酸氢钠，按照基本组成物总重量的0.1％称取助剂2二氧化氯，按照基本组成物总重量的0.3％称取助剂3苯丙三氮唑。将羟基乙叉二膦酸加入反应器中开始搅拌，加入聚丙烯酸钠搅拌10分钟，再加入水解聚马来酸酐搅拌10分钟，再滴加聚环氧琥珀酸搅拌，然后依次加入助剂1亚硫酸氢钠、助剂2二氧化氯、助剂3苯丙三氮唑，待助剂充分溶解后，过滤包装。

实施例2

聚丙烯酸钠合成：按重量单位称取去离子水200，丙烯酸180，加入反应釜搅拌，在低于60℃温度下，加入NaOH制成丙烯酸钠，调PH为7～9，搅拌10分钟后打入高位罐；按重量单位称取去离子水120，亚硫酸氢钠7，过硫酸铵8，使亚硫酸氢钠、过硫酸铵溶于去离子水中配制成引发剂，打入引发剂高位罐；反应釜升温至80℃±2℃时，双滴加入丙烯酸钠和引发剂，丙烯酸钠和引发剂按重量比10∶1的比例滴加，聚合3小时，保温半小时后，即得聚丙烯酸钠。

水解聚马来酸酐合成：按重量单位称取去离子水900，马来酸酐180，三氯化铁0.23，过硫酸铵20，将去离子水、马来酸酐加入反应釜，然后加入催化剂三氯化铁，升温至90～100℃溶解，滴加引发剂，引发剂由过硫酸铵加入等量去离子水稀释配成，聚合3小时，保温3小时即成。

聚环氧琥珀酸按如下方法聚合：按重量单位称取去离子水280，马来酸酐315，48％的NaOH210，将去离子水和马来酸酐加入反应釜中混合，在低于60℃温度下，滴加48％的NaOH成盐，升温至65℃，加入催化剂钨酸钠，同时滴加双氧水和48％NaOH，调PH值7～9，其中钨酸钠加入量按重量单位为2，双氧水和48％NaOH加入量按重量单位分别为250和70，滴毕升温至70℃，环氧化2～3小时，继续升温至90℃以上，按重量单位称取引发剂氢氧化钙10，分两批加入氢氧化钙。每10分钟加一次，每次加二分之一，充分搅拌均匀，即得到聚环氧琥珀酸。

缓蚀阻垢剂的制备：

按重量单位称取基本组成物羟基乙叉二膦酸4，聚丙烯酸钠6，水解聚马来酸酐5，聚环氧琥珀酸3。按照基本组成物总重量的1％称取助剂1亚硫酸氢钠，按照基本组成物总重量的0.2％称取助剂2二氧化氯，按照基本组成物总重量的0.2％称取助剂3苯丙三氮唑。将羟基乙叉二膦酸加入反应器中开始搅拌，加入聚丙烯酸钠搅拌10分钟，再加入水解聚马来酸酐搅拌10分钟，再滴加聚环氧琥珀酸搅拌，然后依次加入助剂1亚硫酸氢钠、助剂2二氧化氯、助剂3苯丙三氮唑，待助剂充分溶解后，过滤包装。

实施例3

聚丙烯酸钠合成：按重量单位称取去离子水180，丙烯酸200，加入反应釜搅拌，在低于60℃温度下，加入NaOH制成丙烯酸钠，调PH为7～9，搅拌10分钟后打入高位罐；按重量单位称取去离子水120，亚硫酸氢钠8，过硫酸铵9，使亚硫酸氢钠、过硫酸铵溶于去离子水中配制成引发剂，打入引发剂高位罐；反应釜升温至80℃±2℃时，双滴加入丙烯酸钠和引发剂，丙烯酸钠和引发剂按重量比10∶1的比例滴加，聚合3小时，保温半小时后，即得聚丙烯酸钠。

水解聚马来酸酐合成：按重量单位称取去离子水850，马来酸酐200，三氯化铁0.24，过硫酸铵25，将去离子水、马来酸酐加入反应釜，然后加入催化剂三氯化铁，升温至90～100℃溶解，滴加引发剂，引发剂由过硫酸铵加入等量去离子水稀释配成，聚合3小时，保温3小时即成。

聚环氧琥珀酸按如下方法聚合：按重量单位称取去离子水260，马来酸酐305，48％的NaOH220，将去离子水和马来酸酐加入反应釜中混合，在低于60℃温度下，滴加48％的NaOH成盐，升温至55℃，加入催化剂钨酸钠，同时滴加双氧水和48％NaOH，调PH值7～9，其中钨酸钠加入量按重量单位为1.5，双氧水和48％NaOH加入量按重量单位分别为230和68，滴毕升温至68℃，环氧化2～3小时，继续升温至90℃以上，按重量单位称取引发剂氢氧化钙15，分两批加入氢氧化钙。每10分钟加一次，每次加二分之一，充分搅拌均匀，即得到聚环氧琥珀酸。

缓蚀阻垢剂的制备：

按重量单位称取基本组成物羟基乙叉二膦酸4.5，聚丙烯酸钠5，水解聚马来酸酐5.5，聚环氧琥珀酸4。按照基本组成物总重量的0.8％称取助剂1亚硫酸氢钠，按照基本组成物总重量的0.3％称取助剂2二氧化氯，按照基本组成物总重量的0.1％称取助剂3苯丙三氮唑。将羟基乙叉二膦酸加入反应器中开始搅拌，加入聚丙烯酸钠搅拌10分钟，再加入水解聚马来酸酐搅拌10分钟，再滴加聚环氧琥珀酸搅拌，然后依次加入助剂1亚硫酸氢钠、助剂2二氧化氯、助剂3苯丙三氮唑，待助剂充分溶解后，过滤包装。

Claims

1.一种用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂，其特征在于，构成中包括基本组成物和助剂，所述基本组成物由如下重量单位份的物质制成：羟基乙叉二膦酸4～5，聚丙烯酸钠5～6，水解聚马来酸酐5～6，聚环氧琥珀酸3～4。

2.根据权利要求1所述的用于反渗透膜的缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述助剂为三种，其中助剂1为亚硫酸氢钠，其加入量为基本组成物总重量的0.6～1％、助剂2为二氧化氯，其加入量为基本组成物总重量的0.1-0.3％、助剂3为苯丙三氮唑，其加入量为基本组成物总重量的0.1-0.3％。

3.一种制备如权利要求1或2所述的用于反渗透膜缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，它包括下述步骤：

a.配料：按配比称取基本组成物和助剂；

b.混配：在搅拌状态下，向反应器依次加入基本组成物羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐、滴加聚环氧琥珀酸，混匀后、再依次加入助剂亚硫酸氢钠、二氧化氯、苯丙三氮唑；

c.包装：待助剂充分溶解后，过滤包装。

4.根据权利要求3所述的用于反渗透膜缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸钠按如下方法聚合：按重量单位份称取去离子水150～200，丙烯酸150～200，加入反应釜搅拌，在低于60℃温度下，加入NaOH制成丙烯酸钠，调PH为7～9，搅拌10分钟后打入高位罐；按重量单位称取去离子水120，亚硫酸氢钠5～8，过硫酸铵7～9，使亚硫酸氢钠、过硫酸铵溶于去离子水中配制成引发剂，打入引发剂高位罐；反应釜升温至80℃±2℃时，双滴加入丙烯酸钠和引发剂，丙烯酸钠和引发剂按重量比10∶1的比例滴加，聚合3小时，保温半小时后，即得聚丙烯酸钠。

5.根据权利要求3所述的用于反渗透膜缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述水解聚马来酸酐按如下方法制备：按重量单位份称取去离子水800～900，马来酸酐150～200，三氯化铁0.22～0.24，过硫酸铵20～25，将去离子水、马来酸酐加入反应釜，然后加入催化剂三氯化铁，升温至90～100℃溶解，滴加引发剂，引发剂由过硫酸铵加入等量去离子水稀释配成，聚合3小时，保温3小时即成。

6.根据权利要求3所述的用于反渗透膜缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述聚环氧琥珀酸按如下方法制备：按重量单位称取去离子水250～280，马来酸酐300～315，48％的NaOH200～220，将去离子水和马来酸酐加入反应釜中混合，在低于60℃温度下，滴加48％的NaOH成盐，升温至45～65℃，加入催化剂钨酸钠，同时滴加双氧水和48％NaOH，调PH值7～9，其中钨酸钠加入量按重量单位为1～2，双氧水和48％NaOH加入量按重量单位分别为220～250和60～70，滴毕升温至60～70℃，环氧化2～3小时，继续升温至90℃以上，按重量单位称取引发剂氢氧化钙10～15，分两批加入引发剂氢氧化钙，每10分钟加一次，每次加二分之一，充分搅拌均匀，即得到聚环氧琥珀酸。