本申請(qǐng)涉及水處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在水處理技術(shù)領(lǐng)域，阻垢劑作為一種關(guān)鍵性化學(xué)助劑，其主要作用在于有效抑制和防止水垢在各種工業(yè)設(shè)備及管道內(nèi)壁上的沉積，以確保設(shè)備運(yùn)行的高效性和持久性。阻垢劑通過(guò)離子交換、絡(luò)合作用以及對(duì)無(wú)機(jī)鹽晶體生長(zhǎng)過(guò)程的干擾等機(jī)制，降低水溶液中難溶性鹽的析出傾向，維持良好的傳熱效率，同時(shí)保護(hù)金屬材料免受垢層侵蝕，顯著延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2、在現(xiàn)代工業(yè)尤其是電力、化工及電子等行業(yè)中，除鹽水系統(tǒng)的應(yīng)用至關(guān)重要，反滲透（ro）技術(shù)作為深度脫鹽的核心手段，其高精度分離效能依賴于反滲透膜的微孔結(jié)構(gòu)保持暢通無(wú)阻。然而，在實(shí)際操作過(guò)程中，反滲透膜易遭受包括絮凝劑殘留物在內(nèi)的多種物質(zhì)的污染和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。例如，常用的聚合氯化鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鋁等絮凝劑在完成原水預(yù)處理階段的懸浮物去除任務(wù)后，其殘余部分可能與水體中的其他離子反應(yīng)生成難以溶解的鹽類化合物。隨著除鹽水系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行和水分的不斷蒸發(fā)濃縮，這些難溶性鹽會(huì)在反滲透膜表面逐步積累并形成堅(jiān)固的垢層，嚴(yán)重影響膜組件的滲透通量和截留率，進(jìn)而降低整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)濾效率和產(chǎn)水品質(zhì)。

3、因此，針對(duì)反滲透膜在除鹽水處理過(guò)程中面臨的垢沉積問(wèn)題，研發(fā)一種高效、環(huán)保且適應(yīng)性強(qiáng)的新型阻垢劑顯得尤為迫切和必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為緩解反滲透膜表面難溶性鹽等物質(zhì)沉積結(jié)垢，影響水過(guò)濾效果的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑及其制備方法。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，包括阻垢組分，阻垢組分由單體混合物經(jīng)自由基共聚得到，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述單體混合物包括：5～60%不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐、5～80%n-乙烯基咪唑、0～30%?n-乙烯基己內(nèi)酰胺。

3、本申請(qǐng)的阻垢組分為不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐、n-乙烯基咪唑、n-乙烯基己內(nèi)酰胺等單體的共聚產(chǎn)物，其中，n-乙烯基咪唑中的含氮雜環(huán)基團(tuán)因其氮原子上的孤對(duì)電子，具有較強(qiáng)的配位作用，能夠與金屬離子或其他陽(yáng)離子形成穩(wěn)定的配合物，從而能夠有效的結(jié)合除鹽水中殘留絮凝劑的金屬離子，抑制其在反滲透膜表面的成核作用，減少晶核生長(zhǎng)發(fā)生沉積。而不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐與n-乙烯基己內(nèi)酰胺可賦予阻垢組分良好的親水性，促進(jìn)阻垢組分的分散。

4、優(yōu)選的，所述單體混合物還包括5～20%季銨化n-乙烯基咪唑。

5、優(yōu)選的，所述季銨化n-乙烯基咪唑由n-乙烯基咪唑、堿性催化劑和鹵代烷反應(yīng)得到，所述n-乙烯基咪唑、鹵代烷和堿性催化劑的摩爾比為1：1～3:0.1～0.2。

6、優(yōu)選的，所述n-乙烯基咪唑和季銨化n-乙烯基咪唑的質(zhì)量比為1：0.2～0.4。

7、優(yōu)選的，所述n-乙烯基咪唑?yàn)?-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、3-甲基-1-乙烯基咪唑中的一種或幾種。

8、在阻垢組分中引入陽(yáng)離子化乙烯基咪唑單體，能夠增強(qiáng)對(duì)殘留金屬離子能力絡(luò)合作用的同時(shí)，提高其親水性。另外，季銨化陽(yáng)離子能夠增強(qiáng)阻垢組分的電荷密度和空間位阻，減少絡(luò)合物之間通過(guò)橋接配體形成絮凝物的現(xiàn)象，有助于減少垢沉積。

9、需要說(shuō)明的是，季銨化n-乙烯基咪唑穩(wěn)定性相對(duì)較差，且因引入季銨基團(tuán)增大了空間位阻效應(yīng)，會(huì)降低配位絡(luò)合效率，可見(jiàn)其用量應(yīng)適當(dāng)。

10、優(yōu)選的，所述阻垢組分按照如下操作制得：

11、將不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐和去離子水混合，加入堿性ph調(diào)節(jié)劑至溶液ph值為7～7.5，再加入其他單體，得到單體混合物；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向單體混合物加入引發(fā)劑溶液，升溫至65～70℃，攪拌反應(yīng)，得到阻垢組分。

12、優(yōu)選的，本申請(qǐng)的阻垢分散劑用于使用聚酰胺反滲透膜的過(guò)濾系統(tǒng)。

13、優(yōu)選的，以質(zhì)量份計(jì)，所述阻垢劑包括：阻垢組分40～60份、分散劑1～5份、抗菌劑0.5～2份和5～10份親水改性劑。

14、優(yōu)選的，所述親水改性劑包括質(zhì)量比為1:3～4的多乙烯多胺和聚乙烯亞胺。

15、優(yōu)選的，所述分散劑為非離子表面活性劑。

16、優(yōu)選的，所述多乙烯多胺選自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾種。

17、當(dāng)前反滲透膜的材料多為聚酰胺，其親水性較差，水分子難以充分潤(rùn)濕，致使膜表面積聚的有機(jī)物、難溶鹽等物質(zhì)難以被水分清潔，容易沉積堵塞膜孔，影響過(guò)濾性能。為此，本申請(qǐng)?jiān)谧韫阜稚┲屑尤肓司垡蚁﹣啺泛投嘁蚁┒喟罚蛊淠軌蚺c聚酰胺反滲透膜中殘留的羧基反應(yīng)，在膜表面形成親水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提高水分對(duì)膜的潤(rùn)濕清潔作用，減少污垢沉積，保障反滲透膜過(guò)濾性能的長(zhǎng)效性。

18、需要說(shuō)明的是，多乙烯多胺起到交聯(lián)作用，促進(jìn)聚乙烯亞胺在膜表面形成交聯(lián)親水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

19、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑的制備方法，其采用上述任一配比的原料混合得到。

20、優(yōu)選的，所述阻垢分散劑在水處理時(shí)的用量濃度為1～30mg/l。

21、綜上所述，本申請(qǐng)具有如下有益效果：

22、本申請(qǐng)采用由不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐、n-乙烯基咪唑、n-乙烯基己內(nèi)酰胺進(jìn)行共聚，得到具有優(yōu)異親水性和金屬陽(yáng)離子配位作用的阻垢組分，能夠有效抑制反滲透膜在除鹽水處理過(guò)程中面臨的垢沉積現(xiàn)象，保障過(guò)濾效果。

23、本申請(qǐng)通過(guò)引入季銨化n-乙烯基咪唑單體，可進(jìn)一步提高阻垢組分在水中的溶解度，并通過(guò)靜電作用和空間位阻作用防止阻垢組分的絡(luò)合產(chǎn)物之間橋接形成較大絮凝物而沉積。

24、本申請(qǐng)通過(guò)在阻垢分散劑中加入聚乙烯亞胺和多乙烯多胺，可在反滲透膜表面形成親水網(wǎng)絡(luò)，從而促進(jìn)膜表面污垢的自清潔作用，減少孔道堵塞現(xiàn)象，提高反滲透膜過(guò)濾性能的穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性。

技術(shù)特征：

1.一種環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，包括阻垢組分，阻垢組分由單體混合物經(jīng)自由基共聚得到，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述單體混合物包括：5～60%不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐、5～80%n-乙烯基咪唑、0～30%?n-乙烯基己內(nèi)酰胺。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述單體混合物還包括5～20%季銨化n-乙烯基咪唑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述季銨化n-乙烯基咪唑由n-乙烯基咪唑、堿性催化劑和鹵代烷反應(yīng)得到，所述n-乙烯基咪唑、鹵代烷和堿性催化劑的摩爾比為1：1～3:0.1～0.2。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述n-乙烯基咪唑和季銨化n-乙烯基咪唑的質(zhì)量比為1：0.2～0.4。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述n-乙烯基咪唑?yàn)?-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、3-甲基-1-乙烯基咪唑中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述阻垢組分按照如下操作制得：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，以質(zhì)量份計(jì)，所述阻垢劑包括：阻垢組分40～60份、分散劑1～5份、抗菌劑0.5～2份和5～10份親水改性劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述親水改性劑包括質(zhì)量比為1:3～4的多乙烯多胺和聚乙烯亞胺。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑，其特征在于，所述分散劑為非離子表面活性劑。

10.一種環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑的制備方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1～9任一配比的原料混合得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及水處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種環(huán)保無(wú)磷阻垢分散劑及其制備方法。該阻垢分散劑包括阻垢組分，阻垢組分由單體混合物經(jīng)自由基共聚得到，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述單體混合物包括：5～60%不飽和羧酸或不飽和羧酸酸酐、5～80%N?乙烯基咪唑、0～30%N?乙烯基己內(nèi)酰胺。本申請(qǐng)的阻垢分散劑能夠有效緩解反滲透膜表面難溶性鹽等物質(zhì)沉積結(jié)垢的問(wèn)題，提高膜過(guò)濾性能的耐久性。

技術(shù)研發(fā)人員：周明明,朱廣建,王鶴宇,閆軍防,王東旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東科奧環(huán)境科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9