一種反滲透阻垢劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻垢劑，具體涉及一種反滲透阻垢劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 反滲透阻垢劑是專門用于反滲透系統(tǒng)及納濾和超濾系統(tǒng)的阻垢劑，可防止膜面結(jié) 垢，能提高產(chǎn)水量和產(chǎn)水質(zhì)量，降低運(yùn)行費(fèi)用。隨著膜科學(xué)工藝的進(jìn)步，反滲透水處理技術(shù) 已廣泛應(yīng)用于電力、食品、電子、化工行業(yè)，在工業(yè)給水和污水回用深度處理領(lǐng)域有著廣泛 的應(yīng)用。反滲透膜是反滲透系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行時(shí)，水中鈣鎂等離子會不 斷析出并在反滲透膜表面附著，形成結(jié)垢及滋生菌藻，堵塞膜孔，影響反滲透系統(tǒng)的出水效 率，損壞反滲透膜，造成能源浪費(fèi)。因此防止膜結(jié)垢及菌藻滋生在反滲透運(yùn)行中起著至關(guān)重 要的作用。目前主要的反滲透阻垢劑有美國Kinglee公司、Argo公司、FMC公司的產(chǎn)品，也 有一些國產(chǎn)產(chǎn)品，產(chǎn)品性能參差不齊，阻垢性能不高，且功能單一。專利CN102010078A中提 供了一種集抑菌、緩蝕、阻垢性能為一體反滲透阻垢劑，但由于配方中含磷，易對對水體造 成二次污染，不符合綠色環(huán)保要求，因此，研宄開發(fā)一種的多功能環(huán)保型反滲透阻垢劑是有 廣泛應(yīng)用價(jià)值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足，提供一種同時(shí)具有殺菌緩蝕作用 的綠色環(huán)保型無磷反滲透阻垢劑， 本發(fā)明還提供了上述反滲透阻垢劑的制備方法。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明一種反滲透阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25~40%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 20~30%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12~30%， 氧化石墨烯水分散液 3~5%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 3~6%， 硼砂水溶液 15~40%。
[0005] 所述的氧化石墨烯水分散液，濃度為1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧 化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為15~20層；粒徑 為5~IOnm ; 所述的馬來酸-丙稀酸共聚物，固體含量45~55wt%，游離單體（以馬來酸計(jì)） 9. Owt% ； 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20 ; 所述的硼砂水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%。
[0006] 上述反滲透阻垢劑，優(yōu)選以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， 硼砂水溶液 23%。
[0007] 本發(fā)明反滲透阻垢劑，使用濃度為2~20mg/L，優(yōu)選3~5mg/l。
[0008] 本發(fā)明反滲透阻垢劑，其PH值適用范圍為6. 5~9. 5,溫度適用范圍為0~45°C; 優(yōu)選溫度范圍20~35°C。
[0009] 上述反滲透阻垢劑的制備方法為： 將磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙?；憾６?、馬來酸-丙烯酸共聚物 和氧化石墨烯水分散液按比例混合，加熱至65~95°C，1. 5~2. Oh內(nèi)勻速滴加硼砂水溶 液，滴加過程控制溫度90~95°C，調(diào)節(jié)pH值為9~13,超聲處理15~20min，然后升溫至 105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流0. 5~lh，再將物料降溫到75~85°C，趁熱過濾，濾液 降溫，即為本發(fā)明反滲透阻垢劑。
[0010] 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸（SMA/PESA)是一種優(yōu)異的多功能無磷阻垢劑，與PESA 相比，阻垢性能明顯提高，具有良好的復(fù)配協(xié)同效應(yīng)，結(jié)構(gòu)中含有羧基、醚基、胺基、羥基、 磺酸基等多種親水性基團(tuán)，它不僅可有效地提高化合物溶解性，還可在金屬表面形成配位 化合物而發(fā)生化學(xué)吸附，從而對其阻垢性能起到增強(qiáng)作用，多種官能團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)使其阻 垢性能大幅提尚。
[0011] Ν，Ν'-二乙?；憾６?，具有和金屬離子形成穩(wěn)定螯合物的能力，對聚合物 的"銅害"有良好的防護(hù)作用，是一種有效金屬減活劑，同時(shí)，由于其具有多種生物活性及特 殊的功能基團(tuán)能形成多種氫鍵復(fù)合物，使Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼同時(shí)具有阻垢緩蝕及 殺菌抑菌功效。
[0012] 馬來酸-丙烯酸共聚物（ΜΑ/ΑΑ)，對碳酸鹽等具有很強(qiáng)的分散作用，熱穩(wěn)定性高， 可在300°C高溫等惡劣條件下使用，與其它水處理藥劑具有良好的相容性和協(xié)同增效作用， 對包括磷酸鹽在內(nèi)的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高溫性能優(yōu)異。
[0013] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制備而得，不會發(fā)生沉淀，氧化石墨烯為 一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長 久以來被視為親水性物質(zhì)，其在水中具有優(yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石 墨烯實(shí)際上具有兩親性，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能 量。氧化石墨烯與碳納米管結(jié)構(gòu)相似，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)，其比表面 積可達(dá)2600平方米/克，其表面大量的活性基團(tuán)如羧基、羰基、羥基、環(huán)氧基等，為污染物尤 其是重金屬的吸附提供充足的活性位點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)污染物的痕量消除，同時(shí)多種官能團(tuán)的協(xié) 同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，使其阻垢性能大幅提高。
[0014] 脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO)，是一種非離子表面活性劑，分子中的醚鍵不易被酸、堿 破壞，穩(wěn)定性較高，水溶性較好，耐電解質(zhì)，易于生物降解，配伍性好，對硬水不敏感，但隨著 水溫的升高，其溶解度會逐漸降低。在PH為3~11的范圍內(nèi)，脂肪醇聚氧乙烯醚水解穩(wěn)定。
[0015] 本發(fā)明反滲透阻垢劑中，以磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸和Ν，Ν' -二乙?；憾?二肼為阻垢劑主要成分，馬來酸-丙烯酸共聚物為輔助阻垢劑，同時(shí)添加氧化石墨烯水分 散液和脂肪醇聚氧乙烯醚，制得一種綠色環(huán)保無磷的反滲透阻垢劑。其中磺酸甲胺基聚環(huán) 氧琥珀酸、Ν，Ν'-二乙?；憾６潞婉R來酸-丙烯酸共聚物緩蝕阻垢效果優(yōu)良，三者 復(fù)配后協(xié)同增效作用明顯，并且有很好的降解性，對環(huán)境沒有污染。氧化石墨烯水分散液， 與磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙?；憾６潞婉R來酸-丙烯酸共聚物兼容性 好，同時(shí)具有很好的吸附性能，可痕量消除污染物。上述成分與表面活性劑脂肪醇聚氧乙 烯醚復(fù)配后，水溶性及穩(wěn)定性增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間貯存，對污染物尤其是重金屬增容作用明 顯，尤其是對Ca 2+XO廣、S0,等離子阻垢效果顯著，本發(fā)明反滲透阻垢劑能夠在較寬的給水 pH范圍和溫度內(nèi)使用，具有目前所使用的其他反滲透阻垢劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明反滲透阻垢劑及其制備方法的有益效果為： (1)各組分含有的多種官能團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)可有效地提高化合物溶解性，可實(shí)現(xiàn)污染物 的痕量消除，復(fù)配后使其阻垢性能大幅提高，可有效實(shí)現(xiàn)污染物物理吸附和化學(xué)吸附的協(xié) 同作用，能夠在較寬的給水PH范圍和溫度內(nèi)使用，同時(shí)還兼具優(yōu)良的滅菌效果。
[0017] (2)生產(chǎn)工藝簡單，無"三廢"排放，穩(wěn)定性及水溶性好，主要成分可生物降解、無 毒、無磷、無污染、無腐蝕性，加藥量少，對環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例和對比例將有助于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出的改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例所用各原料均由市場購買得到； 所用的氧化石墨烯水分散液為南京先豐納米材料科技有限公司生產(chǎn)，濃度為I. 5mg/ ml，所含的氧化石墨烯為碳層表面具有羥基、羧基或羰基官能團(tuán)的改性石墨烯，層數(shù)為 15~20層，粒徑為5~IOnm ; 所用的馬來酸-丙烯酸共聚物，規(guī)格為：固體含量48wt%，游離單體（以馬來酸計(jì)） 9. Owt%，數(shù)均分子量450~700 ; 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度為18~20。
[0020] 實(shí)施例1 本實(shí)施例反滲透阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 30%， N，Ν'-二乙?；憾６?22%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 16%， 氧化石墨烯水分散液 4%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 5%， 硼砂水溶液 23%， 所述的硼砂水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0021] 本實(shí)施例反滲透阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙?；憾６隆ⅠR來酸-丙 烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至90°C，2. Oh內(nèi)勻速滴加 硼砂水溶液，滴加過程控制溫度90~95°C，調(diào)節(jié)pH值為11，超聲處理20min，然后升溫至 105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流lh，再將物料降溫到80°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為 本實(shí)施例反滲透阻垢劑。
[0022] 實(shí)施例2 本實(shí)施例反滲透阻垢劑，包括以下質(zhì)量百分含量的組分： 磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸 25%， N，Ν'-二乙?；憾６?20%， 馬來酸-丙烯酸共聚物 12%， 氧化石墨烯水分散液 3%， 脂肪醇聚氧乙烯醚 3%， 硼砂水溶液 37%， 所述的硼砂水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0023] 本實(shí)施例反滲透阻垢劑的制備方法為： 按比例分別稱取磺酸甲胺基聚環(huán)氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙?；憾６隆ⅠR來酸-丙 烯酸共聚物和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，混合，加熱至80°C，I. 5h內(nèi)滴加硼砂 水溶液，滴加過程控制溫度9