專利名稱：：一種阻垢劑及其在水處理中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水處理劑，特別是涉及一種適用于高硬、高鹽水質(zhì)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(shù)：
：反滲透技術(shù)是一種廣泛用于海水和苦咸水淡化的節(jié)能、高效的水處理技術(shù)。該技術(shù)通過給水體加壓，使水分子通過膜元件形成產(chǎn)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(cè)，由于溶解的物質(zhì)被濃縮，會(huì)使其中難溶物質(zhì)析出，在膜元件表面沉積成垢，造成膜污染，影響反滲透裝置的運(yùn)行。在反滲透水處理系統(tǒng)中投加一定量的阻垢劑，可以防止和減少結(jié)標(biāo)的發(fā)生。由于反滲透裝置的進(jìn)水水質(zhì)不同，其中成垢物質(zhì)的成份也不盡相同。對于表現(xiàn)為高鈣、高硫酸根、高可溶性硅的地下水和嚴(yán)重缺水地區(qū)采集的深井水，反滲透過程生成的濃水，其電導(dǎo)率可高達(dá)50001000(His/cm甚至更高，這種水具有嚴(yán)重的結(jié)垢傾向，因此反滲透水處理過程在防止高鈣、高硫酸根、高可溶性硅沉積結(jié)垢方面對阻垢劑有著特殊的要求。反滲透阻垢劑是由循環(huán)冷卻水、鍋爐用水阻塘劑演變而來。在水處理行業(yè)，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(yīng)用場合的阻垢效果差別很大?，F(xiàn)有技術(shù)中，加拿大專利CA1208521公開了"一種用于反滲透水凈化系統(tǒng)的結(jié)垢抑制劑組分和抑制結(jié)垢的方法"。該阻垢劑中含有聚丙烯酸和植酸協(xié)同組分，能夠明顯降低鈣、鎂和鐵離子結(jié)垢。美國專利US5,772,913公開了"一種使用協(xié)同化合物控制含水系統(tǒng)積垢的阻垢劑"，對于含有易生成積垢鹽，如碳酸^和磷酸鈣，表現(xiàn)為高pH、高方解石飽和度特征的含水系統(tǒng)，加入具有協(xié)同效應(yīng)的阻垢劑控制結(jié)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?，F(xiàn)有技術(shù)提供的阻垢劑，在不同的應(yīng)用場合取得了不同的效果，但對于高鈣、高硫酸根、高可溶性硅水質(zhì)，目前還沒有滿意的阻垢劑產(chǎn)品。在上述水質(zhì)條件下，防止和減少膜表面的結(jié)垢，是反滲透處理高濃度水時(shí)迫切需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了提高對于高鈣、高硫酸根、高可溶性硅水質(zhì)的阻垢效果，本發(fā)明提供一種阻塘劑和使用該阻垢劑的水處理方法。本發(fā)明的阻垢劑是這樣實(shí)現(xiàn)的一種阻塘劑，包括多氨基多醚基亞甲基膦酸、聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物、以及至少一種其他的有機(jī)膦酸。在具體實(shí)施時(shí)，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]<formula>seeoriginaldocumentpage5</formula>式中n是整數(shù)，其平均值從2至12，M是氫或合適的陽離子，每個(gè)R可相同或不同，可為氫或甲基。在具體實(shí)施時(shí)，所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為4085wt%、優(yōu)選的含量為6085wt％,所述聚環(huán)氧琥珀酸的含量為112wty。、優(yōu)選的含量為l8wt%,所述丙烯酸類聚合物的含量為240wt%、優(yōu)選的含量為1020wt%，所述其他有機(jī)膦酸的含量為230wt%、優(yōu)選的含量為220wt%。在具體實(shí)施時(shí)，所述其他有機(jī)膦酸選自2-膦?；⊥?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-丙烯酰胺-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/丙烯酰胺的共聚物、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(shí)施時(shí)，一種優(yōu)選的阻垢劑，包括6085wt。/。的多氨基多醚基亞甲基膦酸、220wt。/。的2-膦?；⊥?l，2,4-三羧酸、l8wt。/。的聚環(huán)氧琥珀酸、1020wtM的丙烯酸類聚合物。本發(fā)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(tǒng)或循環(huán)水系統(tǒng)的步驟。在具體實(shí)施時(shí)，所述阻垢劑在水中的濃度為110mg/L，優(yōu)選的濃度為25mg/L。本發(fā)明的阻垢劑，是一種以多氨基多醚基亞甲基膦酸為主劑的復(fù)合型藥劑。該藥劑根據(jù)各種水處理藥劑不同的作用機(jī)理，利用合理的復(fù)配技術(shù)，充分發(fā)揮各藥劑單體之間的協(xié)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(qiáng)的阻垢性能，又能很好地穩(wěn)定鐵、鋅、錳的氧化物，并且可以抑制硅垢和鎂垢的形成；聚環(huán)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，適用于高堿度、高硬度、高溫水質(zhì)條件，并且在與2-膦酰基丁烷-l,2，4-三羧酸按照—定比例復(fù)配時(shí)具有很好的協(xié)同作用；有機(jī)膦酸，特別是2-膦?；⊥?1，2，4-三羧酸在低劑量時(shí)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硅垢有很好抑制作用的聚合物阻垢劑，特別適用于高硫酸根、高可溶性硅的水質(zhì)。本發(fā)明的阻垢劑適用于高硬、高鹽水質(zhì)特別是高f丐、高硫酸根、高可溶性硅水質(zhì)。在硫酸鈣濃度達(dá)到10倍溶度積(Ksp)、硫酸鋇濃度達(dá)到2000倍溶度積、硫酸鍶濃度達(dá)到1000倍溶度積的條件下，該藥劑阻垢效果良好，并且對碳酸鹽、硅酸鹽和氟化物也有良好的阻垢效果。將其應(yīng)用于反滲透水處理系統(tǒng)，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(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的具體實(shí)施方式。在以下實(shí)施例中，碳酸鈣阻垢性能的測定方法，采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16632一1996《水處理劑阻垢性能的測定碳酸鈣沉積法》，硫酸鹽、硅酸鹽阻垢性能的測定方法，參照上述標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例l配制阻垢劑首先向3.2g2-膦?；≯?l，2，4-三羧酸中加入l.lg的聚環(huán)氧琥珀酸，攪拌混勻放置備用；然后于一反應(yīng)釜內(nèi)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，攪拌均勻后將混合好的2-膦?；⊥?l，2,4-三羧酸和聚環(huán)氧琥珀酸加入反應(yīng)釜內(nèi)，在反應(yīng)釜內(nèi)攪拌一定時(shí)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(zhì)見表l。表1<table><row><column>序號</column><column>項(xiàng)目</column><column>測定值</column></row><row><column></column><column>1</column><column>PH</column><column>7.88</column></row><row><column></column><column>2</column><column>電導(dǎo)ns/cm</column><column>923</column></row><row><column></column><column>3</column><column>Ca2+mg/L</column><column>262.40</column></row><row><column></column><column>4</column><column>總硬mg/L</column><column>392.08</column></row><row><column></column><column>5</column><column>堿度mg/L</column><column>287.23</column></row><row><column></column><column>6</column><column>C廠mg/L</column><column>116.01</column></row><row><column></column><column>7</column><column>Femg/L</column><column>0.08</column></row><row><column></column><column>8</column><column>Cumg/L</column><column>0.03</column></row><row><column></column><column>9</column><column>SO,mg/L</column><column>112.9</column></row><row><column></column><column>10</column><column>Si02mg/L</column><column>30.33</column></row><row><column></column><column>11</column><column>Namg/L</column><column>5.57</column></row><row><column></column><column>12</column><column>Bamg/L</column><column>—</column></row><row><column></column><column>13</column><column>Srmg/L</column><column>3.98</column></row><row><column></column><column>14</column><column>Almg/L</column><column>—</column></row><table>碳酸藥阻垢性能的測定結(jié)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(jié)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.硅酸鹽阻垢性能的測定測定用水為配水，在配置的溶液中，硅酸鹽的含量為30mg/L(以Si02計(jì))。硅酸鹽阻垢劑性能的測定結(jié)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于表現(xiàn)為高鈣、高硫酸根、高可溶性硅的水質(zhì)，在反滲透系統(tǒng)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(gè)月。對比在相同水質(zhì)條件和反滲透控制條件的情況下，在反滲透系統(tǒng)中不加入阻垢劑，反滲透膜的清洗周期一般很短；加入現(xiàn)有的其他膜阻垢劑，膜清洗周期一般為12個(gè)月。實(shí)施例24阻垢性能測定的測定方法、測定水質(zhì)條件與實(shí)施例1相同。各實(shí)施例阻垢劑的成分、含量和阻垢性能測定結(jié)果見表2。表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種阻垢劑，包括多氨基多醚基亞甲基膦酸、聚環(huán)氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物、以及至少一種其他的有機(jī)膦酸。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻垢劑，其特征在于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(shù)，其平均值從2至12，M是氫或合適的陽離子，每個(gè)R可相同或不同，可為氫或甲基。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻垢劑，其特征在于-所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為4085wt%、所述聚環(huán)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(jī)膦酸的含量為230wt%。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻垢劑，其特征在于所述多氨基多醚基亞甲基膦酸的含量為6085wt%、所述聚環(huán)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(jī)膦酸的含量為320wt%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻垢劑，其特征在于-所述其他有機(jī)膦酸選自2-膦?；⊥?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(jù)權(quán)利要求1所述的阻垢劑，其特征在于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-丙烯酰胺-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/丙烯酰胺的共聚物、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(jù)權(quán)利要求1所述的阻垢劑，其特征在于:包括6085wt％的多氨基多醚基亞甲基膦酸、220wt％的2-膦酰基丁烷-1，2,4-三羧酸、18wt％的聚環(huán)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(quán)利要求17所述的阻垢劑引入反滲透水處理系統(tǒng)或循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的步驟。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理方法，其特征在于所述阻垢劑在水中的濃度為110mg/L。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理方法，其特征在于所述阻垢劑在水中的濃度為25mg/L。全文摘要本發(fā)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(huán)氧琥珀酸、丙烯酸類聚合物和有機(jī)膦酸。該阻垢劑適用于高鈣、高硫酸根、高可溶性硅水質(zhì)，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(tǒng)，可以有效抑制碳酸鈣鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等無機(jī)鹽類在膜表面沉積、結(jié)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(yōu)先權(quán)日2006年10月31日發(fā)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