本發(fā)明屬于污水處理，具體而言屬于一種高硅水質專用反滲透阻垢劑及其制備方法。

背景技術：

1、在水處理領域內，反滲透技術是一種水處理脫鹽工藝中最成熟的物理脫鹽技術，被廣泛的應用，尤其在淡化海水、處理工業(yè)廢水及制取純凈水等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。然而，當處理含有高難度溶解性硅的水質時，反滲透系統(tǒng)面臨嚴峻的膜污染挑戰(zhàn)。溶解性硅，易在反滲透膜的表面沉積，逐漸轉換為質地堅硬且難以清除的硅垢。

2、硅垢的形成不僅會降低膜的通量，增加跨膜壓差，導致反滲透系統(tǒng)產水量顯著下降，還會嚴重影響反滲透膜對鹽分的去除效率，使得脫鹽效果明顯降低。這種性能的惡化對于對水質有著極為嚴格要求的行業(yè)，如電子工業(yè)和制藥行業(yè)?？赡軙е庐a品質量下降，從而增加生產成本并影響產品的市場競爭率。

3、同時，硅垢與其他污染物相互作用，可能進一步破壞膜結構，加劇鹽分滲透，進一步降低脫鹽效果。且高硅水質中的硅還會與水中的其他物質發(fā)生化學反應，產生酸性或堿性物質，會腐蝕反滲透系統(tǒng)中的管道、閥門和泵等設備，縮短其使用壽命，增加維修和更換成本，并可能引發(fā)反滲透系統(tǒng)的泄漏，對周圍環(huán)境造成污染。

4、此外，更為復雜的是，溶解性硅與鈣、鎂、鐵等金屬離子及有機物結合，會形成更加難以處理的復合污染物，這些污染物不僅加重了反滲透膜污染的程度，還使得清洗工作變得更加困難。嚴重時，這些污染物甚至會導致反滲透膜的物理性損壞，如膜破裂、穿孔等，直接增加了更換反滲透膜元件的成本。

5、為了維持反滲透系統(tǒng)的正常運行，不得不提高操作壓力以克服膜污染帶來的阻力，這必然導致能耗大幅度增長，不僅提高了運行成本，還加劇了環(huán)境負擔。同時，產水量的減少又迫使設備延長運行時間，進一步推高了能耗水平。

6、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種高硅水質專用反滲透阻垢劑，該阻垢劑能夠有效抑制高硅水質中硅垢的形成，保護反滲透膜系統(tǒng)，提高水的處理效率和膜的使用壽命。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供上述高硅水質專用反滲透阻垢劑的制備方法，該制備方法簡單，操作過程溫和，且整個制備流程中不產生有害物質，實現(xiàn)了綠色環(huán)保的生產過程。

3、為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：

4、本發(fā)明提供一種高硅水質專用反滲透阻垢劑，按質量百分比計，原材料包括：多氨基多醚基亞甲基膦酸40-65wt%、2-羥基膦?；宜?-18wt%、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷2-15wt%、聚環(huán)氧琥珀酸3-20wt%、磺酸鹽共聚物2-30wt%和丙烯酸類聚合物1-30wt%。

5、優(yōu)選的，作為進一步可實施的方案，按質量百分比計，多氨基多醚基亞甲基膦酸41-60wt%、2-羥基膦?；宜?-17wt%、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷3-13wt%、聚環(huán)氧琥珀酸4-16wt%、磺酸鹽共聚物5-25wt%、丙烯酸類聚合物2-23wt%。

6、優(yōu)選的，作為進一步可實施的方案，按質量百分比計，多氨基多醚基亞甲基膦酸65wt%、2-羥基膦酰基乙酸6wt%、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷5wt%、聚環(huán)氧琥珀酸8wt%、磺酸鹽共聚物9wt%、丙烯酸類聚合物7wt%。

7、優(yōu)選的，所述磺酸鹽共聚物為丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-丙烯酸羥丙酯三元共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯三元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽三元共聚物中的任意一種。

8、優(yōu)選的，所述丙烯酸類聚合物為聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯類共聚物、丙烯酸-馬來酸酐共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物中的任意一種。

9、在上述原材料中，多氨基多醚基亞甲基膦酸在阻垢劑中起到關鍵的作用，具有很高的螯合分散性能，能夠有效地與水中的鈣、鎂等金屬離子發(fā)生螯合發(fā)硬，形成穩(wěn)定的絡合物。這種絡合物的形成防止了金屬離子與硅酸根等陰離子結合形成硅垢。同時，多氨基多醚基亞甲基膦酸分子中的官能團還能夠占據(jù)無機鹽晶核或微晶上的位置，阻礙和破壞晶體的正常生長，減緩晶體的增長速率，從而減少硅垢的形成。

10、2-羥基膦酰基乙酸也是本發(fā)明阻垢劑的重要組成部分。其分子中的羥基和膦酰基團能夠與水中的鈣、鎂等金屬離子發(fā)生絡合反應，形成穩(wěn)定的絡合物，防止這些金屬離子與硅酸根結合，從而有效防止硅垢的形成。此外，2-羥基膦酰基乙酸還能在金屬表面形成一層保護膜，減緩金屬的腐蝕速度，進一步提高設備的使用壽命。

11、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷在高溫、高硬度、高堿度條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的阻垢性能，特別是對硅垢的阻垢效果顯著。它還能與鋅鹽、聚磷酸鹽等有良好的協(xié)同緩蝕作用，能在金屬表面形成一層不溶于水的緩蝕膜，抑制金屬的腐蝕。

12、聚環(huán)氧琥珀酸生物降解性能好，對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硅垢等具有良好的阻垢分散性能。它通過吸附在晶體扭折位置，占據(jù)晶體正常生長的晶格位置，抑制晶體有規(guī)律生長，使晶格變形，生成難以形成堅硬垢塊的疏松軟垢。

13、磺酸鹽共聚物具有優(yōu)異的分散性能和阻垢性能，能夠吸附在硅酸鹽顆粒表面，通過靜電斥力和空間位阻效應阻止顆粒之間的聚集和沉積，從而保持水體中的硅酸鹽顆粒處于分散狀態(tài)，防止無機鹽類在膜表面沉積。同時，磺酸基團還具有一定的親水性，有助于改善膜表面的潤濕性，減少垢層的附著。此外，磺酸鹽共聚物與其他阻垢劑成分具有協(xié)同作用，能夠進一步提高整體阻垢效果。

14、丙烯酸類聚合物分子鏈上的羧基等官能團能夠與水中的金屬離子發(fā)生螯合反應，并通過分散作用將結垢物質分散在水中，防止其沉積在設備表面。同時，丙烯酸類聚合物還通過靜電斥力作用和空間位阻效應，阻止結垢物質在設備表面形成致密的垢層。

15、上述各組分的含量之和為100wt%，通過合理的配比上述原材料，充分的發(fā)揮了各原材料之間的相互協(xié)同作用，能夠有效的實現(xiàn)對高硅水質中硅垢等無機鹽的有效阻止和分散，提高反滲透膜的使用壽命和運行效率。

16、本發(fā)明還提供了一種上述高硅水質專用反滲透阻垢劑的制備方法，包括如下步驟：

17、將多氨基多醚基亞甲基膦酸、2-羥基膦?；宜?、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷、聚環(huán)氧琥珀酸、磺酸鹽共聚物、丙烯酸類聚合物依次添加混合，最后制得高硅水質專用反滲透阻垢劑。

18、優(yōu)選的，所述混合步驟中要進行攪拌，攪拌的時間為20-30min。

19、優(yōu)選的，攪拌完成后還需要進行過濾和包裝處理，隨后進行常溫下的靜置。

20、優(yōu)選的，所述過濾和包裝處理后的靜置時間為23-24h。

21、在本發(fā)明中通過對制備方法中的各個操作參數(shù)進行限定，確保了每一步驟都能精確控制，從原料的精確稱量到混合攪拌的均勻性，再到過濾、包裝及靜置的細致處理，每一步都經過精心設計，旨在最大限度地發(fā)揮各組分間的協(xié)同效應，從而有效提升了高硅水質專用反滲透阻垢劑的性能穩(wěn)定性和生產效率，以達到最佳的阻垢效果。

22、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

23、（1）本發(fā)明提供的高硅水質專用反滲透阻垢劑，通過精心篩選并配比多氨基多醚基亞甲基膦酸、2-羥基膦?；宜?、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷、聚環(huán)氧琥珀酸、磺酸鹽共聚物和丙烯酸類聚合物多種高效阻垢成分，這些成分能夠在水中與鈣、鎂等金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物，有效防止硅垢及其他無機鹽垢的形成。特別是在高硅、高硬度、高堿度的水質條件下，本發(fā)明的阻垢劑展現(xiàn)出了顯著的阻垢效果，極大地提高了反滲透膜的使用壽命和運行效率。

24、（2）本發(fā)明中的各阻垢成分不僅各自具有卓越的阻垢性能，而且它們之間能夠產生良好的協(xié)同作用。這種協(xié)同作用使得本發(fā)明的阻垢劑在同等條件下，比單一阻垢劑或簡單混合的阻垢劑具有更優(yōu)的性能。

25、（3）本發(fā)明的高硅水質專用阻垢劑，可以有效防止硅垢在反滲透膜表面形成沉積，減少反滲透膜性能的下降，保持住反滲透膜的通量和水質，延長反滲透膜的使用壽命。

26、（4）聚環(huán)氧琥珀酸等成分具有良好的生物降解性能，能夠在自然環(huán)境中被微生物分解，不會對環(huán)境造成污染。同時，本發(fā)明的阻垢劑不含有毒有害物質，對人體和環(huán)境安全無害，符合綠色環(huán)保理念。

27、（5）本發(fā)明的制備方法簡單明了，通過依次添加并混合各原料成分，再經過攪拌、過濾和包裝等步驟即可制得成品。同時，本發(fā)明對制備過程中的操作參數(shù)進行了限定，確保了每一步驟都能精確控制，從而保證了阻垢劑的性能穩(wěn)定性和生產效率。

28、（6）本發(fā)明的阻垢劑配方適用于不同濃度和類型的高硅水質，具有較強的適應性，在高溫、高硬度或其他復雜水質條件下，都能保持穩(wěn)定的阻垢效果。