一種堿性低磷反滲透膜阻垢劑及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水處理技術領域，涉及一種阻垢劑，具體涉及一種堿性低磷反滲透膜 阻垢劑及制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，反滲透技術已經在化工、醫藥、食品等行業的脫鹽、超純水制備、污水處理以 及各種分離提純過程中得到日益廣泛的應用。反滲透技術是對含鹽水施以外界推動力以 克服滲透壓而使水分子通過膜的逆向滲透過程。經過反滲透處理后，可除去水中99%的鹽 分及二氧化硅，并能除去水中99. 5%的鈣、鎂。然而，反滲透裝置的濃水極易受到顆粒、膠體 和難溶鹽的污染，包括細菌、淤泥、膠體硅、鐵腐蝕產物等，除鹽水系統預處理部分所用的藥 品如聚合鋁和三氯化鐵或陽離子聚電解質，如在膜表面生成CaC0 3、Ca3 (PO4) 2、CaS04、BaS04、 SrSO4、金屬氧化物、硅酸化合物等沉積物，導致系統供水壓力和清洗頻率增加，出水量或脫 鹽率下降，甚至使膜元件提前報廢，因此，反滲透膜用阻垢劑的開發一直是研究與開發的熱 點。
[0003] 國內外反滲透膜阻垢劑主要為有機磷酸鹽、聚羧酸鹽或丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯 磺酸類物質等多元共聚物以及其它的復合物。發明專利CN1864826A公開了一種反滲透 膜用阻垢劑，它包括有機膦酸化合物、木質素、聚馬來酸或酐、膦羧酸和水等組成，使用簡 單，適用于各種類型的反滲透膜。發明專利CN1970460A公開了一種反滲透膜阻垢劑及其 制備方法，它包括有機羧酸、含酰胺類化合物、含磺酸基類化合物、無機化合物、以及去離 子水等，重點解決反滲透膜上碳酸鈣易于沉積的問題。發明專利CN101138705A公開了一 種反滲透膜用阻垢劑及其制備方法，它包括無磷酸羧酸類阻垢分散劑、無磷丙烯酸多元共 聚物、低磷磷羧酸及純凈水，可用于反滲透、超濾、納濾等各種膜水處理系統。發明專利 CN101254413A公開了一種反滲透膜的緩蝕阻垢劑及其制備方法，用于提高阻垢劑的效能和 降低成本，它的構成中包括基本組成和助劑，基本組成由羥基乙叉二膦酸、聚丙烯酸鈉、水 解聚馬來酸酐、聚環氧琥珀酸等，它是一種無磷非氮的綠色環保型多元阻垢緩蝕劑，對水中 的碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氟化鈣和硅鈣有良好的阻垢分散性能，阻垢率達85%。發明專利 CN101554565A公開了一種無磷反滲透膜阻垢劑及其制備方法，它包括AL-one 50-90%，磺 酸鹽共聚物5-20%，pH值調節劑0. 5-1. 5%，其余為去離子水，它能在較寬的給水pH范圍內使 用，可消除膜系統生物污染和細菌超標的隱患，避免磷酸鹽沉淀污染和對環境水源的污染。
[0004] 目前市場上大多為含磷類反滲透膜阻垢劑，不可避免的將產生膜系統生物污染和 細菌超標的隱患，且使用含磷阻垢劑將產生對環境水源的污染。雖有部分完全無磷產品，但 都存在生產成本高，阻垢效率低等缺點。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于針對現有技術的存在的不足，提供一種堿性低磷反滲透膜阻垢 劑。
[0006] 本發明還提供了上述堿性低磷反滲透膜阻垢劑的制備方法。
[0007] 本發明目的通過以下技術方案實現： 本發明涉及的一種堿性低磷反滲透膜阻垢劑，包括以下質量百分含量的組分： 乙二胺四亞甲基膦酸鈉（EDTMPS) 15?50%， 丙烯酸樹脂（PAA) 10?40%，分子量為1800?2200， 富馬酸二甲酯 5?20%， 氧化石墨烯水分散液 2?8%，濃度為0. 5?2mg/ml， PH值調節劑 20?50%。
[0008] 上述堿性低磷反滲透膜阻垢劑，優選以下質量百分含量的組分： EDTMPS 20 ?40%， PAA 20?30%，分子量為1800?2200， 富馬酸二甲酯 8?10%， 氧化石墨烯水分散液 3?5%，濃度為1. 5?2mg/ml， PH值調節劑 25?40%。
[0009] 所述的PH調節劑為弱堿性溶液，如碳酸氫鈉、硼砂或碳酸鈉的水溶液等，優選質 量分數10?15%的硼砂水溶液。
[0010] 本發明堿性低磷反滲透膜阻垢劑，其PH值范圍為9?11。
[0011] 上述本發明所述的堿性低磷反滲透膜阻垢劑的制備方法，其特征是步驟為：稱取 規定量的EDTMPS、PAA、富馬酸二甲酯和氧化石墨烯水分散液，依次加入容器中，在室溫下攪 拌1. 5?2. 0h，混合均勻，用PH值調節劑調節pH值為9?11，超聲處理15?20min，然后 將物料加熱到75?85°C，趁熱過濾，濾液降溫，即為本發明堿性低磷反滲透膜阻垢劑。
[0012] 本發明堿性低磷反滲透膜阻垢劑，使用時采用連續投加的方式，與反滲透膜進水 均勻混合；使用濃度為5?20mg/L，優選8?10mg/L。
[0013] 富馬酸二甲酯，具有低毒高效、廣譜抗菌、安全、化學穩定性好、作用時間長、適用 的PH值范圍寬等特點，能抑制多種霉菌、酵母菌及細菌，并且具有抗真菌的能力，它的毒性 很低，進入人體后很快變成人體正常的新陳代謝成分富馬酸，所以安全性極高。它具有很強 的生物活性，而且有升華性，因此具有接觸殺菌和熏蒸殺菌的雙重作用，它耐熱性能好，使 用的pH值范圍寬。
[0014] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制備而得，不會發生沉淀。氧化石墨烯為 一種非傳統型態的軟性材料，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，其在水中具有優越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石 墨烯實際上具有兩親性，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構相似，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團，其比表面 積可達2600平方米/克，其表面大量的活性基團如羧基、羰基、羥基、環氧基等，為污染物尤 其是重金屬的吸附提供充足的活性位點，可實現污染物的痕量消除。
[0015] 乙二胺四亞甲基膦酸鈉，即EDTMPS，具有緩蝕率高，能與水混溶，無毒無污染，化學 穩定性及耐溫性好，在200°C下仍有良好的阻垢效果等優點。EDTMPS在水溶液中能離解成 8個正負離子，因而可以與多個金屬離子螯合，形成多個單體結構大分子網狀絡合物，松散 地分散于水中，使鈣垢正常結晶被破壞，對硫酸鈣、硫酸鋇垢的阻垢效果好。
[0016] EDTMPS與PAA、富馬酸二甲酯和氧化石墨烯水分散液復配，得到的堿性低磷反 滲透膜阻垢劑，能夠在較寬的給水pH范圍內使用，能有效地控制CaC0 3、Ca3 (PO4)2、CaS04、 BaS04、SrS04、SiO2等沉積垢物，同時具有抗菌防霉緩蝕的優點。其中富馬酸二甲酯的作用 是：殺菌防霉抗真菌，消除膜系統生物污染和細菌超標的隱患；氧化石墨烯水分散液的作 用是：分散性好，與EDTMPS、PAA和富馬酸二甲酯兼容，復配后穩定性好，可長時間貯存，同 時具有很好的吸附性，可痕量消除污染物，用于循環冷卻水等系統時，可吸附在金屬表面形 成一層很薄的膜，保護金屬免受大氣及有害介質的腐蝕。
[0017] 本發明以EDTMPS為主要成分，同時添加 PAA、富馬酸二甲酯和氧化石墨烯水分散 液，得到一種堿性低磷反滲透阻垢產品，與常規的含磷類阻垢分散劑相比，可減輕膜系統生 物污染和細菌超標的隱患，避免磷酸鹽沉淀污染和對環境水源的污染，同時本產品生產工 藝簡單，無"三廢"排放，成本可控，價格適中，適用于各類反滲透膜阻垢分散。本發明阻垢 劑可有效實現污染物物理吸附和化學吸附的協同作用，同時，還兼具優良的緩蝕、滅菌、防 霉效果。
[0018] 與現有技術相比，本發明堿性低磷反滲透膜阻垢劑及制備方法的有益效果為： (1)能有效防止膜面結垢，同時兼具優良的緩蝕、滅菌、防霉效果，減輕膜系統生物污染 和細菌超標的隱患，避免磷酸鹽沉淀污染和對環境水源的污染。
[0019] (2)能夠在較寬的給水pH范圍內使用，穩定性好，可長時間貯存，同時具有很好的 吸附性，可痕量消除污染物。
[0020] (3)生產工藝簡單，無"三廢"排放，生物降解性能好、無毒、無污染、無腐蝕性，加藥 量少，對環境友好。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例和對比例將有助于本領 域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。對本領域的普通技術人員， 在不脫離本發明構思的前提下做出的改進，都屬于本發明的保護范圍。
[0022] 本發明實施例所用丙烯酸樹脂（PAA)分子量為1800?2200 ;所用氧化石墨烯水分 散液為南京先豐納米材料科技有限公司生產，濃度為I. 5mg/ml。
[0023] 實施例1 本實施例堿性低磷反滲透膜阻垢劑，包括以下質量百分含量的組分： EDTM