一种反渗透阻垢剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及一种阻垢剂，具体涉及一种反渗透阻垢剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 反渗透阻垢剂是专门用于反渗透系统及纳滤和超滤系统的阻垢剂，可防止膜面结 垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。随着膜科学工艺的进步，反渗透水处理技术 已广泛应用于电力、食品、电子、化工行业，在工业给水和污水回用深度处理领域有着广泛 的应用。反渗透膜是反渗透系统的关键设备，系统长时间连续运行时，水中钙镁等离子会不 断析出并在反渗透膜表面附着，形成结垢及滋生菌藻，堵塞膜孔，影响反渗透系统的出水效 率，损坏反渗透膜，造成能源浪费。因此防止膜结垢及菌藻滋生在反渗透运行中起着至关重 要的作用。目前主要的反渗透阻垢剂有美国Kinglee公司、Argo公司、FMC公司的产品，也 有一些国产产品，产品性能参差不齐，阻垢性能不高，且功能单一。专利CN102010078A中提 供了一种集抑菌、缓蚀、阻垢性能为一体反渗透阻垢剂，但由于配方中含磷，易对对水体造 成二次污染，不符合绿色环保要求，因此，研宄开发一种的多功能环保型反渗透阻垢剂是有 广泛应用价值的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的存在的不足，提供一种同时具有杀菌缓蚀作用 的绿色环保型无磷反渗透阻垢剂， 本发明还提供了上述反渗透阻垢剂的制备方法。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现： 本发明一种反渗透阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 25~40%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 20~30%， 马来酸-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，浓度为1. 5~2mg/ml，氧化石墨烯水分散液中的氧 化石墨烯为碳层表面具有羟基、羧基或羰基官能团的改性石墨烯，层数为15~20层；粒径 为5~IOnm ; 所述的马来酸-丙稀酸共聚物，固体含量45~55wt%，游离单体（以马来酸计） 9. Owt% ； 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度为18~20 ; 所述的硼砂水溶液质量分数为10~15%。
[0006] 上述反渗透阻垢剂，优选以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 30%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 22%， 马来酸-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] 本发明反渗透阻垢剂，使用浓度为2~20mg/L，优选3~5mg/l。
[0008] 本发明反渗透阻垢剂，其PH值适用范围为6. 5~9. 5,温度适用范围为0~45°C; 优选温度范围20~35°C。
[0009] 上述反渗透阻垢剂的制备方法为： 将磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼、马来酸-丙烯酸共聚物 和氧化石墨烯水分散液按比例混合，加热至65~95°C，1. 5~2. Oh内匀速滴加硼砂水溶 液，滴加过程控制温度90~95°C，调节pH值为9~13,超声处理15~20min，然后升温至 105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流0. 5~lh，再将物料降温到75~85°C，趁热过滤，滤液 降温，即为本发明反渗透阻垢剂。
[0010] 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸（SMA/PESA)是一种优异的多功能无磷阻垢剂，与PESA 相比，阻垢性能明显提高，具有良好的复配协同效应，结构中含有羧基、醚基、胺基、羟基、 磺酸基等多种亲水性基团，它不仅可有效地提高化合物溶解性，还可在金属表面形成配位 化合物而发生化学吸附，从而对其阻垢性能起到增强作用，多种官能团的协同效应使其阻 垢性能大幅提尚。
[0011] Ν，Ν'-二乙酰基己二酰二肼，具有和金属离子形成稳定螯合物的能力，对聚合物 的"铜害"有良好的防护作用，是一种有效金属减活剂，同时，由于其具有多种生物活性及特 殊的功能基团能形成多种氢键复合物，使Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼同时具有阻垢缓蚀及 杀菌抑菌功效。
[0012] 马来酸-丙烯酸共聚物（ΜΑ/ΑΑ)，对碳酸盐等具有很强的分散作用，热稳定性高， 可在300°C高温等恶劣条件下使用，与其它水处理药剂具有良好的相容性和协同增效作用， 对包括磷酸盐在内的水垢的生成具有良好的抑制作用，阻垢性能和耐高温性能优异。
[0013] 氧化石墨烯水分散液，由氧化石墨烯薄膜制备而得，不会发生沉淀，氧化石墨烯为 一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长 久以来被视为亲水性物质，其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石 墨烯实际上具有两亲性，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能 量。氧化石墨烯与碳纳米管结构相似，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，其比表面 积可达2600平方米/克，其表面大量的活性基团如羧基、羰基、羟基、环氧基等，为污染物尤 其是重金属的吸附提供充足的活性位点，可实现污染物的痕量消除，同时多种官能团的协 同效应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)，是一种非离子表面活性剂，分子中的醚键不易被酸、碱 破坏，稳定性较高，水溶性较好，耐电解质，易于生物降解，配伍性好，对硬水不敏感，但随着 水温的升高，其溶解度会逐渐降低。在PH为3~11的范围内，脂肪醇聚氧乙烯醚水解稳定。
[0015] 本发明反渗透阻垢剂中，以磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸和Ν，Ν' -二乙酰基己二酰 二肼为阻垢剂主要成分，马来酸-丙烯酸共聚物为辅助阻垢剂，同时添加氧化石墨烯水分 散液和脂肪醇聚氧乙烯醚，制得一种绿色环保无磷的反渗透阻垢剂。其中磺酸甲胺基聚环 氧琥珀酸、Ν，Ν'-二乙酰基己二酰二肼和马来酸-丙烯酸共聚物缓蚀阻垢效果优良，三者 复配后协同增效作用明显，并且有很好的降解性，对环境没有污染。氧化石墨烯水分散液， 与磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼和马来酸-丙烯酸共聚物兼容性 好，同时具有很好的吸附性能，可痕量消除污染物。上述成分与表面活性剂脂肪醇聚氧乙 烯醚复配后，水溶性及稳定性增强，可实现长时间贮存，对污染物尤其是重金属增容作用明 显，尤其是对Ca 2+XO广、S0,等离子阻垢效果显著，本发明反渗透阻垢剂能够在较宽的给水 pH范围和温度内使用，具有目前所使用的其他反渗透阻垢剂无法比拟的优点。
[0016] 与现有技术相比，本发明反渗透阻垢剂及其制备方法的有益效果为： (1)各组分含有的多种官能团的协同效应可有效地提高化合物溶解性，可实现污染物 的痕量消除，复配后使其阻垢性能大幅提高，可有效实现污染物物理吸附和化学吸附的协 同作用，能够在较宽的给水PH范围和温度内使用，同时还兼具优良的灭菌效果。
[0017] (2)生产工艺简单，无"三废"排放，稳定性及水溶性好，主要成分可生物降解、无 毒、无磷、无污染、无腐蚀性，加药量少，对环境友好。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例和对比例将有助于本领 域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员， 在不脱离本发明构思的前提下做出的改进，都属于本发明的保护范围。
[0019] 本发明实施例所用各原料均由市场购买得到； 所用的氧化石墨烯水分散液为南京先丰纳米材料科技有限公司生产，浓度为I. 5mg/ ml，所含的氧化石墨烯为碳层表面具有羟基、羧基或羰基官能团的改性石墨烯，层数为 15~20层，粒径为5~IOnm ; 所用的马来酸-丙烯酸共聚物，规格为：固体含量48wt%，游离单体（以马来酸计） 9. Owt%，数均分子量450~700 ; 所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，聚合度为18~20。
[0020] 实施例1 本实施例反渗透阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 30%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 22%， 马来酸-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%， 所述的硼砂水溶液质量分数为12%。
[0021] 本实施例反渗透阻垢剂的制备方法为： 按比例分别称取磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼、马来酸-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，加热至90°C，2. Oh内匀速滴加 硼砂水溶液，滴加过程控制温度90~95°C，调节pH值为11，超声处理20min，然后升温至 105°C，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，回流lh，再将物料降温到80°C，趁热过滤，滤液降温，即为 本实施例反渗透阻垢剂。
[0022] 实施例2 本实施例反渗透阻垢剂，包括以下质量百分含量的组分： 磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸 25%， N，Ν'-二乙酰基己二酰二肼 20%， 马来酸-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%， 所述的硼砂水溶液质量分数为12%。
[0023] 本实施例反渗透阻垢剂的制备方法为： 按比例分别称取磺酸甲胺基聚环氧琥珀酸、Ν，Ν' -二乙酰基己二酰二肼、马来酸-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，加热至80°C，I. 5h内滴加硼砂 水溶液，滴加过程控制温度9