一种浓缩型膜用阻垢剂及其制备方法和应用与流程

本技术涉及水处理药剂，更具体地说，它涉及一种浓缩型膜用阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水资源是非常宝贵的自然资源，随着现代工业的发展，工业用水急剧增加，产生的废水也越来越多。在水处理过程中，反渗透膜技术已经应用十分广泛。反渗透膜技术是在压力驱动下，借助反渗透膜的选择截留作用，将进水中的溶质和溶剂分离，经过反渗透膜获得的出水，能够有效除去进水中大量杂质，例如无机离子、有机物、胶体、细菌等。然而在反渗透膜水处理系统运行过程中，由于反渗透膜的长期使用，其表面会出现大量结垢，造成反渗透膜的污染和堵塞，影响反渗透膜的渗透通量，导致反渗透膜性能下降，增加能耗和维护成本，还影响水处理效果。在现有的技术中，部分研究者在反渗透膜水处理中应用阻垢剂，阻垢剂一般由有机膦、共聚物组成，其虽然能够起到一定的阻垢效果，但是阻垢效果不足，有待进一步提高。

技术实现思路

1、为了提高阻垢剂的阻垢效果，本技术提供一种浓缩型膜用阻垢剂及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供一种浓缩型膜用阻垢剂，采用如下的技术方案：

3、一种浓缩型膜用阻垢剂，阻垢剂由以下重量百分数的原料制成：聚环氧琥珀酸6-10％、水解聚马来酸酐4-8％、二乙烯三胺五乙酸五钠1-3％、茶多酚1-3％、枝状吡啶内盐配体2-4％、杀菌剂0.1-0.5％，余量为水，所述枝状吡啶内盐配体采用丙烯酸乙酯、丁二胺、异烟酸乙酯、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、碱性水溶液制备而成。

4、本技术的阻垢剂，通过原料的相互配合，使其阻碳酸钙结垢率＞97％、阻磷酸钙结垢率＞96％，且应用于反渗透膜水处理中，反渗透膜水处理系统稳定运行时间能够达225天，显著改善反渗透膜的结垢现象，延长反渗透膜的使用寿命，使阻垢剂表现出更优的阻垢效果，满足市场需求。

5、在原料中添加茶多酚、枝状吡啶内盐配体，茶多酚中含有酚羟基，枝状吡啶内盐配体中含有较多支链，支链上含有吡啶盐基、羧酸盐基，其均能够螯合金属离子，形成含有稳定配位结构的螯合物，降低金属离子活性，阻碍金属离子和其他物质发生不良反应，且螯合物稳定分散在水中，阻碍其之间接触和团聚，降低沉降和分层的现象，也阻碍无机盐的结晶过程，提高阻碳酸钙结垢率、阻磷酸钙结垢率，使阻垢剂表现出更佳的阻垢效果。

6、可选的，所述枝状吡啶内盐配体采用以下方法制备：

7、t1、将乙醇、第一份丁二胺、第一份丙烯酸乙酯混合，搅拌处理18-22h，然后加入第二份丁二胺，搅拌处理13-17h，之后加入第二份丙烯酸乙酯，搅拌处理18-22h，然后加入第三份丁二胺，搅拌处理13-17h，之后加入异烟酸乙酯，搅拌处理13-17h，减压浓缩，烘干，获得枝状中间体；

8、t2、将乙腈、枝状中间体、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯混合，升温至70-80℃，保温处理7-9h，降温至室温，过滤，洗涤，烘干，获得半成品；

9、t3、将碱性水溶液、半成品混合，升温至80-90℃，保温处理3-5h，降温至室温，过滤，洗涤，烘干，获得枝状吡啶内盐配体。

10、可选的，所述第一份丁二胺、第一份丙烯酸乙酯、第二份丁二胺、第二份丙烯酸乙酯、第三份丁二胺、异烟酸乙酯、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯的重量配比为(0.5-1.5):(4-5):(3-5):(8-10):(7-9):(25-30):(35-45)。

11、通过采用上述技术方案，首先利用第一份丁二胺中的胺基和第一份丙烯酸乙酯中的碳碳双键发生加成反应获得中间体a，增加支链量，引入酯基。然后利用中间体a中的酯基和第二份丁二胺中的胺基发生酰胺化反应获得中间体b，引入胺基。然后利用中间体b中的胺基和第二份丙烯酸乙酯中的碳碳双键发生加成反应获得中间体c，增加支链量，引入酯基。然后利用中间体c中的酯基和第三份丁二胺中的胺基发生酰胺化反应获得中间体d，引入胺基。之后利用中间体d中的胺基和异烟酸乙酯中的酯基发生酰胺化反应获得枝状中间体，引入吡啶基。然后利用枝状中间体中的吡啶基和4-(溴甲基)苯甲酸甲酯中的溴基发生反应，获得半成品，引入吡啶盐基、酯基。然后利用半成品中的酯基和碱性水溶液中的氢氧根离子发生酯水解获得枝状吡啶内盐配体，引入羧酸盐基。

12、本技术枝状吡啶内盐配体的制备方法，分步骤使丁二胺、丙烯酸乙酯反应，增加支链数量。然后依次接枝异烟酸乙酯、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯，之后酯水解，获得枝状吡啶内盐配体，便于反应的控制以及制备的稳定。而且枝状吡啶内盐配体中含有较多的支链，还含有较多的吡啶盐基、羧酸盐基、酰胺基，不仅能够螯合金属离子，形成螯合物，而且还使螯合物稳定分散在水中，降低沉降和分层的现象，提高阻垢剂的阻垢效果。

13、可选的，所述4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、碱性水溶液的重量配比为(35-45):(700-1300)，碱性水溶液的质量浓度为5-15％。

14、通过采用上述技术方案，对碱性水溶液的添加量，以及碱性水溶液的质量浓度进行优化，保证半成品中的酯基发生水解。

15、在其中一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、碱性水溶液的重量配比为35:1000，在另外一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、碱性水溶液的重量配比为41.6:1000，在另外一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、碱性水溶液的重量配比为45:1000，其也可以根据需要将重量配比设置为35:700、40:700、45:700、35:1300、40:1300、45:1300，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

16、可选的，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液中的一种或几种。

17、通过采用上述技术方案，对碱性水溶液进行优化，便于碱性水溶液的选择，而且氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液依次分别采用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾，原料来源丰富，价格便宜，易得。

18、可选的，所述第一份丁二胺、乙醇的重量配比为(0.5-1.5):(700-1300)；所述4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、乙腈的重量配比为(35-45):(700-1300)。

19、通过采用上述技术方案，对乙醇的添加量进行优化，利于丁二胺、丙烯酸乙酯、异烟酸乙酯的充分接触，保证反应的稳定。还对乙腈的添加量进行优化，利于枝状中间体、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯的充分接触，保证反应的稳定。

20、在其中一个实施方案中，第一份丁二胺、乙醇的重量配比为0.5:1000，在另外一个实施方案中，第一份丁二胺、乙醇的重量配比为1:1000，在另外一个实施方案中，第一份丁二胺、乙醇的重量配比为1.5:1000，其也可以根据需要将重量配比设置为0.5:700、1:700、1.5:700、0.5:1300、1:1300、1.5:1300，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

21、在其中一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、乙腈的重量配比为35:1000，在另外一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、乙腈的重量配比为41.6:1000，在另外一个实施方案中，4-(溴甲基)苯甲酸甲酯、乙腈的重量配比为45:1000，其也可以根据需要将重量配比设置为35:700、40:700、45:700、35:1300、40:1300、45:1300，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、可选的，所述杀菌剂为甲基氯异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮、1,2-苯并异噻唑-3-酮中的一种或几种。

23、通过采用上述技术方案，对杀菌剂进行优化，便于杀菌剂的选择。而且甲基氯异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮、1,2-苯并异噻唑-3-酮不仅具有高效的杀菌能力，还具有杀菌速度快、稳定性好的优点，同时还具有低毒的特征，对人体和环境影响较小，降低潜在安全隐患。

24、第二方面，本技术提供一种所述的浓缩型膜用阻垢剂的制备方法，采用如下的技术方案：

25、一种所述的浓缩型膜用阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

26、在温度为60-80℃下，将水、聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、二乙烯三胺五乙酸五钠、茶多酚、枝状吡啶内盐配体、杀菌剂混合，获得阻垢剂。

27、通过采用上述技术方案，便于阻垢剂的制备。

28、第三方面，本技术提供一种所述的浓缩型膜用阻垢剂的应用，采用如下的技术方案：

29、一种所述的浓缩型膜用阻垢剂的应用，阻垢剂应用于反渗透膜水处理中。

30、可选的，反渗透膜水处理中，以进水量计，阻垢剂的投加量为2-15mg/l。

31、通过采用上述技术方案，对阻垢剂的投加量进行限定，便于阻垢剂的使用。在多个实施方案中，阻垢剂的投加量为8mg/l，其也可以根据需要将投加量设置为2mg/l、3mg/l、4mg/l、5mg/l、6mg/l、7mg/l、9mg/l、10mg/l、11mg/l、12mg/l、13mg/l、14mg/l、15mg/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

32、综上所述，本技术至少具有以下有益效果：

33、1、本技术的浓缩型膜用阻垢剂，通过原料的相互配合，具有阻碳酸钙结垢率高、阻磷酸钙结垢率高的优点，且阻碳酸钙结垢率＞97％、阻磷酸钙结垢率＞96％，应用于反渗透膜水处理中，稳定运行时间能够达225天，显著改善反渗透膜的结垢现象，延长反渗透膜的使用寿命，提高阻垢剂的阻垢性，满足市场需求。

34、2、本技术枝状吡啶内盐配体的制备方法中，分步骤使丁二胺、丙烯酸乙酯反应，增加支链数量，然后依次接枝异烟酸乙酯、4-(溴甲基)苯甲酸甲酯，之后通过酯水解，获得枝状吡啶内盐配体，不仅便于反应的控制和制备的稳定，而且在枝状吡啶内盐配体中引入较多的吡啶盐基、羧酸盐基，其能够和金属离子形成含有稳定配位结构的螯合物，降低金属离子活性，阻碍无机盐的结晶过程，且螯合物稳定分散在水中，降低沉降和分层的现象，提高阻碳酸钙结垢率、阻磷酸钙结垢率，使阻垢剂表现出更佳的阻垢效果。