反滲透膜阻垢劑及其制備方法

　　焦化污水回用反滲透膜阻垢劑及其制備方法，阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：螯合劑10～30重量份、分散劑15～25重量份、非離子表面活性劑5～10重量份、增效劑1～5重量份和水30～55重量份;制備方法包括步驟：將所有原料組分混合均勻即可。本發明提供的阻垢劑，對焦化污水中的有機物、高濁度、高含鹽量具有較好的乳化分散阻垢作用;在連續使用時僅需維持濃度為5～10ppm，就可以抑制反滲透膜表面污垢的生成，保持反滲透膜表面清潔干凈，穩定反滲透膜的產水通量，保證反滲透膜裝置的正常運行。

　　權利要求書

　　1.一種阻垢劑，其特征在于，所述阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：

　　螯合劑10～30重量份、分散劑15～25重量份、非離子表面活性劑5～10重量份、增效劑1～5重量份和水30～55重量份。

　　2.根據權利要求1所述的阻垢劑，其特征在于：

　　所述螯合劑選自二乙基三胺五乙酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、2-羥基膦�；�乙酸、己二胺四甲叉膦酸和雙1,6-亞己基三胺五甲叉膦酸中的一種或多種。

　　3.根據權利要求1所述的阻垢劑，其特征在于：

　　所述分散劑選自衣康酸/丙烯酸甲酯/丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸四元共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磷酸/磺酸鹽四元共聚物、丙烯酸/異丙烯磷酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸三元共聚物、膦�；�共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸鹽共聚物、羧酸鹽/磺酸鹽/非離子三元共聚物、丙烯酸/馬來酸酐共聚物、聚馬來酸酐、聚丙烯酸、馬來酸酐/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物中的一種或多種。

　　4.根據權利要求1所述的阻垢劑，其特征在于：

　　所述非離子表面活性劑包括烷基多糖苷和/或丙二醇嵌段聚醚。

　　5.根據權利要求1所述的阻垢劑，其特征在于：

　　所述增效劑選自檸檬酸、氨基磺酸、羥基乙酸、丁二酸和酒石酸中的一種或多種。

　　6.根據權利要求1-5任一項所述的阻垢劑，其特征在于，所述阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：

　　亞氨基二琥珀酸四鈉20重量份、2-羥基膦�；�乙酸20重量份、烷基多糖苷8重量份、羥基乙酸3重量份和水45重量份。

　　7.權利要求1-6任一項所述的阻垢劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　將所有原料組分混合均勻，得到所述阻垢劑。

　　8.權利要求1-6任一項所述的阻垢劑在焦化污水回用反滲透膜中的應用。

　　說明書

　　焦化污水 回用反滲透膜阻垢劑及其制備方法

　　技術領域

　　本發明涉及焦化廢水反滲透膜處理技術領域，具體涉及一種焦化污水回用反滲透膜阻垢劑及其制備方法。

　　背景技術

　　近年來，全球經濟與中國經濟的持續發展形成了對鋼鐵等基礎產業的拉動，中國2008年焦炭產量為32757萬噸，占世界總產量的50%以上。焦化廠主要生產焦炭、煤氣、收苯、焦油、氨、酚等化工產品。在煤氣洗滌、冷卻、凈化以及化工產品回收、精制過程中，產生大量廢水。其主要來源有：煤挾帶入水，反應生成水和焦化產品蒸餾、洗滌加入的蒸汽和新鮮水，在與煤氣和產品接觸后冷凝或分離出來的廢水，包括集氣管噴淋分離液和初冷卻液組成的剩余氨水;氨水工藝中洗氨的富氨水。這兩部分廢水經蒸氨(回收)后排出。硫氨工藝中的終冷洗苯水;苯、焦油、古馬隆等化工產品加工的分離水。煤中碳、氫、氧、氮、硫等元素，在干餾過程中轉變成各種氧、氮、硫的有機和無機化合物，使煤氣中的水分及蒸汽的冷凝液中含有多種有毒有害的污染物，所以廢水中含有很高的氮和酚類化合物以及大量的有機氮、CN-、SCN-及硫化物等等。焦化廢水的主要特點包括：焦化廢水主要成分有揮發酚、礦物油、氰化物、苯酚及苯系化合物、氨氮等，屬于污染物濃度高，污染物成分復雜，難于治理的工業廢水之一。其處理的關鍵之處在于：焦化廢水水量大，污染物復雜、濃度高，如不經處理直接排入江河，勢必造成嚴重的水污染問題。工信部于2008年12月19日下發的15號文《焦化行業準入條件(2008年修訂)》中明確規定：酚氰廢水處理合格后要循環使用，不得外排。因此對焦化污水不再是單純追求達標排放，還要考慮處理后如何回用的問題。利用反滲透技術進行焦化廢水回用，是解決水資源危機以及對環境的污染的重要途徑，也是協調水資源與水環境有效的方法。

　　反滲透系統比較昂貴、核心的部分是反滲透膜元件，原水在進入反滲透膜之前要經過一系列的物理和化學的預處理過程，但仍會殘留著大量的有機物、微量懸浮物、膠體、難溶鹽、金屬氧化物及細菌等雜質。反滲透系統在焦化廢水回用正常運行一段時間后，反滲透膜表面就會受到不同程度的污染，其中比較常見的是有機物膠體化合物、氯離子、氟化物、氨氮硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、鐵鹽、鋁鹽沉積物、無機或有機沉積混合物、微生物等。尤其是焦化廢水回用系統中，其水質相比城市中水以及普通的自來水、地下水、地表水更不穩定且具有高有機物(焦化廢水中的易降解有機物主要是酚類化合物和苯類化合物，砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機物;難降解的有機物主要有砒啶、咔唑、聯苯、三聯苯)、高含鹽量，高濁度，油含量，硫化物，氯離子、氟化物、氨氮、異養菌，高pH等特點，更易造成反滲透膜的污堵。

　　反滲透膜一旦出現污染，就要對被污染的膜元件進行清洗和消毒，然而頻繁的清洗和消毒會對膜元件造成損害，縮短其使用壽命，嚴重污染甚至會導致膜元件不可逆轉的損壞而需要更換新膜。而且反復清洗影響設備運行，降低了生產效率，造成焦化污水無法處理而污染環境和資源浪費，此時使用大量的清洗劑恢復反滲透膜的通量又污染環境。焦化廢水采用的是雙膜等處理工藝，全世界膜生產商也都推出了抗污染膜，但是目前在焦化廢水回用中的反滲透膜系統需要20天至90天就得清洗一次。相對常規的反滲透膜6～12個月，甚至1年的清洗頻率差距很大。

　　為了延長反滲透膜系統使用周期，防止膜表面結垢，減少膜表面的污染，滿足反滲透膜的正常通量，達到節能降耗，常用的方法就是投加具有螯合分散表面活性的高效阻垢劑。阻垢劑的發展經歷了無機磷酸鹽、有機磷酸鹽、聚羧酸類、二元及三元不含磷共聚物幾個階段，但直到現在磷系配方仍占很大比重。但有機磷與無機磷阻垢劑在焦化污水中由于高有機物、高濁度、高含鹽量等原因滿足不了當前高污染狀況的應用而受到限制。常規的阻垢劑中一般為HEDP、ATMP、PBTCA、DTPMP、EDTMP、PAPEMP等有機磷化合物;常用的分散劑為AA/AMPS、T-225、三元共聚物等作為反滲透膜用阻垢劑來防止反滲透膜的污染。但這些有機磷和聚合物對高污染性的焦化污水來說表面活性差，難以達到阻垢防治反滲透膜污染的效果。

　　目前國內在阻垢劑方面的研究進展取得了很大的進展，但大多數都是適用干凈穩定的水質如地下水、地表水、自來水以及生活污水中水等水為給水的反滲透系統。而焦化污水水質不穩定，特別是有機物、含鹽量、濁度、油含量、氨氮、硫化物、異養菌等監測指標變化較大�，F有技術中公開了一種無磷中水回用反滲透膜阻垢劑及制備，其組分為磺酸鹽共聚物、聚環氧琥珀酸、聚天冬氨酸、苯并異噻唑啉酮去離子水、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-2甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽-共聚物、羧酸鹽-磺酸鹽-非離子三元共聚物組成，能較有效的控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2等垢，且不含磷。由于對焦化廢水中的有機物(酚類化合物和苯類化合物,砒咯、萘、呋喃、瞇唑、砒啶、咔唑、聯苯、三聯苯)無乳化分散作用，效果仍需加強，不能適應焦化廢水回用系統中高有機物、含鹽量，高濁度，高有機物，油含量，硫化物，氨氮、異養菌，高硬度，高pH值等特點。因此研制開發可實現焦化廢水回用的反滲透膜系統，長周期的產水通量穩定運行，提高膜的脫鹽率、產水量，延長設備清洗周期與膜的使用壽命的焦化廢水回用反滲透膜阻垢劑至關重要。

　　發明內容

　　針對現有技術中的缺陷，本發明目的在于提供一種焦化污水回用反滲透膜阻垢劑及其制備方法，以提高阻垢劑對焦化污水中的有機物、高濁度、高含鹽量具有較好的乳化分散阻垢作用;該阻垢劑在連續使用時僅需維持濃度為5～10ppm，就可以抑制反滲透膜表面污垢的生成，保持反滲透膜表面清潔干凈，穩定反滲透膜的產水通量，保證反滲透膜裝置的正常運行。

　　為實現上述目的，本發明提供的技術方案為：

　　方面，本發明提供了一種阻垢劑，阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：螯合劑10～30重量份、分散劑15～25重量份、非離子表面活性劑5～10重量份、增效劑1～5重量份和水30～55重量份。需要說明的是，水優選為去離子水。

　　在本發明的進一步實施方式中，螯合劑選自二乙基三胺五乙酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、2-羥基膦�；�乙酸、己二胺四甲叉膦酸和雙1,6-亞己基三胺五甲叉膦酸中的一種或多種。

　　在本發明的進一步實施方式中，分散劑選自衣康酸/丙烯酸甲酯/丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸四元共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磷酸/磺酸鹽四元共聚物、丙烯酸/異丙烯磷酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸三元共聚物、膦�；�共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸鹽共聚物、羧酸鹽/磺酸鹽/非離子三元共聚物、丙烯酸/馬來酸酐共聚物、聚馬來酸酐、聚丙烯酸、馬來酸酐/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物中的一種或多種。

　　在本發明的進一步實施方式中，非離子表面活性劑包括烷基多糖苷和/或丙二醇嵌段聚醚。

　　在本發明的進一步實施方式中，增效劑選自檸檬酸、氨基磺酸、羥基乙酸、丁二酸和酒石酸中的一種或多種。

　　在本發明的進一步實施方式中，阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：亞氨基二琥珀酸四鈉20重量份、2-羥基膦�；�乙酸20重量份、烷基多糖苷8重量份、羥基乙酸3重量份和水45重量份。

　　第二方面，本發明提供了阻垢劑的制備方法，包括如下步驟：將所有原料組分混合均勻，得到阻垢劑。

　　第三方面，本發明還保護阻垢劑在焦化污水回用反滲透膜中的應用。

　　本發明提供的技術方案，具有如下的有益效果：

　　(1)本發明提供的阻垢劑，是專門針對焦化污水中高有機物、高含鹽量、容易對反滲透膜造成污染結垢等特點，而研制開發的焦化污水用反滲透膜設備阻垢劑，其對焦化污水中的有機物、高濁度、高含鹽量具有較好的乳化分散阻垢作用，分散表面活性好、對環境無害、運行持續時間長久，可以避免其他類型的有機磷與無磷反滲透膜阻垢劑，因不具有對高有機物乳化分散作用、高含鹽量的分散作用，而不能正常穩定使用的弊端;

　　(2)本發明提供的阻垢劑中的螯合劑和分散劑，對焦化污水含有的有機物有著很好的螯合分散作用，包括：酚、喹啉、吡啶、吲哚、呋喃、哌嗪、吖啶、咪唑、長鏈烷烴、環烷烴、苯、聯苯、鹵代烷烴及少量的醇、酸、酯，其中的烷基酚、鄰苯二酸(酯)、吡啶等、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、鐵鹽和鋁鹽等，使反滲透膜表面保持清潔，可延長反滲透膜使用周期，以及提高產水效率，膜通量持久穩定;

　　(3)本發明提供的阻垢劑，在連續使用時僅需維持濃度為5～10ppm，就可以保持反滲透膜表面清潔干凈，穩定反滲透膜的產水通量，特別適用于含有機物較高的反滲透膜處理焦化廢水處理中，抑制反滲透膜表面污垢的生成，保證反滲透膜裝置的正常運行。

　　本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

　　具體實施方式

　　下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

　　下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自常規商店購買得到的。以下實施例中的定量試驗，均設置三次重復實驗，數據為三次重復實驗的平均值或平均值±標準差。

　　本發明提供一種阻垢劑，阻垢劑的原料組分按重量份計，包括：螯合劑10～30重量份、分散劑15～25重量份、非離子表面活性劑5～10重量份、增效劑1～5重量份和水30～55重量份。

　　優選地，螯合劑選自二乙基三胺五乙酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、2-羥基膦�；�乙酸、己二胺四甲叉膦酸和雙1,6-亞己基三胺五甲叉膦酸中的一種或多種;

　　分散劑選自衣康酸/丙烯酸甲酯/丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸四元共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磷酸/磺酸鹽四元共聚物、丙烯酸/異丙烯磷酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸三元共聚物、膦�；�共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸鹽共聚物、羧酸鹽/磺酸鹽/非離子三元共聚物、丙烯酸/馬來酸酐共聚物、聚馬來酸酐、聚丙烯酸、馬來酸酐/丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物中的一種或多種;

　　非離子表面活性劑包括烷基多糖苷和/或丙二醇嵌段聚醚;

　　增效劑選自檸檬酸、氨基磺酸、羥基乙酸、丁二酸和酒石酸中的一種或多種。

　　另外，本發明還提供了上述阻垢劑的制備方法，包括如下步驟：

　　將所有原料組分混合均勻，得到阻垢劑。

　　下面結合具體實施例對本發明提供的阻垢劑及其制備方法作進一步說明。本發明實施例采用的亞氨基二琥珀酸四鈉的CAS號為144538-83-0。

　　實施例一

　　本實施例提供一種阻垢劑，原料組分按重量份計，包括：亞氨基二琥珀酸四鈉20重量份、2-羥基膦�；�乙酸20重量份、烷基多糖苷8重量份、羥基乙酸3重量份和水45重量份。

　　將所有原料組分混合均勻，得到阻垢劑。

　　實施例二

　　本實施例提供一種阻垢劑，原料組分按重量份計，包括：亞氨基二琥珀酸四鈉10重量份、2-羥基膦�；�乙酸25重量份、烷基多糖苷5重量份、羥基乙酸5重量份和水30重量份。

　　將所有原料組分混合均勻，得到阻垢劑。

　　實施例三

　　本實施例提供一種阻垢劑，原料組分按重量份計，包括：亞氨基二琥珀酸四鈉30重量份、2-羥基膦�；�乙酸15重量份、烷基多糖苷10重量份、羥基乙酸1重量份和水55重量份。

　　將所有原料組分混合均勻，得到阻垢劑。

　　將本發明實施例一制備得到的阻垢劑，通過試驗來系統評價其效果。

　　試驗一

　　1、試驗廢水來源為河北某焦化廠蒸氨廢水，為進入反滲透膜裝之前水質(使用焦化廢水反滲透阻垢劑之前)。該廢水水質情況如下表1所示。

　　表1某焦化廠蒸氨廢水水質情況

　　2、連續使用本發明實施例一制備得到的焦化污水反滲透阻垢劑4年時間，使用量為7ppm，系統運行穩定，表2為反滲透膜裝置出水水質情況。反滲透膜系統一段壓力與二段壓力的壓差<0.2。

　　表2反滲透膜系統產出水常規水質參數情況(以下單位為mg/L)

　　試驗二

　　1、使用焦化污水回用反滲透膜用阻垢劑(實施例一制備得到的阻垢劑)之前的系統，存在產水量低、產水電導高產水質量差，反滲透膜系統清洗頻率高，濾芯更換頻率高等諸多缺點，具體系統狀況如下表3所示。

　　表3焦化污水回用反滲透膜用阻垢劑之前系統狀況

　　2、連續使用焦化污水回用反滲透膜用阻垢劑(實施例一制備得到的阻垢劑)之后系統(使用量為7ppm)，產水量高、產水電導率低、產水質量好，反滲透膜系統清洗頻率高，濾芯更換頻率低，三套反滲透膜系統運行狀態穩定，證明使用本發明實施一制備得到的阻垢劑起到了關鍵作用，具體系統狀況如下表4所示。

　　表4焦化污水回用反滲透膜用阻垢劑之后系統狀況

　　需要說明的是，除了上述實施例一至實施例三列舉的情況，選用其他的原料組分及其配比也是可行的。

　　本發明提供的技術方案，具有如下的有益效果：(1)本發明提供的阻垢劑，是專門針對焦化污水中高有機物、高含鹽量、容易對反滲透膜造成污染結垢等特點，而研制開發的焦化污水用反滲透膜設備阻垢劑，其對焦化污水中的有機物、高濁度、高含鹽量具有較好的乳化分散阻垢作用，分散表面活性好、對環境無害、運行持續時間長久，可以避免其他類型的有機磷與無磷反滲透膜阻垢劑，因不具有對高有機物乳化分散作用、高含鹽量的分散作用，而不能正常穩定使用的弊端;(2)本發明提供的阻垢劑中的螯合劑和分散劑，對焦化污水含有的有機物有著很好的螯合分散作用，包括：酚、喹啉、吡啶、吲哚、呋喃、哌嗪、吖啶、咪唑、長鏈烷烴、環烷烴、苯、聯苯、鹵代烷烴及少量的醇、酸、酯，其中的烷基酚、鄰苯二酸(酯)、吡啶等、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、鐵鹽和鋁鹽等，使反滲透膜表面保持清潔，可延長反滲透膜使用周期，以及提高產水效率，膜通量持久穩定;(3)本發明提供的阻垢劑，在連續使用時僅需維持濃度為5～10ppm，就可以保持反滲透膜表面清潔干凈，穩定反滲透膜的產水通量，特別適用于含有機物較高的反滲透膜處理焦化廢水處理中，抑制反滲透膜表面污垢的生成，保證反滲透膜裝置的正常運行。

　　需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域技術人員所理解的通常意義。除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對步驟、數字表達式和數值并不限制本發明的范圍。在這里示出和描述的所有示例中，除非另有規定，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

　　比較后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的保護范圍當中。

　　

 

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