[发明专利]一种反渗透膜阻垢剂及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻垢剂及应用，具体地说涉及一种反渗透膜阻垢剂及其在反渗透水处理工艺过程中的应用。

背景技术

1953年，美国佛罗里达大学的Reid等最早提出反渗透海水淡化技术。1960年，美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜。从此以后，反渗透膜的开发开始逐渐发展起来。膜材料从单一的醋酸纤维素非对称膜发展到采用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压(海水淡化)膜、中压(醋酸纤维素)膜、低压(复合)膜和超低压(复合)膜。膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外，又开发出回转平膜式、浸渍平膜式等。工业水处理上应用最多的是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。此外，中空纤维膜在海水淡化应用中也占有很高的份额。现在，全世界反渗透膜水处理装置的能力已达到每天千万吨以上。

我国从20世纪60年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相隔不远，但由于原材料及基础工业条件限制，发展速度较慢。近年来，随着我国经济的发展和综合国力的提高，反渗透膜的应用在我国获得了很快的发展，应用领域不断扩大。目前，国内反渗透工艺主要用于电子、电力、食品、饮料和化工等领域的纯水和超纯水制备，少量的用于苦咸水淡化。

反渗透膜分离技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点，在工业水处理中仍有广阔的应用空间。

在反渗透膜分离技术的实际应用过程中，膜污染问题是影响该技术可靠性的决定性因素。在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学作用或机械作用而在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象称为膜污染。

反渗透膜的污染大体可分为悬浮颗粒和胶体污染、无机沉积物污染、有机物污染和生物污染4类。依反渗透系统的入水水质不同，反渗透膜上的主要污染类型也不同，悬浮颗粒、胶体、有机物及微生物等可通过预处理去除，但由于反渗透浓水侧各种离子浓度的急剧增加，当难溶盐在反渗透系统内被不断浓缩，其组分离子浓度幂的乘积超过其溶度积时，就会在反渗透膜表面上不断沉积而结垢，形成无机沉积物污染。当水源为苦咸水时，CaSO₄、CaCO₃、SiO₂是产生垢类的主要难溶盐。在中水回用时，由于中水中含有大量的PO₄^3-、Zn²⁺，易形成Ca₃(PO₄)₂和锌盐沉淀。当反渗透补水为地表水、地下水与再生水混合的复杂水源时，反渗透膜不但易受到以上无机沉积物的污染，还容易受到前期絮凝剂残留的Al³⁺、Fe³⁺所形成的金属氧化物的污染，金属氧化物对反渗透膜的伤害往往是不可逆的，因此危害很大。常用的控制结垢的方法包括加酸、加阻垢剂及酸和阻垢剂混合加入。方法的选择取决于进水水质及膜对酸和阻垢剂的兼容性，同时还要考虑成本。

美国专利US4,713,195公开了一种阻垢剂，其包含约10-25重量％的马来酸(酐)均聚物、约65-75重量％的有机膦酸盐和约5-25重量％磺化的苯乙烯-马来酸(酐)共聚物。该阻垢剂可用于海水蒸馏装置、反渗透装置等抑制垢的形成。其缺点在于该阻垢剂仅能用于钙垢的抑制。

CN1413999A公开了含磺酸基的甲叉型膦酸的制备方法，所得产品可作为水质稳定剂应用于工业循环冷却水、锅炉水的处理中。其缺点在于未研究含磺酸基的甲叉型膦酸在水处理中的应用情况，也未研究其与其他水处理药剂的复配。

发明内容

发明人研究发现：由至少一种含磺酸基的甲叉型膦酸(简称膦磺酸)与至少一种有机膦酸和/或有机羧酸类聚合物组成的复合阻垢剂用于反渗透系统中可同时解决反渗透膜上CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、锌盐的沉积问题，有效消除CaCO₃、CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、锌垢沉积而带来的膜污染。

本发明的目的在于提供一种反渗透膜复合阻垢剂。