[发明专利]除去和减少结垢的方法

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技术领域

本发明涉及在处理系统中改进磷酸钙结垢的消除。本发明还考虑到改进防垢，以便在不调节pH时系统中也没有积聚。而且，本发明决不会损害在系统中使用膜时的膜的完整性。

背景技术

磷酸钙结垢在众多工业中得到越来越多的关注，但在使用膜来净化和过滤的工业中最为重要。由于新的市政施用和水源上的变化，膜经营者已发现磷酸钙结垢的增加，并需要消除该结垢积聚的有效安全方法。控制包含磷酸钙的结垢的传统方法是加入酸，上述酸很有效，但具有一些缺点，首先，它会对膜有害或在需要替换前减少使用时间，第二，对于大型系统来说它成本过高，最后，存在高流量、高压的酸进料系统中与使用酸相关的安全性。这就是为什么企业努力开发用作抗垢剂，特别是对于磷酸盐结垢的抗垢剂的新技术。

在膜类水净化的方法中示例了在系统中防止磷酸钙结垢，其中使用抗垢剂防止磷酸钙结垢即便取得也只取得了有限的成功。造成该失败的因素包括磷酸钙的多种形式、膜表面的轻微负电荷、以及向具有磷酸钙结垢趋势的水中加入膦酸盐和磷酸盐的负面效果。本发明为可用于膜类水净化及范围广泛的其它应用中的成功的磷酸盐、硫酸盐和钙抑制剂。在一个实施方式中，本发明与膜系统一起使用。在另一个实施方式中，本发明作为三甲基甘氨酸盐酸盐或替代盐如三甲基甘氨酸-氢氧化钾或三甲基甘氨酸-柠檬酸被用作除垢剂。在其他实施方式中用作膜性能增强剂。

发明内容

本发明包括向系统中加入有效量的三甲基甘氨酸的溶液以消除结垢的积聚或减少现有结垢积聚。所述溶液包含化学式为C₅H₁₁NO₂·HCl的组合物（composition），如三甲基甘氨酸盐酸盐、羧甲基、三甲基氯化铵和N,N,N-三甲基甘氨酸盐酸盐。

三甲基甘氨酸目前用作农产品，通常用水从甜菜糖蜜中提取。至今三甲基甘氨酸的主要应用是家畜饲料添加剂、人体营养补剂、植物营养和化学试剂。

在防垢组合物的发展及使用过程中，人们发现在具有以磷酸盐集中物结垢的剂量的不同浓度的三甲基甘氨酸盐酸盐在控制磷酸钙结垢形成上很有效。三甲基甘氨酸是具有由单个亚甲基基团分开并分别由氯化物和质子平衡的三甲基铵基团（阳离子）和羧酸基团（阴离子）的两性离子小分子（正电荷和负电荷在同一分子上，导致没有整体形式分子的电荷）。典型地，由于典型的阳离子分子和聚合物的结垢潜力，不将含阳离子的抗垢剂用于膜系统中。然而，因键角和键长以及由于分子内库仑力引起的局部电荷的中和，三甲基甘氨酸的阳离子与阴离子的邻近对膜的相容性给予了支持。已完成实际的膜相容性研究，表明了在低剂量浓度与高剂量浓度下的膜相容性。

本发明描述了以下重要方面：

1.本发明的优点是消除了结垢在系统内的积聚。

2.本发明的优点是帮助系统除垢。

3.本发明的优点是在不妨碍膜或过滤系统的性能的同时提供改进的防垢能力。

4.本发明的优点是对包含磷酸钙的大范围的结垢形式具有有效作用。

5.本发明的优点是消除系统内结垢的积聚而不需调节pH。

具体实施方式

本发明为通过向系统中加入减少结垢和结垢积聚的三甲基甘氨酸组合物来减少和/或控制系统内结垢的方法。在该方法中使用的三甲基甘氨酸组合物可包含以下一种或多种：三甲基甘氨酸盐酸盐、羧甲基、甜菜碱盐酸盐、三甲基氯化铵和N,N,N-三甲基甘氨酸盐酸盐、三甲基甘氨酸-氢氧化钾和/或三甲基甘氨酸-柠檬酸。最优选的三甲基甘氨酸组合物为三甲基甘氨酸盐酸盐。

本发明可与不同系统一起使用，且在一个实施方式中，它被用于水净化系统。该系统考虑了在过程中对膜的安全使用。本发明允许膜保持其完整性，并也可通过减少可影响膜的任何结垢来增加其效果。

该方法具有以与系统中的结垢浓度成比例的浓度加入三甲基甘氨酸组合物。该组合物优选以大于或等于0.2ppm的浓度加入。该组合物也可以等于或小于25ppm的浓度加入。除了三甲基甘氨酸组合物，本发明也可使用一种或多种防垢或净化组合物。该方法可用于磷酸盐或硫酸盐结垢。