[发明专利]衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于反渗透膜水处理药剂技术领域，特别涉及衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂及其制备方法。

背景技术

在反渗透膜分离进水系统中，添加阻垢剂是防止碳酸钙、磷酸钙及硫酸钙等难溶盐在膜表面沉积，导致反渗透膜寿命缩短、运行周期变短及费用增加的行之有效的方法。然而，目前国内使用的反渗透膜阻垢剂大部分为KingLee，BetzDearbobu等公司进口产品，价格昂贵。随着反渗透膜脱盐技术应用日益广泛，研究具有自主知识产权的高效反渗透膜阻垢剂意义重大。

目前国内外常用的反渗透膜阻垢剂主要包括聚磷酸盐、有机膦酸盐、含膦类聚合物、丙烯酸及马来酸类聚合物。其中，含磷阻垢剂易水解、引起水体富营养化，造成一定程度的环境污染。此外，聚磷酸盐是微生物营养源，能促进菌藻滋生，加重反渗透膜的微生物污染。随着全球油价不断上涨，以石油为主要生产来源的丙烯酸价格不断上涨，造成以丙烯酸为主要单体的聚羧酸类阻垢剂成本持续走高。开发无磷、高效、可生物降解的绿色反渗透阻垢剂成为阻垢剂研究领域的一个热点。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂，衣康酸和天冬氨酸皆为生物发酵制品，无毒、来源广泛，共聚合成反渗透膜阻垢剂，阻垢效率高；本发明的另一目的在于提供衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂的制备方法，反应条件温和，共聚产物可生物降解，无磷、对环境无影响，合成成本及后处理费用低。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂，其由衣康酸和天冬氨酸为单体共聚合成，聚合物通式如下：

式(I)中，m，m/，n均为1～10的整数。

制备衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂的方法，包括如下步骤：

1)向反应器中加入衣康酸、天冬氨酸、去离子水和催化剂，并在恒温水浴锅中进行加热，搅拌使衣康酸和天冬氨酸溶解，加入缓冲剂调节溶液pH值，保持pH值为8～9，得到反应液；

2)在氮气氛围下，维持温度为70～95℃，向反应液中匀速滴加引发剂，加热回流并机械搅拌，滴加完毕后继续保温反应；

3)反应结束后冷却，停止搅拌，得到衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂。

步骤1)中，所述的反应器为装有回流冷凝器、恒压滴液漏斗及搅拌器的三口烧瓶。

步骤1)中，衣康酸和天冬氨酸的物质的量之比为1:1～5:1，催化剂占衣康酸和天冬氨酸质量总和的6～12％，去离子水与反应单体的质量比为2.3。其中，反应单体为衣康酸和天冬氨酸的单体。

步骤1)中，所述的缓冲剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

步骤2)中，匀速滴加引发剂的滴加时间为0.5h，继续保温反应时间为1～4h。

步骤3)中，所述的反应结束后冷却，停止搅拌，得到聚合反应产物溶液；向聚合反应产物溶液中加入无水乙醇，搅拌后得到聚合反应产物沉淀，真空干燥至恒重，得到衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂。

发明原理：以衣康酸及天冬氨酸为聚合单体，采取水溶液自由基聚合法，温度易掌控，体系中聚合浓度比较低，不方便开展链游离基向着大分子转移，从而产生支化或者交联的产物。而且采用水溶液自由基聚合法，反应过后，产物非常容易运送而且洗涤，小分子物质容易出去，容易去除杂质。

衣康酸和天冬氨酸皆为生物发酵制品，无毒、来源广泛，以衣康酸和天冬氨酸为单体，共聚合成反渗透膜阻垢剂，既能降低生产成本，又能减小对环境的影响，有利于推广反渗透膜技术在水处理领域的应用，对实际生产具有较大意义。

有益效果：与现有技术相比，本发明的衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂，通过将羧基、酰胺基团等官能团引入分子中，使得该聚合物即对碳酸钙具有优良的阻垢分散性能；衣康酸和天冬氨酸共聚后的水处理剂加药量为14mg·L^-1时对碳酸钙的阻垢率为96.4％，形成的水垢较软，容易被水冲走，表明其分散性能较好。本发明的衣康酸-天冬氨酸共聚无磷阻垢剂的制备方法，合成共聚物的原料易得，反应条件温和，共聚产物可生物降解，无磷、对环境无影响，合成成本及后处理费用低，具备很好的实用性。

附图说明

图1是衣康酸-天冬氨酸共聚物的红外光谱图；

图2是共聚物的浓度与对碳酸钙阻垢率的关系曲线图；

图3是接种物质量浓度为1g·L^-1，本发明共聚物质量浓度为300mg·L^-1时的降解率；