[发明专利]无磷反渗透阻垢剂PER-PAMAM及其制备方法

说明书

本发明属于水处理药剂领域，具体涉及一种无磷反渗透阻垢剂PER‑PAMAM及其制备方法。季戊四醇与丙烯腈在碱性环境下进行迈克尔加成反应，迈克尔加成反应产物再与醇类化合物在酸性条件下进行酯化反应，酯化反应产物与二胺类化合物在有机溶剂下进行反应，得到1.0代阻垢剂PER‑PAMAM；1.0代阻垢剂PER‑PAMAM与不饱和脂肪酸酯在有机溶剂下进行反应；反应产物再与二胺类化合物在有机溶剂下进行反应，得到2.0代阻垢剂PER‑PAMAM。本发明药剂用量少且不含磷，避免造成严重的菌藻滋生问题；对CaCO₃、CaSiO₃垢都具有优异的阻垢性能；本发明还提供其制备方法，整个生产过程无三废排放。

技术领域

本发明属于水处理药剂领域，具体涉及一种无磷反渗透阻垢剂PER-PAMAM及其制备方法。

背景技术

众所周知，水资源的污染和匮乏严重制约着我国的可持续发展。随着经济社会的不断发展，循环冷却水在工业用水中占很大比例，因此冷却水的循环使用成为节约用水的主要途径。由于工业冷却水的循环使用，随着水分不断蒸发、浓缩，水中Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-和硅酸盐等无机离子浓度逐渐增大，难溶性盐和水垢的大量沉积影响反渗透膜的工作效率和使用寿命。在无机垢中，二氧化硅和硅酸盐的沉积是令人极其头疼的难题。由于硅垢质地坚硬，一旦形成就很难去除。虽然加入氢氟酸虽可以有效去除硅垢，但此法会严重减少反渗透膜的使用寿命，对工业生产带来极大的不利。

近年来，阻垢剂具有良好的协同效应、阻垢性能及对环境污染小等优点而得到广泛的应用，为了减少硅垢的形成，向循环冷却水中添加阻垢剂无疑是简单高效、绿色廉价的阻垢方法。但是，市场中常见的阻垢剂大多含磷，大规模的使用造成水体的富营养化，破坏环境。

中国专利CN101352655公开的反渗透膜阻垢剂各组分按重量百分比为：有机膦酸25～50％，磺酸盐共聚物20～40％，pH值调节剂5～15％，其余为去离子水。中国专利CN102167451A公开的反渗透膜阻垢剂各组分按重量百分比为：聚环氧琥珀酸钠5～15％，聚天冬氨酸钠5～15％，聚马来酸3～10％，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸1～5％，己二胺四甲基磷酸六钾盐，己二胺为核的聚酰胺胺8～15％，其余为水。这些阻垢剂能有效控制硅垢和钙垢，但是含有有机膦酸盐，膦酸盐易水解，会造成水体富营养化，带来环境污染的问题。中国专利CN102585196A公开了阻垢缓蚀剂聚环氧琥珀酸钠的合成方法，聚环氧琥珀酸钠能很好的控制钙垢，但对硅垢的阻垢效果并不理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无磷反渗透阻垢剂PER-PAMAM，与传统的有机膦酸(盐)阻垢剂相比，该药剂投加量低、不含磷，不存在浓水排放磷超标问题，也不对膜内微生物提供营养，避免造成严重的菌藻滋生问题；对CaCO₃、CaSiO₃垢都具有优异的阻垢性能；本发明还提供其制备方法，整个生产过程无“三废”排放，具有很好的经济效益和广泛的社会效益。

本发明所述的无磷反渗透阻垢剂PER-PAMAM，季戊四醇与丙烯腈在碱性环境下进行迈克尔加成反应，迈克尔加成反应产物再与醇类化合物在酸性条件下进行酯化反应，酯化反应产物与二胺类化合物在有机溶剂下进行反应，得到1.0代阻垢剂PER-PAMAM。

季戊四醇的分子结构中含有四个羟基官能团，结构完全对称，非常适于构筑树状大分子。目前以季戊四醇及其衍生物为核心的新型树状大分子硅垢阻垢剂的研究比较少。与传统的有机膦酸(盐)阻垢剂相比，该药剂用量更少且不含磷，不存在浓水排放磷超标问题。

其中：季戊四醇与丙烯腈的摩尔比为1:4-1:7；迈克尔加成反应产物与醇类化合物的摩尔比为1:8-1:12；酯化反应产物与二胺类化合物的摩尔比为1：14-1：18。