使用疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物来抑制二氧化硅垢制造技术

一种通过将疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物阻垢剂添加到用于水性系统的水中来抑制所述水性系统中的二氧化硅垢形成的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制二氧化硅沉积物在水性系统中的形成。
技术介绍
与水性系统中二氧化硅垢的形成相关的问题已有文献充分描述。取决于pH、温度、二氧化硅浓度以及盐和多价金属离子在用于此类系统的供给水中的存在，可以形成不同类型的二氧化硅沉淀(“垢”)。举例来说，在高于9.5的pH值下，二氧化硅垢显著呈金属硅酸盐形式，然而在低于9.5的pH值下胶态二氧化硅(聚合的二氧化硅粒子)更常见。虽然在25℃和pH7.5下在高达150mg/L的浓度下通常可溶，但盐和多价金属离子在供给水中的存在可以催化二氧化硅垢形成。在反渗透系统中胶态二氧化硅结垢(积垢)尤其难以解决，其中膜表面下的浓度极化进一步加剧了二氧化硅结垢。其结果是，当处理含有大于30mg/l二氧化硅的供给水时，常常在降低的回收率(例如低于75％)下操作RO系统。已推动了多种产品以降低胶态二氧化硅垢形成，例如，环氧乙烷-环氧丙烷共聚物(US6051142和WO2002/34681)、聚丙烯酰胺、丙烯酸和马来酸聚合物和共聚物、膦酸酯和聚磷酸酯(US4933090)、硼酸(US4584104)以及AQUAFEEDTM阻垢剂以及MT5010和MT3100清洁剂，其可购自LubrizolCompany。也参见：Koo等人,反渗透膜的二氧化硅积垢和清洗(SilicaFoulingandCleaningofReverseOsmosisMembranes),《淡化(Desalination)》139(2001)43-56；Ning等人,化学控制反渗透系统的胶态积垢(ChemicalControlofColloidalFoulingofReverseOsmosisSystems),《淡化》172(2005)1-6；Neofotistou等人,阻垢剂用于减轻二氧化硅积垢和沉积的用途：淡化系统的原理和应用(UseofAntiscalantsforMitigationofSilicaFoulingandDeposition:FundamentalsandapplicationsinDesalinationSystems),《淡化》167(2004)257-272；Zhang等人,聚氨基酰胺树状物和聚环氧丁二酸对二氧化硅聚合的协同抑制作用(SynergisticInhibitionEffectofPolyaminoamideDendrimersandPolyepoxysuccinicAcidonSilicaPolymerization),《胶体和表面A：物理化学和工程方向(ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects)》410(2012)159-169；Amjad等人,反渗透技术：原理和水应用(ReverseOsmosisTechnology:FundamentalsandWaterApplications),TheBFGoodrichCompany(Fall1999)；以及Amjad等人,用于控制反渗透系统中的二氧化硅积垢的新防污剂(ANewAntifoulantforControllingSilicaFoulinginReverseOsmosisSystems),国际淡化协会(InternationalDesalinationAssociation),关于淡化和水再使用的世界大会(WorldCongressonDesalinationandWaterReuse),(6-9October1997)西班牙马德里市(MadridSpain)。也参见：US4328106、US4510059、US4618448、US4711725、US4849129、US5256302、US5271847、US5271862、US5422010、US5510059、US5658465、US5681479、US5658465、US6162391、US6444747以及US20120161068。尽管开发了新阻垢剂，但二氧化硅结垢持续是水性系统并且确切地说反渗透系统的主要挑战。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术包括一种用于抑制水性系统中的二氧化硅垢形成的方法，其包含将阻垢剂添加到用于水性系统的水中，其中阻垢剂包含疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物。在另一个实施例中，水性系统是包括反渗透膜的反渗透系统，并且方法涉及将阻垢剂添加到供给水来源中，并且使所得供给水穿过反渗透系统，使得一部分穿过反渗透膜以产生二氧化硅浓度降低的渗透流，其中供给水的其余部分形成二氧化硅浓度更高的阻挡流。描述了额外实施例。附图说明图1和2是针对实例2中所描述的样品归一化渗透通量随时间而变的曲线图。具体实施方式如本文中所使用，术语“垢”打算指不受基本形成机制(例如凝固、不稳定作用、聚合等)限制的固体沉淀。术语“阻垢剂”是指抑制(降低)垢的形成和/或抑制(减小)固体粒子的大小和/或形状的物质。特别关注的污垢剂是胶态或“非晶形”二氧化硅。本专利技术的阻垢剂包括疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物，即包括环氧烷和氨基甲酸酯基团的共聚物。共聚物的Mw优选是1000到500,000道尔顿(Dalton)，但更优选是10000到100,000道尔顿。共聚物优选是非离子和水溶性的，并且可以是分枝或线性的。共聚物优选地包括至少40wt％、50wt％、85wt％、90wt％并且在一些实施例中甚至95wt％的环氧烷基团，以及优选地充当环氧烷嵌段之间的键联基团或充当末端基团的氨基甲酸酯基团。术语“环氧烷”可以与术语“氧亚烷基”互换使用，并且均共同地指具有结构-(O-A)-的单元，其中O-A表示C2-4环氧烷的聚合反应产物的单体残基。实例包括(但不限于)：具有结构-(OCH2CH2)-的氧亚乙基；具有结构-(OCH(CH3)CH2)-的氧亚丙基；具有结构-(OCH2CH2CH2)-的氧三亚甲基；以及具有通式结构-(OC4H8)-的氧亚丁基。含有这些单元的聚合物常常称作“聚氧化烯”。聚氧化烯单元可以是均聚或共聚的。聚氧化烯的均聚物的实例包括(但不限于)聚氧化乙烯，其含有氧亚乙基单元；聚氧丙烯(polyoxypropylene)，其含有氧亚丙基的单元；聚氧化丙烯(polyoxytrimethylene)，其含有氧三亚甲基单元；以及聚氧化丁烯，其含有氧亚丁基单元。聚氧化丁烯的实例包括含有1,2-氧亚丁基即-(OCH(C2H5)CH2)-单元的均聚物；和聚四氢呋喃，一种含有1,4-氧亚丁基即-(OCH2CH2CH2CH2)-单元的均聚物。或者，聚氧化烯片段可以是共聚的，含有两个或多于两个不同的氧亚烷基单元。不同的氧亚烷基单元可以随机排列以形成随机聚氧化烯；或可以按嵌段排列以形成嵌段聚氧化烯。嵌段聚氧化烯聚合物具有两个或多于两个相邻的聚合物嵌段，其中相邻聚合物嵌段中的每一个含有不同的氧亚烷基单元，并且每一个聚合物嵌段含有相同氧亚烷基单元中的至少两个。氧亚乙基是优选的氧亚烷基片段。主题共聚物优选地包括多个氧亚烷基片段或Mw是200到10000并且更优选地2000到10000的嵌段。氧亚烷基片段优选地通过与多官能异氰酸酯反应(形成氨基甲酸酯)来键联。多官能异氰酸酯可以是脂肪族、环脂肪族或芳香族的；并且可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制水性系统中的二氧化硅垢形成的方法，其包含将阻垢剂添加到用于所述水性系统的水中，其中所述阻垢剂包含疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 US 61/9829661.一种用于抑制水性系统中的二氧化硅垢形成的方法，其包含将阻垢剂添加到用于所述水性系统的水中，其中所述阻垢剂包含疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水性系统包含包括反渗透膜的反渗透系统，其中所述方法包含以下步骤：将所述阻垢剂添加到含有二氧化硅的供给水来源中，以及使所得供给水穿过所述反渗透系统，使得一部分穿过所述反渗透膜以产生二氧化硅浓度降低的渗透流，其中供给水的其余部分形成二氧化硅浓度更高的阻挡流。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物是非离子的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯共聚物包含至少50wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·C·梅塔，A·杜福尔，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US