一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：通过聚氨基酸与二乙烯三胺发生共聚反应得到聚氨基酸‑二乙烯三胺共聚物后，将其与柠檬酸继续反应获得网状结构的反渗透无磷阻垢剂。该反渗透无磷阻垢剂能够适用于高硬度、高碱度、低pH环境，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可有效地抑制硅垢的形成，表现出良好的协同作用。

Preparation and application of a kind of net structure reverse osmosis phosphorus free scale inhibitor

【技术实现步骤摘要】
一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及反渗透阻垢剂，具体地，涉及一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂的制备方法及其应用。
技术介绍
在工业生产过程中，循环冷却水系统是一种频繁使用得水循环系统。然而，在循环使用过程中发生着水分蒸发、温度升高、pH变化、水流速度的变化等，再加上水中常常含有碱土金属阳离子，例如Ca2+、Mg2+、Ba2+和其他少量阳离子等。这些阳离子会与水中阴离子(CO32-、SO42-、PO43-、SiO32-、HCO3-、OH-等)生成难/微溶性无机盐(如CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2、Mg(OH)2等)，进而在热交换器或管道表面结垢，导致传热效率下将。高效阻垢剂的使用是保持冷却水循环系统良好运行的关键技术之一。缓蚀阻垢剂产品的出现和使用，对控制工业用水和废水处理中水垢形成以及防止金属腐蚀的一个有效手段。现如今，国内外在缓蚀阻垢剂的研发主要集中于有机多元磷酸类和聚羧酸类阻垢剂等，缓蚀剂主要集中在有机磷类和有机胺类等。这是因为有机磷类阻垢剂化学性能稳定、有明显的溶限效应、协同效应和耐较高温度和pH值的优点。然而，市场上现有反渗阻垢剂难以满足上述水质的渗透需求，特别是当使用含磷阻垢剂，反而加速了微生物的生长，增加了膜系统的微生物污染，一旦存在以上污染物，反渗透膜就极易污堵，且污堵后难以清洗，这就造成有的系统1～2个月就需要清洗一次，而有系统甚至半个月就得进行清洗，如此清洗频繁，需要耗费大量人力物力。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述缺陷，提供一种能够适用于高硬度、高碱度、低pH环境，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可有效地抑制硅垢的形成，表现出良好的协同作用的反渗透无磷阻垢剂。本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：通过聚氨基酸与二乙烯三胺发生共聚反应得到聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物后，将其与柠檬酸继续反应获得网状结构的反渗透无磷阻垢剂。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述聚氨基酸与二乙烯三胺的质量比为2-8：1；上述柠檬酸与聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物的质量比为0.5-2：1。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述共聚反应的具体方法为：以聚氨基酸、二乙烯三胺、交联剂为原料，将原料混合均匀后，加入无机酸催化剂，在180-250℃反应温度下反应4-6小时；其中，上述交联剂的用量为原料总重量的0.1-10％；上述无机酸催化剂的用量为原料总重量的1-50％。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述交联剂选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中任意一种或几种的混合物。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：针对共聚反应后的产物，S1.采用水溶解、离心分离和有机溶剂沉淀的方式获得反应中间体；S2.在pH＝10-12的条件下，将反应中间体加入到水中，搅拌0.5-3小时，后获得聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：在S1中，有机溶剂沉淀的工序在pH＝2-3条件下进行。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：在S2中，水的用量为天冬氨酸与二乙烯三胺共聚物、交联剂、催化剂总质量的2～5倍。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述有机溶剂选自醇溶剂。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物与柠檬酸的反应过程为：将柠檬酸与聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物，在60-90℃温度下恒温反应2-6小时。进一步地，本专利技术提供的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征还在于：上述网状结构的超支链反渗透阻垢剂被应用于抑制碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、二氧化硅中任意一种或多种物质对反渗透膜的污堵；其中，上述网状结构无磷环保阻垢剂的加药量为0.2-2ppm。本专利技术的作用和效果：在本专利技术的阻垢配方中，聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物本身的分子结构中含有阻垢分散性能的羧酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙等有显著的阻垢作用，并且分散性能优良。聚天冬氨酸-二乙烯三胺具有很高的螯合分散性能和很高的钙容忍度及优异的阻垢性能，作为循环冷却水系统的阻垢缓蚀剂，能够适用于高硬度、高碱度、低pH环境，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙的阻垢性能优异，同时可有效地抑制硅垢的形成，表现出良好的协同作用。具体实施方式实施例一网状结构的反渗透无磷阻垢剂1#采用以下步骤制备：(1)以聚天冬氨酸、二乙烯三胺、交联剂(丙烯酸)为原料，将原料在水(原料总量的10倍)中混合均匀，其中，聚天冬氨酸、二乙烯三胺、交联剂的质量之比为2:1：0.2，，然后加入适量的浓硫酸催化剂，无机酸催化剂与原料的质量比为1:10，在180-200℃反应温度下反应6h，反应完成后，利用超纯水将反应产物溶解，离心后取上清液；(2)将上清液加入到有机溶剂中，用盐酸调节pH＝2-3的条件下，通过有机溶剂沉淀法将反应中间体沉淀分离，有机溶剂为乙醇(添加量以不再产生新的沉淀为准)；(3)用氢氧化钠调节pH＝10-12的条件下，将反应中间体加入到超纯水中，室温搅拌0.5h得到聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物，超纯水的质量为天冬氨酸与二乙烯三胺共聚物、交联剂、催化剂质量之和的2倍；(4)加入柠檬酸，柠檬酸与聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物的物质的量比为0.5:1，搅拌均匀，在60℃温度下恒温反应2h，即所得一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂。实施例二网状结构的反渗透无磷阻垢剂2#采用以下步骤制备：(1)以聚天冬氨酸、二乙烯三胺、交联剂(甲基丙烯酸)为原料，将原料在水(原料总量的15倍)中混合均匀，其中，聚天冬氨酸、二乙烯三胺、交联剂的质量之比为2:1：0.1，，然后加入适量的浓硫酸催化剂，无机酸催化剂与原料的质量比为0.1:10，在180-210℃反应温度下反应4h，反应完成后，利用超纯水将反应产物溶解，离心后取上清液；(2)将上清液加入到有机溶剂中，用盐酸调节pH＝2-3的条件下，通过有机溶剂沉淀法将反应中间体沉淀分离，有机溶剂为乙醇(添加量以不再产生新的沉淀为准)；(3)用氢氧化钠调节pH＝10-12的条件下，将反应中间体加入到超纯水中，室温搅拌0.5h得到聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物，超纯水的质量为天冬氨酸与二乙烯三胺共聚物、交联剂、催化剂质量之和的2.5倍；(4)加入柠檬酸，柠檬酸与聚天冬氨酸-二乙烯三胺共聚物的物质的量比为0.8:1，搅拌均匀，在60℃温度下恒温反应2h，即所得一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂。实施例三网状结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：通过聚氨基酸与二乙烯三胺发生共聚反应得到聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物后，将其与柠檬酸继续反应获得网状结构的反渗透无磷阻垢剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：通过聚氨基酸与二乙烯三胺发生共聚反应得到聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物后，将其与柠檬酸继续反应获得网状结构的反渗透无磷阻垢剂。


2.如权利要求1所述的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：
所述聚氨基酸与二乙烯三胺的质量比为2-8：1；
所述柠檬酸与聚氨基酸-二乙烯三胺共聚物的质量比为0.5-2：1。


3.如权利要求1所述的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：
所述共聚反应的具体方法为：以聚氨基酸、二乙烯三胺、交联剂为原料，将原料混合均匀后，加入无机酸催化剂，在180-250℃反应温度下反应4-6小时；
其中，所述交联剂的用量为原料总重量的0.1-10％；
所述无机酸催化剂的用量为原料总重量的1-50％。


4.如权利要求3所述的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：
所述交联剂选自丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中任意一种或几种的混合物。


5.如权利要求3所述的一种网状结构的反渗透无磷阻垢剂，其特征在于：
针对共聚反应后的产物，
S1.采用水溶解、离心分离和有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金山，夏志先，
申请(专利权)人：上海丰信环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31