[发明专利]一种无磷中水回用反渗透膜阻垢剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无磷中水回用反渗透膜阻垢剂及其制备方法，特别涉及一种用于中水回用反渗透系统的反渗透阻垢分散剂及其制备方法，属于水处理技术技术领域。 

背景技术

我国水资源短缺与水环境污染加重的矛盾日益突出，因此，必须建立以节水与洁水为目标、改善水环境质量、提高水资源的综合利用为目的的水资源可持续发展战略，发展新型高效的水处理技术，强化城市污水、工业废水回用，提高城市污水再生回用率和工业废水重复利用率，才能确保我国社会经济的可持续发展。利用反渗透技术进行中水回用，是解决水资源危机的重要途径，也是协调水资源与水环境有效方法。 

反渗透系统最昂贵、最核心的部分是反渗透膜元件，原水在进入反渗透膜之前要经过一系列物理和化学的预处理过程，但仍会残留微量悬浮物、胶体、难溶盐、金属氧化物及细菌等杂质。在反渗透系统正常运行一段时间后，反渗透膜表面就会受到不同程度的污染，其中最常见的是碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、金属（铁、锰、铜、镍、铝等）氧化物、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、微生物等。尤其是中水回用系统，其水质相比普通的自来水、地下水、地表水更不稳定且具有高含盐量，高浊度，高有机物，油含量，硫化物，氨氮、异养菌，高pH等特点，更易造成膜的污堵。 

反渗透膜一旦出现污染，就要对被污染的膜元件进行清洗和消毒，然而频繁的清洗和消毒会对膜元件造成损害、缩短其使用寿命，严重污染甚至会导致膜元件不可逆转的损坏而需要更换新膜。而且反复清洗影响设备运行，降低了生产效率，造成资源浪费，使用大量的清洗剂，污染环境。中水回用系统虽然采用了双膜等处理工艺，全世界各个主要膜生产商也都推出了抗污染膜，但是目前在中水回用系统反渗透膜需要1-3个月就得清洗一次。相对常规的反渗透膜5-12个月，甚至1年的清洗频率还相差很远。 

为了延长膜系统使用周期，防止结垢，减少膜的污染，达到节能降耗，常用的方法就是投加阻垢剂。阻垢剂的发展经历了无机磷酸盐、有机磷酸盐、聚羧酸类、二元及三元不含磷共聚物几个阶段，但直到现在磷系配方仍占很大比重。随着人类环保意思的加强，许多国家已开始限制磷的排放。中国制订的综合污水排放标准也对磷的排放量做了限制。从长远发展看，磷系水处理缓蚀剂的生产和应用必将受到限制。且有机膦酸阻垢剂（如HEDP，ATMP等）在磷系、锌系配方处理系统中会产生磷酸钙、锌垢。羧酸类均聚物阻垢剂（如HPMA,PAA等）在高钙、高pH条件下产生难溶的钙凝胶，而含磺酸基团的聚合物阻垢剂则能有效防止钙凝胶的生成，对P、S、Ca、Ba、Mg(OH)₂、CaCO₃等盐垢，特别是对磷酸钙垢有良好的抑制作用，且能有效的分散颗粒物质，稳定金属离子和有机磷酸，药力持久不凝胶。此外，一些无磷阻垢剂里还把木质素、单宁、淀粉、纤维素等简单加工的天然有机物作为阻垢分散剂控制水垢的生成。但是天然分散剂在水处理应用中一般用量较大，约50mg/L～200mg/L；且 在高温、高压条件下易分解，易造成系统的有机污染。 

目前国内在阻垢剂方面的研究进展取得了很大的进展，但大多数都是适用干净稳定的水质如地下水、地表水、自来水等一次水为给水的反渗透系统。而中水回用水质不稳定，特别是含盐量、浊度、油含量、氨氮、硫化物、异养菌等监测指标变化较大。因此为研制开发可实现提高膜的脱盐率，产水量，延长设备清洗周期与膜的使用寿命的中水回用反渗透膜阻垢剂尤为重要。 

通过检索发现如下三篇与本专利申请相关的公开专利文献： 

中国专利文献CN101554565A（申请号200910020160.1）公开了一种无磷反渗透膜阻垢剂，其组分为Al-one(一种由丙烯酸、马来酸、磺酸盐等组成的四元共聚物)、磺酸盐共聚物、pH值调节剂及去离子水组成，能较有效的控制CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄、CaF₂、SiO₂等垢，且不含磷。阻垢效果仍需加强，不能适应中水回用系统中高含盐量，高浊度，高有机物，油含量，硫化物，氨氮、异养菌，高硬度，高pH等特点。