一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》是廣州市水電建設工程有限公司於2016年3月30日申請的專利，該專利的申請號為201610192202X，公布號為CN105753195A，授權公布日為2016年7月13日，發明人是趙志傑、朱家立、陳永喜、賴佑賢、閆曉滿、李東文、李曉作、陳鍵、陳偉梁。

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物15～30份、異佛爾酮二胺2～8份、乙二胺四乙酸二鈉0.5～2份、木質素磺酸鈉5～15份。該發明屬於海水淡化技術領域，該發明還提供套用該阻垢劑的海水淡化方法，實現了很好的阻垢效果，延長了反滲透膜的使用壽命，提高了海水淡化效率，環境效益好。

2018年12月20日，《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》摘要附圖）

基本介紹

中文名：一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法
公告號：CN105753195A
授權日：2016年7月13日
申請號：201610192202X
申請日：2016年3月30日
申請人：廣州市水電建設工程有限公司
地址：廣東省廣州市越秀區寺右南路19號首層
發明人：趙志傑、朱家立、陳永喜、賴佑賢、閆曉滿、李東文、李曉作、陳鍵、陳偉梁
Int.Cl.：C02F9/02(2006.01)I; B01D65/08(2006.01)I; C02F103/08(2006.01)N
代理機構：北京精金石專利代理事務所（普通合夥）
代理人：劉曄
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

由於淡水資源缺乏，海水淡化已經成為世界各國解決缺水問題的主要方法。2016年的海水淡化方法包括蒸餾法、冷凍法、膜法、結晶法、離子交換法等。雖然海水淡化方法眾多，但膜法的套用最為廣泛，膜法的產業化發展也最迅速。膜法包括反滲透法（RO）和電滲析法（ED）。

在反滲透海水淡化過程中，由於膜的濃縮作用，海水中的鈣、鎂等離子濃度不斷增加，從而使難溶鹽的離子積大於其溶度積，在反滲透膜表面成垢，縮短了反滲透膜的使用壽命，進而對海水淡化的持續運行造成影響。RO膜容易受到CaCO₃，CaSO₄，BaSO₄等結垢的影響，易被氧化劑氧化而造成損害，因此對通過RO膜的水質要求較高，海水淡化的預處理較為嚴格。2016年，膜垢污染是反滲透海水淡化中存在的主要問題。

阻垢劑的使用有效的解決了海水淡化用膜的結垢問題。阻垢劑通過延緩或扭曲鹽晶體成長，使晶體在成長過程中發生畸變，無法生成緻密結晶，防止難溶性鹽等在膜上結垢。阻垢劑的種類繁多，包括無機聚磷酸鹽類、有機膦酸類、聚合電解質類、聚羧酸類等。

中國專利申請CN103394289公開了一種反滲透膜阻垢劑，該阻垢劑含有有機膦酸鹽、有機羧酸類聚合物、有機胺和表面活性劑，通過上述成分的協同作用，有效消除了碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣等沉積帶來的膜污染。由於該阻垢劑包含較高含量的有機膦酸鹽，容易導致磷的二次污染，不利於環保。

隨著科技的發展和環保的需求，阻垢劑呈現出向無磷、無氮、高效的環境友好型阻垢劑發展的趨勢。

發明內容

專利目的

為解決2016年技術中存在的問題（環保效益或阻垢效果不夠理想），《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供一種海水淡化用膜阻垢劑，並提供套用該阻垢劑的海水淡化方法，實現了很好的阻垢效果，延長了反滲透膜的使用壽命，提高了海水淡化效率，環境效益好。

技術方案

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供一種海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物15～30份、異佛爾酮二胺2～8份、乙二胺四乙酸二鈉0.5～2份、木質素磺酸鈉5～15份。

優選地，所述的海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物18～25份、異佛爾酮二胺3～6份、乙二胺四乙酸二鈉0.8～1.5份、木質素磺酸鈉6～12份。

更優選地，所述的海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物20份、異佛爾酮二胺4份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉10份。

有機羧酸類阻垢成分常常在阻垢劑中作為主要活性成分，對阻垢起到重要作用。發明人通過大量實驗發現，有機羧酸類阻垢成分的含量較高，或鐵離子和鈣離子等金屬離子含量較高時，有機羧酸類阻垢成分容易與金屬離子結合產生難溶凝膠。

乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）可以與多種金屬離子發生螯合作用，但少量乙二胺四乙酸二鈉單獨使用時，防止結垢的效果不夠明顯。異佛爾酮二胺（IPDA）是一種力學性能和耐化學性能優良的精細化工產品，通常用作環氧樹脂的固化劑、塗料交聯劑和聚酯單體等。發明人通過大量實驗發現：在有機羧酸類阻垢成分存在的情況下，添加一定含量的異佛爾酮二胺和乙二胺四乙酸二鈉，可以有效防止難溶凝膠的生成，實現高效的阻垢。異佛爾酮二胺的加入起到了類似高效分散的效果。

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》通過有機羧酸類聚合物、異佛爾酮二胺、乙二胺四乙酸二鈉和木質素磺酸鈉的協同作用，避免了含磷化合物的使用，避免了磷酸鹽沉澱和難溶凝膠，阻垢效果好，質量穩定性好，避免了二次污染。

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供的海水淡化用膜阻垢劑的製備方法包括：將有機羧酸類聚合物、異佛爾酮二胺、乙二胺四乙酸二鈉和木質素磺酸鈉加入分散混合釜中，攪拌均勻，即得海水淡化用膜阻垢劑。

優選地，所述有機羧酸類聚合物選自聚天冬氨酸和聚環氧琥珀酸中的至少一種。聚天冬氨酸（PASP）和聚環氧琥珀酸（PESA）都具有良好的阻垢性能，可生物降解，代謝產物不會造成二次污染，環境效益好。聚天冬氨酸的分子量為3000～4000，聚環氧琥珀酸的分子量為500～800。

優選地，所述的海水淡化用膜阻垢劑，還包括如下重量份數的組分：檸檬酸鈉1～4份或葡萄糖酸鈉1～4份。

此外，《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》還提供一種海水淡化方法，包括如下步驟：

S1海水的機械過濾：取海水，進行機械過濾，收集過濾後的海水；

S2阻垢保護處理：向S1得到的海水中加入權利1至5中任一項所述的海水淡化用膜阻垢劑，調節海水的pH為7.0～7.5；

S3保全過濾：將S2得到的海水經保全過濾器過濾，得到待反滲透的海水；

S4反滲透過濾：將S3得到的海水經高壓泵送入反滲透裝置，經一級反滲透過濾和二級反滲透過濾後，得到產品淡水。

優選地，所述步驟S1中，機械過濾包括多介質過濾器過濾和活性炭過濾。優選地，所述海水淡化用膜阻垢劑的加入量為1～8毫克/升海水。

優選地，所述步驟S2中，還包括加入亞硫酸氫鈉的步驟。

優選地，所述一級反滲透過濾使用的膜為FILMTECTM海水淡化膜；所述二級反滲透過濾使用的膜為FILMTECTM海水淡化膜。具體選自SW30HRLE-400、SW30XLE-400i等型號。

優選地，在二級反滲透過濾時採用PX能量回收裝置進行能量回收，降低了能耗。

有益效果

與2016年技術相比，《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》的有益效果是：《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》通過有機羧酸類聚合物、異佛爾酮二胺、乙二胺四乙酸二鈉和木質素磺酸鈉的協同作用，避免了含磷化合物的使用，避免了磷酸鹽沉澱和難溶凝膠，阻垢效果好，避免了二次污染。《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供的海水淡化用膜阻垢劑對碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和鐵垢等都具有良好的阻垢效果，延長了反滲透膜的使用壽命，提高了海水淡化效率，環境效益好。海水淡化用膜阻垢劑的使用量少，阻垢劑的加入量為1～8毫克/升海水。《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》提供的海水淡化方法簡單、高效，可以實現海水的持續淡化，能耗較低，得到的產品淡水符合相關要求。

附圖說明

圖1《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》的海水淡化工藝流程圖。

技術領域

《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》屬於海水淡化技術領域，尤其涉及一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法。

權利要求

1.一種海水淡化用膜阻垢劑，其特徵在於：包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物15～30份、異佛爾酮二胺2～8份、乙二胺四乙酸二鈉0.5～2份、木質素磺酸鈉5～15份。

2.根據權利要求1所述的海水淡化用膜阻垢劑，其特徵在於：包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物18～25份、異佛爾酮二胺3～6份、乙二胺四乙酸二鈉0.8～1.5份、木質素磺酸鈉6～12份。

3.根據權利要求2所述的海水淡化用膜阻垢劑，其特徵在於：包括如下重量份數的組分：有機羧酸類聚合物20份、異佛爾酮二胺4份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉10份。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的海水淡化用膜阻垢劑，其特徵在於：所述有機羧酸類聚合物選自聚天冬氨酸和聚環氧琥珀酸中的至少一種。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的海水淡化用膜阻垢劑，其特徵在於：還包括如下重量份數的組分：檸檬酸鈉1～4份或葡萄糖酸鈉1～4份。

6.一種海水淡化方法，其特徵在於：包括如下步驟：S1海水的機械過濾：取海水，進行機械過濾，收集過濾後的海水；S2阻垢保護處理：向S1得到的海水中加入權利1至5中任一項所述的海水淡化用膜阻垢劑，調節海水的pH為7.0～7.5；S3保全過濾：將S2得到的海水經保全過濾器過濾，得到待反滲透的海水；S4反滲透過濾：將S3得到的海水經高壓泵送入反滲透裝置，經一級反滲透過濾和二級反滲透過濾後，得到產品淡水。

7.根據權利要求6所述的海水淡化方法，其特徵在於：所述步驟S1中，機械過濾包括多介質過濾器過濾和活性炭過濾。

8.根據權利要求6所述的海水淡化方法，其特徵在於：所述海水淡化用膜阻垢劑的加入量為1～8毫克/升海水。

9.根據權利要求6所述的海水淡化方法，其特徵在於：所述步驟S2中，還包括加入亞硫酸氫鈉的步驟。

實施方式

下面結合附圖和實施例對《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》做進一步詳細說明。《一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法》實施例中的各組分，都為常規市售產品。

實施例一

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸10份、聚環氧琥珀酸10份、異佛爾酮二胺4份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉10份。

製備方法：將有機羧酸類聚合物、異佛爾酮二胺、乙二胺四乙酸二鈉和木質素磺酸鈉加入分散混合釜中，攪拌均勻，即得海水淡化用膜阻垢劑。

實施例二

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸25份、異佛爾酮二胺6份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉12份。製備方法與實施例一類似。

實施例三

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚環氧琥珀酸18份、異佛爾酮二胺4份、乙二胺四乙酸二鈉1.5份、木質素磺酸鈉12份。製備方法與實施例一類似。

實施例四

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸25份、異佛爾酮二胺6份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉10份、檸檬酸鈉3份。製備方法與實施例一類似。

對比例一

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸10份、聚環氧琥珀酸10份、異佛爾酮二胺4份、木質素磺酸鈉11份。製備方法與實施例一類似。

與實施例一的區別在於：不含乙二胺四乙酸二鈉，木質素磺酸鈉由10份變為11份。

對比例二

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸10份、聚環氧琥珀酸10份、乙二胺四乙酸二鈉5份、木質素磺酸鈉10份。製備方法與實施例一類似。

與實施例一的區別在於：不含異佛爾酮二胺，乙二胺四乙酸二鈉由1份變為5份。

對比例三

海水淡化用膜阻垢劑，包括如下重量份數的組分：聚天冬氨酸10份、聚環氧琥珀酸10份、乙二胺4份、乙二胺四乙酸二鈉1份、木質素磺酸鈉10份。

與實施例一的區別在於：不含異佛爾酮二胺，含乙二胺。

阻垢效果測試

對實施例一、實施例二、對比例一、對比例二製得的海水淡化用膜阻垢劑進行阻垢效果的測試，阻垢效果的測定參照相關國家標準或行業內通用方法進行，如GB/T16632-2008、GB/T22626-2008等。

測試用海水的主要離子濃度為：鈣離子300毫克/升、鎂離子150毫克/升、鋇離子10毫克/升、硫酸根離子1000毫克/升、碳酸根離子200毫克/升、磷酸根離子20毫克/升、矽酸根離子150毫克/升。海水的溫度為40℃，海水淡化用膜阻垢劑的加入量為5毫克/升海水，24小時後測試海水中剩餘的成垢離子的濃度，計算阻垢率，結果如表1所示。

表1不同實施例製得的海水淡化用膜阻垢劑的阻垢效果

一種海水淡化用膜阻垢劑以及海水淡化方法