SHRO反渗透阻垢剂的独特生产工艺

摘 要:介绍了聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐和聚丙烯酸钠的合成技术以及SHRO反渗透阻垢剂独特的生产工艺。该工艺生产的产品,成本低,使用效果好,可代替进口反渗透阻垢剂,可节约大量外汇。

关键词:反渗透阻垢剂 聚环氧琥珀酸 独特工艺

中图分类号:X22文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)08(b)-0043-01

反渗透是20世纪60年代发展起来的一种新型膜分离技术。近年来,反渗透技术制备纯水在国内已得到了广泛的应用,反渗透纯水制备工艺系统中除预处理和后处理工艺外,是由高压泵、压力容器、膜元件、电器控制等设备形成的系统。反渗透系统是用于纯水过滤生产的专用系统,是利用反渗透膜的选择性原理,通过设备的高压泵对经过反渗透膜的源水施加一定压力,在压力的作用下源水中的水分子可以通过膜渗析出来,而其它无机盐、微生物及有机物等因其分子大于水分子就被反渗透膜截留而不能透过,从而就获得了纯净的去离子水。为保证系统的持久、高效运行,必须对系统做好日常维护与保养,且要求系统的维护保养及运行费用最低、水质最佳、出水率最高。它与传统的离子交换脱盐技术相比,操作简单,几乎没有废水排放,可以除去水中的无机物、有机物、胶体、微生物等各种杂质,运行费用低。由于反渗透膜分理技术的特点,在浓水侧的膜表面极易生成CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2、BaSO4、SrSO4、金属氧化物、磷酸化合物等沉积物以及受到胶体和微生物的污染,从而影响反渗透装置的正常运行。缩短反渗透膜的寿命,使运行周期变短,费用增加,严重时还将导致反渗透膜的报废。解决这些问题的最常用和最有效的方法是在反渗透进水中添加化学阻垢剂(亦称反渗透专用阻垢剂)。

目前,国内反渗透阻垢剂基本上全部依靠进口,所以开发新型多功能反渗透阻垢剂来支持我国反渗透系统的发展,非常有必要,也具有很好的社会效益和经济效益,其国产化研究有着很广阔的前景。

我公司一期、二期热电站已建有35t/h蒸汽锅炉三台,130t/h蒸汽锅炉两台,并准备再上一台130t/h锅炉,形成6.0万千瓦的发电能力,配套反渗透膜水处理装置两套:一套为70t/h处理能力,另一套为120t/h处理能力,为保护水资源,改善水环境,实现可持续发展,我们正在建设污水处理站,还需要增加一套80t/h二级反渗透装置,实现分级回用,合理利用水资源。为防止反渗透膜结垢,现每年外购进口反渗透阻垢剂约30t。该类产品价格较贵,约5.0万元/吨,公司每年花费约150万元的外购资金。为节省生产费用,降低产品成本,我公司利用现有技术力量、人才优势,在多年研制水处理药剂的基础上,自主开发研制了SHRO反渗透阻垢剂,用于取代进口反渗透阻垢剂产品,研制成功后每年可为公司节约资金100多万元,这样既增强了企业自主创新能力,拥有了自主知识产权,又可获得明显的经济效益。

1 SHRO反渗透阻垢剂的性能、阻垢缓蚀机理

SHRO反渗透阻垢剂是一复合共聚物的混合物,外观为琥珀色略带黏稠的透明液体,比重:1.20,偏酸性,微带酸味,可与水以任何比例混合。

工业上主要用途是对原水的处理,通过药剂的“阈值”效应稳定钙硬度,提高Ca2+和CO32-的过饱和度,并通过药剂的晶格畸变作用改变CaCO3的正常结晶生长,使CaCO3形成不规则的小颗粒。同时又由于磷酸盐和磷羧酸含有大量未解离的-OH集团,这些集团与金属表面水合氧化物中的OH键结合,形成一层非晶态的致密薄膜,起到抑制腐蚀的作用。此外,还具有很好的阻磷酸钙垢和稳定水中锌离子的效果,可维持循环水中的溶锌与总锌之比＞80%,有效抑制锌垢的形成,起到保护反渗透膜的作用和延长其使用寿命,并通过日常操作中的反冲洗和定时排污;保证膜的出水率.使反渗透系统产水量最大、水质最佳、膜使用时间最长。

2 生产工艺

2.1 工艺过程简述

聚丙烯酸钠(PAAS)的合成:将去离子水及丙烯酸加入反应釜后,搅拌,在低于50℃温度下,加入NaOH中和成盐,调pH,加入异丙醇接枝,搅拌,打入高位罐。在反应釜中加入去离子水,同时在配制罐配制引发剂,然后用泵打入引发剂高位罐。给反应釜升温至90±2℃时,双滴加丙烯酸钠和引发剂,聚合3h后,即得PAAS。

水解聚马来酸酐(HAMP)的合成:将去离子水、马来酸酐及催化剂加入反应釜后,升温至100℃溶解。滴加引发剂,聚合3h,保温3h,即得HAMP。

聚环氧琥珀酸(PESA)的合成:将去离子水及马来酸酐加入反应釜中,在低于40℃温度下,滴加NaOH成盐后,升温至55℃加催化剂,滴加双氧水同时滴加NaOH调pH值,滴毕升温至70℃,环氧化2h,继续升温至95±2℃分批加入催化剂,搅拌一定时间得PESA。

PAAS、HAMP、PESA产品合成后,将羟基乙叉二膦酸(HEDP)加入反应器中开始搅拌,加PAAS、HAMP分别搅拌10min,滴加PESA,然后加入助剂搅拌,过滤包装。

2.2 技术关键

(1)本项目采用水相法生产聚环氧琥珀酸,具有节能、环保、适用范围广、阻垢缓蚀性能好、成本低的显著优点。(2)本项目采用独特配方和生产工艺,使各组份间有很好的协同效应,产品性能大幅提高。

2.3 特点

不同水质情况,而且同一个地方的水对反渗透膜引起的阻垢杂质也往往是多种的,必需添加反渗透阻垢剂。我们开发的SHRO反渗透阻垢剂是一种高效阻垢分散剂。在系统中使用此产品可以降低反渗透(RO)或超率(UF)系统设备的投资和运行费用,并可代替现有进口反渗透阻垢产品。

3 安全及环境保护

3.1 安全

本工艺采用的有机原料均系水溶性物质,成品原料均为低毒,不燃烧的安全化学品,生产过程在水介质常压下进行的,产成品为透明水溶液。无论生产过程还是原材料,产成品的贮运均安全可靠。

3.2 环境保护

生产过程无噪声,无废水、废气、废渣产生,属环境友好型项目。

4 结语

(1)以HEDP、PAAS、HAMP、PESA等为主要原料合成的多元共聚物,不仅具有优良的阻碳酸钙垢、硫酸钙垢和磷酸钙垢性能,而且具有良好的稳定和分散的能力,使用效果可与国外进口产品媲美,部分指标甚至比进口产品还好。

(2)质量价格比,我们自主开发的SHRO反渗透阻垢剂,其综合成本价只是进口产品的1/3。成本低,可代替进口反渗透阻垢剂,节约大量外汇。

(3)SHRO反渗透阻垢剂,生产制造投资少、工艺简单、原料易得、磷含量低(≤3%)对环境无污染,易于实现工业化生产,是一种应大力推广使用的新型反渗透阻垢剂。

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