用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂及其制备方法，其特征在于：所述阻垢分散剂各组分及各组分的重量百分比分别为：聚丙烯酸20～30％、聚合马来酸5～10％、马来酸酐?苯乙烯磺酸盐?丙烯酰胺?烷基烯丙基甘油醚10～20％、2?膦酸基丁烷?1,2,4?三羧酸10～20％，乙二醇5～10％、硫脲0.5～1％，水20～30％。本发明的阻垢分散剂适于3倍浓缩低温多效海水淡化系统，对碳酸钙、硫酸钙等具有优异的抑制作用和分散作用，本发明涉及的阻垢分散剂的原料均为食品级，沸点高于120℃，不会随海水蒸馏进入产品水中，产品水可作为饮用水，其指标远优于生活饮用水标准。
【专利说明】
用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂及制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及海水淡化领域，涉及一种用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散 剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到重视，成为未来解决全球 水危机的可行性方案和重要途径。因此，发展海水淡化技术，向海洋要淡水，是世界各国解 决水荒问题的共同趋势。
[0003] 目前海水淡化的工业化技术主要有热法和膜法，其中热法主要集中在中东地区， 而膜法主要分布在其他地区。热法又称蒸馏法，是最早采用的海水淡化技术，主要有多效蒸 发(MED)、多级闪蒸(MSF)和压汽蒸馏(MVC)等。由于海水中的矿化度、硬度、其他杂质的含量 均较高，导致在海水淡化装置的换热面上易形成致密坚硬的水垢，在很大程度上限制了热 法海水淡化过程的操作温度，影响海水淡化效率。
[0004] 低温多效蒸馏海水淡化技术(LT-MED)是20世纪80年代开发的新技术，与多级闪蒸 和压气蒸馏相比，LT-MED热利用效率高、成垢因素小、运营费用低，具有更广阔的应用前景。
[0005] 据GWI Desal Data/IDA统计，截止2015年世界上已有150多个国家和地区开展了 脱盐工作，已签订合同的脱盐工厂约16000座，产水量达7740万m 3/d。世界最大的MED海水淡 化工程一阿联酋Al FujariahII期海水淡化厂由12套装置组成，每台装置产水量为 37732m3/d;沙特的Jeddah Yanbu MED海水淡化厂，单机产水量为68190m3/d。据统计，产水量 为1万m3/d、采用MED-TVC技术的沙特Aramco Rabigh Refinery海水淡化厂的吨水处理成本 为1.15美元。全球海水淡化的知名企业有以色列IDE公司、法国Sidem公司、西门子水处理公 司和新加坡凯发公司。中国目前现已建成海水淡化装置73套，日淡化海水能力达64.3万m 3/ d，其中63套采用SWRO技术，产能44.06万m3/d，7套采用低温多效蒸馏技术，产能19.6万m3/d， 其余3套分别1套多级闪蒸和机械压气蒸馏技术和电渗析。低温多效蒸馏技术主要用于电力 行业，其产能占 MED海水淡化产能的69.1 %。
[0006] 尽管低温多效蒸馏海水淡化技术的操作温度相比于传统的多效蒸馏已降至70°C， 传热管表面结垢得到缓解，但依然面临着结垢问题。目前国内外低温多效蒸馏海水淡化的 浓缩倍率多在1.7-2.3之间。随着海水利用程度的开发，浓缩倍率的进一步提高，这将给LT-MED带来严重的结垢问题。传统的酸化处理和添加阻垢剂控制技术已不能满足海水高倍率 浓缩的要求，需要开发性能更为优异的阻垢剂，研究集成优化处理技术；另一方面，目前国 内大型的低温多效装置应用的阻垢剂大部分是进口的，运行费用高，给LT-MED推广带来困 难。国内从事低温多效蒸馏阻垢剂的研究还比较缺乏，相关LT-MED阻垢剂的合成和应用研 究也少有报道。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种用于3倍浓缩低温多效海水 淡化的阻垢分散剂，本发明的另一目的是提供上述阻垢分散剂的制备方法。
[0008] 本发明的技术方案为：用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂，其特征在 于:所述阻垢分散剂各组分及各组分的重量百分比分别为:聚丙烯酸20~30%、聚合马来酸 5~10%、马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚10~20 %、2-膦酸基丁烷-1，2,4_三羧酸10~20%，乙二醇5~10%、硫脲0.5~1%，水20~30%。
[0009] 优选上述的乙二醇为食品级;所述硫脲为食品级;所述的烷基烯丙基甘油醚为叔 丁基烯丙基甘油醚;所述的马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚的相对 分子量在2000-3000之间；所述的聚马来酸的相对分子量在800-1000之间。
[0010] 本发明还提供了上述的阻垢分散剂的制备方法，其具体步骤如下：首先在反应釜 中加入10~20%的水，然后向反应釜中加入0.5~1 %的硫脲，搅拌20~30分钟，再加入20~ 30%的聚丙烯酸、5~10%的聚合马来酸、10~20%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷 基烯丙基甘油醚、10~20 %的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、5~10 %的乙二醇，并搅拌40~ 60分钟;最后加入剩余的水，并搅拌30~40分钟，得到阻垢分散剂。
[0011] 有益效果：
[0012] 本发明的阻垢分散剂适于3倍浓缩低温多效海水淡化系统，对碳酸钙、硫酸钙等具 有优异的抑制作用和分散作用，本发明涉及的阻垢分散剂的原料均为食品级，沸点高于120 °C，不会随海水蒸馏进入产品水中，产品水可作为饮用水，其指标远优于生活饮用水标准。
【具体实施方式】 [0013] 实施例1:
[0014] 本发明的一种用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂在实施时海水的水质 见表1。
[0015] 表1.海水的水质指标
[0018]按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入0.5 %的硫脲，搅拌20分钟，再一次加入30 %的聚丙烯酸、5 %聚合马来酸、 20%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为2000)、10%2_ 膦酸基丁烷-1，2,4-三羧酸、10%的乙二醇，并搅拌40分钟；最后加入剩余的4.5%水，并搅 拌40分钟。
[0019]阻垢性能试验：在1000 mL容量瓶中加入750mL海水，加入3-5mg//L阻垢分散剂，在 (80 ± I) °C的恒温水浴中浓缩3倍，最后用250mL容量瓶定容。测定水中Ca2+和S〇42-的浓度，计 算阻垢分散剂对碳酸钙和硫酸钙的阻垢率m和n 2。
[0020] "I ? yl0()% (I) D. - D
[0021] /；： = 3D' _D x 100% (2)
[0022] 式中C1Xs分别为加入阻垢分散剂和未加药剂的试验后的Ca2+浓度，mg/L，Co为初始 海水中的Ca 2+浓度，mg/L; D1、Ds分别为加入阻垢分散剂和未加药剂的试验后的S〇42_浓度， mg/L，Do为初始海水中的S〇42_浓度，mg/L。
[0023] 实施例2:
[0024]海水水质同实施例1。
[0025]按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入1 %的硫脲，搅拌30分钟，再一次加入28 %的聚丙烯酸、5 %聚合马来酸、15 % 马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为2000)、12%2_膦酸 基丁烷-I，2，4-三羧酸、9 %的乙二醇，并搅拌60分钟；最后加入剩余的10 %水，并搅拌30分 钟。
[0026]阻垢性能试验同实施例1。
[0027] 实施例3:
[0028]海水水质同实施例1。
[0029]按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入0.5 %的硫脲，搅拌25分钟，再一次加入25%的聚丙烯酸、7 %聚合马来酸、 15%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为3000)、17%2_ 膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、8 %的乙二醇，并搅拌45分钟；最后加入剩余的7.5 %水，并搅拌 35分钟。
[0030] 阻垢性能试验同实施例1。
[0031] 实施例4:
[0032]海水水质同实施例1。
[0033]按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入0.8%的硫脲，搅拌20~30分钟，再一次加入26%的聚丙烯酸、8%聚合马来 酸、16%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为2000)、20% 2_膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、8 %的乙二醇，并搅拌60分钟;最后加入剩余的1.2 %水，并搅 拌40分钟。
[0034]阻垢性能试验同实施例1。
[0035] 实施例5:
[0036] 海水水质同实施例1。
[0037]按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入0.8%的硫脲，搅拌20分钟，再一次加入23%的聚丙烯酸、8%聚合马来酸、 12%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为3500)、19%2_ 膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、8 %的乙二醇，并搅拌40分钟；最后加入剩余的0.8 %水，并搅拌 30分钟。
[0038]阻垢性能试验同实施例1。
[0039] 实施例6:
[0040] 海水水质同实施例1。
[0041] 按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入1 %的硫脲，搅拌20分钟，再一次加入20 %的聚丙烯酸、7 %聚合马来酸、17 % 马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为3000)、18%2_膦酸 基丁烷-1，2，4-三羧酸、7 %的乙二醇，并搅拌50分钟；最后加入剩余的10 %水，并搅拌40分 钟。
[0042]阻垢性能试验同实施例1。
[0043] 实施例7:
[0044] 海水水质同实施例1。
[0045] 按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入1 %的硫脲，搅拌30分钟，再一次加入24%的聚丙烯酸、10%聚合马来酸、18% 马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为3000)、19%2-膦酸 基丁烷-1，2，4-三羧酸、6 %的乙二醇，并搅拌40分钟；最后加入剩余的2 %水，并搅拌35分 钟。
[0046]阻垢性能试验同实施例1。
[0047] 实施例8:
[0048] 海水水质同实施例1。
[0049] 按照重量百分比配制的阻垢分散剂，首先在反应釜中加入20%的蒸馏水，然后向 反应釜中加入1 %的硫脲，搅拌25分钟，再一次加入25%的聚丙烯酸、10%聚合马来酸、17% 马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚(相对分子量为3000)、16%2_膦酸 基丁烷-1，2，4-三羧酸、7 %的乙二醇，并搅拌50分钟；最后加入剩余的4 %水，并搅拌30分 钟。
[0050] 阻垢性能试验同实施例1。
[0051] 本发明的不同实施例的效果见表2。
[0052]表2.本发明的不同实施例的效果
【主权项】
1. 用于3倍浓缩低温多效海水淡化的阻垢分散剂，其特征在于所述阻垢分散剂各组分 及各组分的重量百分比分别为:聚丙烯酸20~30%、聚合马来酸5~10%、马来酸酐-苯乙烯 磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚10~20%、2_膦酸基丁烷-1，2,4-三羧酸10~20%，乙 二醇5~10%、硫脲0.5~1 %，水20~30%。2. 根据权利要求1所述的阻垢分散剂，其特征在于所述乙二醇为食品级。3. 根据权利要求1所述的阻垢分散剂，其特征在于所述硫脲为食品级。4. 根据权利要求1所述的阻垢分散剂，其特征在于所述的烷基烯丙基甘油醚为叔丁基 烯丙基甘油醚。5. 根据权利要求1和4所述的阻垢分散剂，其特征在于所述的马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷基烯丙基甘油醚的相对分子量在2000-3000之间。6. 根据权利要求1所述的阻垢分散剂，其特征在于所述的聚马来酸的相对分子量在 800-1000之间。7. -种制备如权利要求1所述的阻垢分散剂的方法，其具体步骤如下:首先在反应釜中 加入10~20%的水，然后向反应釜中加入0.5~1 %的硫脲，搅拌20~30分钟，再加入20~ 30%的聚丙烯酸、5~10%的聚合马来酸、10~20%马来酸酐-苯乙烯磺酸盐-丙烯酰胺-烷 基烯丙基甘油醚、10~20 %的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、5~10 %的乙二醇，并搅拌40~ 60分钟;最后加入剩余的水，并搅拌30~40分钟，得到阻垢分散剂。
【文档编号】C02F5/14GK106007016SQ201610344453
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】杨文忠, 尹晓爽, 郭惠平, 刘学忠, 刘瑛, 张凤友, 陈云
【申请人】南京工业大学