CN104492273A - 一种碱性膜清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱性膜清洗剂，它包括如下百分比的组分：无机碱5-30wt％，表面活性剂1-20wt％，助洗剂0-10wt％，膜保护剂0.5-3wt％，醇醚类溶剂0-10wt％，消泡剂0-1wt％，其余为水。本发明碱性膜清洗剂的清洗效果好，成本低廉，市场应用前景良好。

Description

一种碱性膜清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碱性膜清洗剂及其制备方法。

背景技术

膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离，目前已广泛应用于化学工业、水处理、食品及生化工业、纺织制革工业、造纸工业，医药卫生等多个领域。目前，已有的膜有微滤膜、超滤膜、纳滤膜及RO反渗透膜等运用有机或无机材质生产的一类或几类膜组。微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留悬浮物，细菌，及大分子量胶体等物质。超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。纳滤膜：孔径在1nm以上，一般1-2nm，是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。RO反渗透膜孔径小至纳米级，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。

伴随着工业生产的不断进行，膜组的污染是不可避免的，膜组污染程度越厉害，膜组的通透性越差，如果在生产过程中不及时对膜组进行清洗，膜组将会发生不可逆的变质，从而造成膜组报废，造成极其大的经济损失。目前市销的膜清洗剂主要有三种类型：碱性清洗剂、碱性清洗剂、酶制剂清洗剂。

现有文献报道的碱性清洗剂，一般仅仅含有强碱，或者是强碱与络合物、表面活性剂的组合，此种清洗剂组分简单，清洗效果不佳，如，公开号为CN1025553452A的专利申请公开的清洗剂。而目前通用的市售的碱性清洗剂，如，厦门某膜环境技术股份有限公司的LC-90号膜清洗剂，虽然洗剂效果较为令人满意，但是售价太高，企业使用的成本高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新的碱性膜清洗剂及其制备方法。

本发明碱性膜清洗剂，它包括如下百分比的组分：

无机碱5-30wt％，表面活性剂1-20wt％，助洗剂0-10wt％，膜保护剂0.5-3wt％，醇醚类溶剂0-10wt％，消泡剂0-1wt％，其余为水。

本发明碱性清洗剂可用于微滤膜、超滤膜、纳滤膜及RO反渗透膜等运用有机或无机材质生产的一类或几类膜组的清洗。

优选地，它包括如下百分比的组分：无机碱8-10wt％，表面活性剂10-15wt％，助洗剂2-8wt％，膜保护剂0.5-2wt％，醇醚类溶剂1.5-8wt％，消泡剂0.1-0.5wt％，其余为水。

进一步优选地，它包括如下百分比的组分：无机碱8-10wt％，表面活性剂14-15wt％，助洗剂2-3wt％，膜保护剂1wt％，醇醚类溶剂1.5-2wt％，消泡剂0.2wt％，其余为水。

wt％：重量百分比。

所述无机碱为氢氧化钠和或氢氧化钾。

所述表面活性剂为AEO、TX系列表面活性剂、AES中的一种或多种。优选地，所述TX系列表面活性剂是TX-8或TX-10。

所述助洗剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、硫酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或多种。

所述膜保护剂主要为吸附膜型缓蚀剂和/或氧化膜型缓蚀剂。优选地，所述氧化膜型缓蚀剂为亚硝酸钠。

所述醇醚类溶剂为乙二醇、甲醇、乙醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚和三甘醇丁醚中的一种或多种的一种或多种。

所述消泡剂为聚醚类消泡剂。优选地，所述聚醚类消泡剂为泡敌。

本发明碱性膜清洗剂的制备方法，它包括如下步骤：

(a)按照前述配比取原料；

(b)在无机碱中加入其他固体原料，混匀，再加水搅拌均匀；

(c)在搅拌条件下，加入除水以外的液体原料，加水定容，搅拌均匀，即可。

本发明的清洗剂组合物是一类强碱型膜清洗剂，主要用于溶解吸附在膜表面及膜孔内部的蛋白质、脂肪类有机物质，其中的有机物质还包括葡萄糖、淀粉等糖类物质、其他生物大分子物质，部分无机质以及有机物与无机物形成的胶体类复合物等。

本发明碱性膜清洗剂通过选择特定的强碱、表面活性剂、助洗剂、膜保护剂、醇醚类溶剂和消泡剂，在特定配比下复配使用，可以有效去除重垢油污、蛋白质类物质、油污、胶体类等有机物质。本发明使用的是多元表面活性剂体系，由于各种不同类表面活性剂之间的协同增溶效应，比现有的一元体系更能够降低油污的表面张力，从而进一步提高了对油污的去除效果。同时，本发明添加的膜保护剂则是在膜组及设备表面形成一定的保护膜，用于防止强碱对设备的腐蚀，确保使用的安全性。

本发明碱性膜清洗剂的清洗效果非常好，优于厦门某膜环境技术股份有限公司的LC-90Ⅱ号膜清洗剂，且制备工艺简单，原料均较为常见，成本低廉，对设备要求简单，容易实现工业化生产，工业应用前景良好。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1清洗结果比较

图2清洗结果比较

具体实施方式

缩略语

AEO：脂肪醇聚氧乙烯醚；TX：壬基酚聚氧乙烯醚；AES：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

原料

AEO、TX-8、TX-10、AES、硫酸钠，购自邢台蓝星助剂厂；泡敌(消泡剂)，购自新疆德蓝股份有限公司；氢氧化钠、氢氧化钾等常见原料均为市售品。

实施例1本发明碱性清洗剂的制备

组成：氢氧化钠10wt％、AEO 5wt％、TX-85wt％、AES 5wt％、硫酸钠3wt％、亚硝酸钠1wt％、乙醇2wt％，泡敌0.2wt％，最后加水到100wt％。

配制方法：首先取一种耐碱性容器，上面配备搅拌浆，以PP、PTFE优先考虑。按照容器体积及上述配比称取各物质，先在一敞口容器中(如塑料大桶)，加入固体碱，如氢氧化钠，然后加入其他固体类组分，在三维混合机或其他搅拌设备上充分搅拌后，倒入上述耐碱性容器中，加入少量水搅拌均匀；再向耐碱性容器中加入除了水以外的液体组分，如AEO、AES、乙醇等，该操作一定要边加边搅拌防止结块或形成不溶性沉淀，最后加水定容，搅拌均匀。即得到本发明的碱性清洗剂。

实施例2本发明碱性清洗剂的制备

组成：氢氧化钠10wt％、AEO 2wt％、TX-83wt％、AES 5wt％、硫酸钠8wt％、亚硝酸钠0.5wt％、乙醇1.5wt％，泡敌0.1wt％，最后加水到100wt％。

配制方法：同实施例1。

实施例3本发明碱性清洗剂的制备

组成：氢氧化钠8wt％、AEO 2wt％、TX-83wt％、AES 5wt％、硫酸钠8wt％、亚硝酸钠2wt％、乙醇8wt％，泡敌0.5wt％，最后加水到100wt％。

配制方法：同实施例1。

实施例4本发明碱性清洗剂的制备

组成：氢氧化钠10wt％、氢氧化钾10wt％、AEO 5wt％、TX-85wt％、10wt％、硫酸钠10wt％、亚硝酸钠3wt％、乙醇10wt％，泡敌1wt％，最后加水到100wt％。

配制方法：同实施例1。

实施例5本发明碱性清洗剂的制备

组成：氢氧化钾10wt％、AEO 1wt％、硫酸钠10wt％、亚硝酸钠3wt％、乙醇10wt％，泡敌1wt％，最后加水到100wt％。

配制方法：同实施例1。

以下用实验例的方式说明本发明的有益效果：

实验例1本发明碱性清洗剂的清洗性能测试

碱性清洗剂的组成：氢氧化钠10wt％、AEO 5wt％、TX-85wt％、AES5wt％、硫酸钠3wt％、亚硝酸钠1wt％、乙醇2wt％，泡敌0.2wt％，最后加水到100wt％。配制方法同实施例1。

1、实验方法

选取一组纳滤膜置于清洗罐中，取5千克本发明碱性清洗剂，溶解，将溶解后的清洗剂注入清洗罐中，对清洗溶液进行加热至其清洗温度40℃，在该温度下循环清洗40min，最后再用一级RO水(反渗透的水)清洗膜组件，即可。

由于常规有机污染物一般以蛋白质类为主，因此本实验以蛋白质的去除率来表达本发明的清洗效果。分别取清洗前后料液、浓缩液、透析水、清洗剂循环水进行蛋白质检测，按照下列公式，结果计算对蛋白质的去除率。

$\mathrm{\ω}\%=\frac{A_1\×V_1}{A_2\×V_2-A_3\×V_3-A_4\×V_4}\×100\%$

其中：ω％：蛋白质去除率；

Α₁:碱性清洗剂循环水蛋白质含量，V₁:相应体积；

Α₂:料液总蛋白质含量，V₂:总体积；

Α₃:透析水蛋白质含量，V₃:相应体积；

Α₄:浓缩液蛋白质含量，V₄:相应体积。

2、实验结果

样品名称	碱性清洗剂循环水	料液	浓缩液	透析水
					蛋白质含量(μg/ml)	683	519	348.3	N/A

最终计算出单次清洗蛋白质去除率为93.1％。

实验结果说明，本发明碱性清洗剂可以有效去除有机物，清洗效果优良。

实验例2本发明碱性清洗剂与厦门某公司的LC-90号碱性清洗剂的清洗效果和成本的对比

本发明碱性清洗剂的制备：

组成：氢氧化钠6wt％、氢氧化钾2wt％、AEO 3wt％、TX-103wt％、AES 8wt％、硫酸钠2wt％、亚硝酸钠1wt％、乙醇1.5wt％，泡敌0.2wt％，最后加水到100wt％。制备方法同实施例1。

一、清洗效果比较

1、实验方法

在提取车间的1-6号膜组进行如下实验：生产数个周期后，待膜组通量降低到极低值(清洗通量为2～3m³/h)时，先采用用厦门某公司的LC-90号碱性清洗剂清洗；再生产数个周期后，待膜组通量降低到极低值(清洗通量为2～3m³/h)时，使用本发明碱性清洗剂(编号为B1)清洗，进行纵向对比。重复4次。

单次清洗流程：将溶解后的清洗剂注入清洗罐中，对清洗溶液进行加热至40℃，在该温度下循环清洗40min，最后再用一级RO水清洗膜组件，即可。

每次清洗结束时分别记录清洗通量(m³/h)。

2、实验结果

如图1～2所示：本发明碱性清洗剂清洗效果优于LC-90号碱性清洗剂，平均清洗通量高出LC-90号清洗剂0.6m³/h，相对高出约5％。

二、清洗成本比较

目前市场上销售的碱性膜组清洗剂一般销售价格为22-30元不等的价格，一般为25元/公斤，每次清洗用量为6公斤(LC-90用量)，每一个膜组单次清洗成本约为150元。

本发明有清洗剂主要以工业级别的强碱为主要组成，其中氢氧化钠为2.5-3元每公斤，氢氧化钾约为4-5元每公斤，再加上其他组分，本发明的清洗剂共计为8-10元/公斤，每一个膜组每次使用量为5公斤，单次清洗成本为40-50元。

对比可以看出，本发明碱性清洗剂的成本是LC-90号碱性清洗剂成本的1/4-1/3，且各种原料来源丰富，价格波动小。

实验结果说明，与市售的LC-90号碱性清洗剂相比，本发明碱性清洗剂的清洗效果更好，成本反而更低。

综上，本发明碱性清洗剂可以有效除去膜上有机物，恢复膜的通透性，且成本低廉，工业应用前景良好。

Claims (12)

1.一种碱性性膜清洗剂，其特征在于：它包括如下百分比的组分：

无机碱5-30wt％，表面活性剂1-20wt％，助洗剂0-10wt％，膜保护剂0.5-3wt％，醇醚类溶剂0-10wt％，消泡剂0-1wt％，其余为水。

2.根据权利要求1所述碱性膜清洗剂，其特征在于：它包括如下百分比的组分：无机碱8-10wt％，表面活性剂10-15wt％，助洗剂2-8wt％，膜保护剂0.5-2wt％，醇醚类溶剂1.5-8wt％，消泡剂0.1-0.5wt％，其余为水。

3.根据权利要求1所述碱性膜清洗剂，其特征在于：它包括如下百分比的组分：无机碱8-10wt％，表面活性剂14-15wt％，助洗剂2-3wt％，膜保护剂1wt％，醇醚类溶剂1.5-2wt％，消泡剂0.2wt％，其余为水。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述无机碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述表面活性剂为AEO、TX系列表面活性剂、AES中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述TX系列表面活性剂是TX-8或TX-10。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述助洗剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、硫酸钠和聚丙烯酸钠中的一种或多种。

8.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述膜保护剂主要为吸附膜型缓蚀剂和/或氧化膜型缓蚀剂。

9.根据权利要求8所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述氧化膜型缓蚀剂为亚硝酸钠。

10.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述醇醚类溶剂为乙二醇、甲醇、乙醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚和三甘醇丁醚中的一种或多种。

11.根据权利要求1～3任意一项所述的碱性膜清洗剂，其特征在于：所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

12.权利要求1～11任意一项所述碱性膜清洗剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(a)按照权利要求1～3任意一项所述的配比取原料；

(b)在无机碱中加入其他固体原料，混匀，再加水搅拌均匀；

(c)在搅拌条件下，加入除水以外的液体原料，加水定容，搅拌均匀，即可。