一種二乙烯三胺衍生物、其制備方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二乙烯三胺衍生物、其制備方法及應用。所述二乙烯三胺衍生物為具體有化學式(I)結構二乙烯三胺衍生物的酸或可溶性鹽，其中：n為0、1、2或3。所述制備方法，是利用骨架分子與丙烯酸甲酯發(fā)生邁克加成反應獲得。本發(fā)明提供的二乙烯三胺衍生物，應用于制備正向滲透汲取液，安全無毒，水通量大，鹽流低，大幅降低了能耗成本。
【專利說明】-種二乙烯三胺衍生物、其制備方法及應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于正向滲透【技術領域】，更具體地，涉及一種二乙烯三胺衍生物、其制備方 法及應用。

【背景技術】
[0002] 水資源短缺問題已影響人類正常生活.世界未來的和平發(fā)展與淡水供應息息相 關。因此，滲透膜分離技術以低成本地實現(xiàn)污水凈化和海水淡化逐漸受到世界各國的關注。 正滲透技術下是在此背景下誕生的。正滲透（F0)是一種自然界廣泛存在的自發(fā)的物理現(xiàn) 象，汲取液提供滲透驅動壓力使水從高水化學勢（即較低滲透壓）一側通過選擇透過性膜 流向低水化學勢（即較高滲透壓）一側。相比反滲透正滲透具有不需外界壓力即可實現(xiàn) 水的分離過程，親水膜材料本身可以有效減少膜污染，水的回收率高，汲取液可回收利用， 濃水排放少，污染小，節(jié)能環(huán)保，它是一種極具潛力的環(huán)境友好型技術，且具備設備操作簡 單。廣泛用于水再利用、脫鹽以及污水處理，能源等諸多領域，受到了許多學科逐漸增長的 關注，所述學科包括廢水處理，海水淡化、食品果汁濃縮、藥物控制與釋放、宇航水純化與再 利用，發(fā)電等。
[0003] 正滲透系統(tǒng)的正常工作需要兩個關鍵要素即高滲壓的驅動液和選擇滲透膜。汲取 液的滲透壓是決定這種驅動力大小的關鍵因素。在膜兩側產生的滲透壓差正是F0過程得 以持續(xù)不斷進行的驅動壓力。理想汲取液應具有以下特點：1)能產生高的滲透壓，提供強 大地溶液汲水動力，從而獲得高的水通量；2)汲取溶質與水能方便、經濟地與水進行分離 和循環(huán)再利用，以低能耗地運行從而降低成本；3)有非常高的穩(wěn)定性、與膜材料能完好兼 容，不發(fā)生化學作用，且不會將膜降解；4)在水中能夠穩(wěn)定安全地存在，對生態(tài)環(huán)境友好無 毒等特點。
[0004] 汲取液作為正滲透過程的關鍵技術之一，決定了正滲透過程的性能和效率。要想 獲得一種能同時具備以上特征的理想汲取液并非易事。事實上汲取液的研發(fā)滯后已成為正 向滲透技術向前發(fā)展的一個極為重要的瓶頸之一。目前國內外圍繞的汲取液的設計及篩選 工作逐步得到展開。汲取液的開發(fā)也越來越受到正滲透技術研究同行重視.
[0005] 為了尋找更為理想的汲取液，人們進行廣泛的研究。氯化鈉由于能產生高的滲透 壓和低廉的成本因素一直廣泛用作汲取質，但分子量太小非常容易產生嚴重的ICP;可再 生的葡萄糖被用于F0汲取液研究，由于滲透壓低很難產生高的水通量；甲酸、乙酸和丙酸， 它們的鈉鹽具有高溶解性和高滲透壓的特性，但較小的分子量產生嚴重的ICP;2012年Ge QC等人采用了一種聚電解質做汲取液，大量的羧酸基團使之產生更大的溶解性同時具有更 高滲透壓，但在高濃度下溶液粘度過大，這也直接增加ICP。此外，2011年LingMM報道了 一種智能型磁性納米粒子，平均粒徑在21-28nm，遠大于F0膜孔徑，難以進入膜孔中，能有 效較低ICP，但是磁性回收容易聚集。
[0006] 新生的汲取液不僅要考慮高滲透壓，高水能量和低的逆鹽流等因素，還要有較低 的回收成本。新近，有報道采用EDTA作為汲取質，其具有高的通量，和低的鹽流通量，分子 量低導致回收成本增加。因此，有針對性的通過有機合成方法，合成高水溶性、高滲透壓、環(huán) 境友好，出廉價和具有較大體積的水溶性有機分子能有效提高水通量，也是尋找新型汲取 液的重要途徑重要思路。相比較其它汲取液，樹枝狀有機物有更大的分子量和體積，通過有 效的降低逆向鹽流并增加水通量，同時通過大孔隙膜方法回收有利于降低回收成本，尤其 是以乙二胺為核心的樹枝狀有機物合成方法簡單，可大量合成，成本較低，有望成為新一代 的汲取液。
[0007] 目前正向滲透過程存在的最大的挑戰(zhàn)是如何有效地降低可逆鹽流和采用高效低 能耗手段恢復和濃縮汲取液?？v觀目前已經出現(xiàn)的汲取液大部分為有機小分子，其分子體 積小非常容易透過F0膜進入到料液中，造成大的鹽流，隨著F0的長時間運行有機小分子不 斷的損失，這不僅增加了補充汲取液的成本同時也增加了濃縮過程中的能耗成本。


【發(fā)明內容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種二乙烯三胺衍生物、其 制備方法及應用，其目的在于通過一種分子體積較大，親水性能好的正向滲透汲取液，由此 解決現(xiàn)有的正向滲透汲取液水流量有限、鹽流大的技術問題。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種二乙烯三胺衍生物，所述二 乙烯三胺衍生物為具體有化學式（I)結構二乙烯三胺衍生物的酸或可溶性鹽：
[0010]

【權利要求】
1. 一種二乙烯三胺衍生物，其特征在于，所述二乙烯三胺衍生物為具體有化學式（I) 結構二乙烯三胺衍生物的酸或可溶性鹽：
其中：η為0、1、2或3。
2. 如權利要求1所述的乙二胺衍生物，其特征在于，所述二乙烯三胺衍生物為具體有 化學式（I)結構的可溶性鹽。
3. 如權利要求1所述的二乙烯三胺衍生物，其特征在于，所述η為1。
4. 一種二乙烯三胺衍生物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在保護氣體環(huán)境下，將骨架前驅體、丙烯酸甲酯與甲醇均勻混合，維持混合物溫度 不超過零度，使得骨架前驅體、丙烯酸甲酯和甲醇的摩爾比為1: (8?14) : (10?12)，獲得 骨架前驅體和丙烯酸甲酯的混合溶液；將獲得的骨架前驅體和丙烯酸甲酯的混合溶液，升 溫至20°C至35°C，避光反應1天至7天，使混合溶液發(fā)生邁克加成反應，減壓蒸餾去除過量 的丙烯酸甲酯和甲醇溶劑，獲得邁克加成反應產物； (2) 將步驟（1)中獲得的邁克加成反應產物與強堿的水溶液混合，使得強堿的添加量 與骨架前驅體添加量的摩爾比在5:1至7:1之間，均勻混合并維持混合物溫度不超過零度， 得到邁克加成反應產物與強堿的混合溶液； (3) 將步驟（2)中獲得的邁克加成產物與強堿的混合溶液，升溫至60°C至85°C，使之發(fā) 生酯的水解反應，將反應產物濃縮，獲得所述二乙烯三胺衍生物的可溶性鹽溶液； (4) 將步驟（3)中獲得的二乙烯三胺衍生物的可溶性鹽溶液維持溫度低于5°C，用鹽酸 調節(jié)溶液PH值在6至8間，純化得到所述二乙烯三胺衍生物的水溶液。 (5) 將步驟（4)中獲得的二乙烯三胺衍生物的水溶液，減壓除去水，并在80°C下真空干 燥箱中干燥5小時，得到所述二乙烯三胺衍生物的可溶性鹽。
5. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)所述的骨架前驅體為乙二胺、 二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
6. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)所述保護氣體為氮氣或氬氣。
7. 如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧 化鋰。
8. 如權利要求1至3所述的二乙烯三胺衍生物，應用于制備正向滲透汲取液。
9. 如權利要求8所述的應用，其特征在于，所述二乙烯三胺衍生物溶于去離子水獲得 水溶液，用強堿調節(jié)水溶液pH值在6至8之間。
10. 如權利要求9所述的應用，其特征在于，用強堿調節(jié)水溶液pH值至7。
【文檔編號】C02F1/44GK104370764SQ201410557101
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權日:2014年10月20日
【發(fā)明者】王艷, 龍慶武 申請人:華中科技大學