[发明专利]一种正渗透汲取液及其应用、以及一种用于正渗透汲取液的有机膦化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正渗透汲取液及其应用，该正渗透汲取液包括质量分数为5％～50％的有机膦化合物，所述有机膦化合物具有如式I所示的化学结构式，其中，m为1～6，n为0～6，x为0～2m+4n+8，Y为Na，K或Li本发明还公开了用于该正渗透汲取液的有机膦化合物及其制备方法。本发明提供的有机膦正渗透汲取液，应用于正渗透过程，不仅渗透压高，水通量大，逆向盐通量低，还具有优秀的阻垢性能。

技术领域

本发明属于正渗透技术领域，更具体地，涉及一种正渗透汲取液及其应用、以及一种用于正渗透汲取液的有机膦化合物及其制备方法。

背景技术

随着人口的不断增长，环境的不断恶化所造成的淡水资源短缺问题已影响人类正常生活，而膜分离技术的应用有望缓解淡水供应这一难题。正渗透是一种自然界广泛存在的自发的物理现象，汲取液与料液之间的有效渗透差驱动水分子从高水化学势料液侧通过选择透过性膜流向低水化学势汲取液一侧。正渗透过程仅需少量的外界压力即可实现水的分离过程，并且正渗透膜本身可以有效减少膜污染，水的回收率高，汲取液可回收利用，浓水排放少，污染小，节能环保。因此该技术被广泛用于废水处理，海水淡化、食品果汁浓缩、药物控制与释放、宇航水纯化与再利用，发电等领域。

正渗透汲取液是正渗透装置的正常工作的关键要素，其决定了正渗透过程的性能和效率。目前现有技术中汲取液的活性成分主要有表面改性的磁性纳米颗粒，碳酸铵盐，相转变开关化合物，有机金属配合物，聚胺胺酸(IndEngChem Res 2014,53,16170-16175.)，有机羧酸钠盐(BioresourceTechnol 2012,122,207-216.)，含磷有机羧酸钠盐(Desalination2013,312,130-136)等；其中，含磷有机羧酸钠盐溶液不仅生态环境相容性好，并且在水中容易解离出离子从而产生具有非常高的渗透压，最终获得高的水通量。

然而，有机羧酸钠盐具有以下缺点：一、物理化学性质不稳定，容易被水中的微生物降解；二、其不具备抗菌和抗污垢能力，长时间使用后不仅进料液一侧膜表面易产生碳酸钙等无机污垢，而且汲取液一侧膜表面由于细菌生长会产生膜的有机污染，严重导致膜孔堵塞，影响了正渗透膜的分离性能，且增加了膜去污垢和换新膜的成本；三、已知的大部分有机羧酸钠盐还具有一定的环境毒害作用，不宜进行大规模使用；四、有机羧酸钠盐的分子量普遍小于500Da，与之相匹配的渗透膜品种稀少、价格昂贵，回收同等单位量水时需要消耗更多的电能，造成了资源浪费。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种正渗透汲取液及其应用、以及一种用于正渗透汲取液的有机膦化合物及其制备方法，其目的在于通过一种分子体积较大，亲水性能好，环境友好的正渗透汲取液，由此解决现有的正渗透汲取液水流量有限、逆向盐通量大，易结垢，易被微生物降解的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种正渗透汲取液，包括质量分数为5％～50％的有机膦化合物，所述有机膦化合物具有如式I所示的化学结构式，其中，m为1～6，n为0～6，x为0～2m+4n+8，Y为Na，K或Li。

优选地，所述正渗透汲取液包括质量分数为15％～35％的有机膦化合物。

优选地，所述正渗透汲取液的pH值为6～10。

按照本发明的另一方面，提供了一种正渗透装置，使用上述的正渗透汲取液。

按照本发明的另一方面，还提供了一种用于上述正渗透汲取液的有机膦化合物，具有如式I所示的化学结构式，其中，m为1～6，n为1～6，x为0～2m+4n+8，Y为Na，K或Li。

优选地，m＝3，n＝6；或者m＝1，n＝2。

按照本发明的另一方面，还提供了一种上述有机膦化合物的制备方法，化学反应式如下：