[发明专利]一种疏水基团修饰无磷树枝状聚合物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种疏水基团修饰无磷树枝状聚合物的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)制备第m+0.5代PAMAM；(2)制备第m+1代PAMAM；(3)制备疏水基团修饰第m+1代PAMAM，其中m＝0,1,2,3。本发明以苯醛化合物为封端剂，在PAMAM树枝状聚合物末端引入苯环，使其所构成的表面化学层具有良好的疏水性以及空间位阻，避免了阻垢剂黏附在反渗透膜表面导致渗透压提高的问题，同时苯环上含有与致垢离子作用强的特征官能团，能进一步提升阻垢性能。此外，其内部分叉结构为亲水基团支撑构建的极性空间，能使致垢离子吸引并被控制在分叉功能基团与终端功能团构成化学环境中，一起悬浮分散于反渗透膜浓水侧，并随浓水一起排放出膜系统，因此具有优良的阻垢性能。

技术领域

本发明属于反渗透膜分离技术领域，具体涉及一种疏水基团修饰无磷树枝状聚合物的制备方法及其应用。

背景技术

反渗透膜分离技术具有占地面积小、脱盐效率高、绿色环保和操作简单等优点，被广泛应用于海水淡化、自来水处理，以及污水净化等过程。而结垢是制约其工业化推广应用的关键因素。运行过程中添加阻垢剂是解决该问题最常用也是最简单的方法。传统的阻垢剂主要包括无机聚磷酸盐、有机聚磷酸盐、均聚分散剂、共聚分散剂及其复配产品，其阻垢机理分为以下三类：(1)抑制析出；(2)防止附着；(3)剂量效用。然而这些阻垢剂应用于反渗透系统中具有使用剂量小(过量导致膜堵塞)、阻垢性能较差、造成水体富营养化等问题，难以满足目前市场应用需求。

树枝状聚合物因其表面极高的官能团密度、结构高度对称以及分子大小、形状可控等特点，吸引了众多领域科学家和企业家的关注。尤其在反渗透分离技术领域颇具优势，相关的研究报道也逐渐增多。中国专利无磷反渗透阻垢剂EDA-PAMAM及其制备方法(CN109264876A)公开了聚酰胺-胺树枝状聚合物作为反渗透阻垢剂的应用，但由于其端基与致垢离子作用力不强，使得药剂的使用量较大，从而使应用成本较高，在一定程度上限制了其商业应用。此外，氨基为亲水性官能团，而大多数反渗透膜为亲水性材料，因而易造成阻垢剂附着在膜表面导致渗透压提高的问题。中国专利一种反渗透膜阻垢剂及应用(CN102397755A)和一种树枝状聚合物聚酰胺-胺八亚甲基膦酸的制备及其应用(CN103242365A)分别公开了聚酰胺-胺树枝状聚合物与有机膦酸复配作为反渗透阻垢剂的应用以及聚酰胺-胺树枝状聚合物接枝亚磷酸作为反渗透阻垢剂的应用，两类阻垢剂都具有优良的阻垢性能，但它们都含有磷元素易造成水体富营养化等二次污染的问题。因此，针对反渗透膜致垢离子性质以及反渗透膜结构特点并结合树枝状聚合物结构特性，开发一种特征官能团与致垢离子作用强、端基为疏水性的无磷树枝状聚合物的反渗透膜阻垢剂具有重要意义。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明利用树枝状聚合物分子大小、形状可控且易改性等的特点，提供了一种特征官能团与致垢离子作用强、端基为疏水性的无磷树枝状聚合物的制备方法及其在反渗透膜阻垢剂上的应用。此外，本发明的疏水基团修饰无磷树枝状聚合物不含磷，还可以避免磷元素引起水体富营养化等二次污染问题。

本发明的技术方案为：一种疏水基团修饰无磷树枝状聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备第m+0.5代PAMAM：以物质的量计，取1份第m代PAMAM溶解于20-500份木精中，得到混合液A；将第m代PAMAM中氨基物质的量的2.1-3倍的丙烯酸甲酯和20-500份木精加入带机械搅拌的烧瓶中,置于冰水浴中随后开启机械搅拌使其混合均匀；在氮气保护下将所述混合液A缓慢加入烧瓶中，然后将冰水浴换成油浴并将温度调至30-45℃，搅拌反应24-36h，反应结束后将所得产物进行分离纯化，然后在60℃真空干燥，即得第m+0.5代PAMAM，其中m＝0,1,2,3，第0代PAMAM为H₂N(CH₂)_nNH₂；