[發明專利]一種低分子量全磺化聚芳香醚及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210637867.2
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN114891220A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張新玉;武道吉;任會學;成小翔;羅從偉;傅凱放;林正倫;位文華
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C08G75/23
• 分類號: C08G75/23;B01D61/00
• 代理公司: 濟南佰智蔚然知識產權代理事務所(普通合伙) 37285
• 代理人: 趙允洲

本發明公開了一種低分子量全磺化聚芳香醚及其制備方法和應用，其制備方法包括：以磺化雙鹵單體和雙酚單體為反應原料，以活性比雙酚單體活性低的對羥基苯磺酸鈉為封端劑，加入碳酸鹽作為堿，經甲苯回流分水后，在高沸點的非質子性溶劑中反應48～72小時，溫度控制在150～200℃，得到反應液；將反應液進行脫鹽、析出、過濾、干燥處理，即制得摩爾質量范圍在2000～20000g/mol的全磺化聚芳香醚，可以作為汲取液在正滲透上應用。本發明制備的低分子量全磺化聚芳香醚，不僅水溶性好、滲透壓高和水通量高，而且逆向鹽通量低，且能采用納濾技術循環回用，由此解決現有的正滲透汲取液水流量有限、逆向鹽通量大，易被微生物降解的技術問題，具有較為廣闊的前景。

技術領域

本發明涉及正滲透技術領域，具體為一種低分子量全磺化聚芳香醚及其制備方法和應用。

背景技術

正滲透是一種自然界廣泛存在的自發的物理現象，汲取液與料液之間的有效滲透差驅動水分子從高水化學勢料液側通過選擇透過性膜流向低水化學勢汲取液一側。正滲透過程僅需少量的外界壓力即可實現水的分離過程，并且正滲透膜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，節能環保。因此該技術在許多領域如海水淡化、應用水處理和廢水處理中有很好的應用前景。

正滲透膜和汲取液是影響正滲透技術工程化應用的兩個關鍵因素。理想的汲取液要具有較高的溶解度，以保證有較高的滲透壓，而且汲取液的有效組分容易回收，且回收工藝的能耗較低，可以實現低成本的汲取液循環使用，汲取液對環境污染較小，并且不與膜發生化學反應。鹽類汲取液滲透壓較高，但需以反滲透技術實現再濃縮，能耗較高，且反向擴散嚴重；水合袋中常用糖類汲取液，產水含糖，受眾范圍小。McCutcheon等以一定比例混合銨鹽和二氧化碳產生高滲透壓汲取液，加熱60℃即可完成汲取液再生，但堿性碳酸氫銨影響膜使用壽命，且其反向滲透比氯化鈉溶液更為嚴重。磁性納米粒子作為汲取液，因能產生較高滲透壓、無反向滲透和回收簡便而備受關注，可納米粒子聚集以及產水中納米粒子殘留仍使該汲取液實際應用受限。有些科研工作者嘗試水凝膠作為汲取液，但是在實際操作過程中，其水通量很小并且性質不穩定。

為了使正滲透技術更好的發展，急需尋找一種高效的汲取液。高分子聚合物電解質最近受到了很多科研工作者的關注，它們在水溶液中具有很好的溶解性，可以產生高滲透壓，并且其高分子量和延展結構可以減少反向溶質通量，方便回收利用。聚丙烯酸鈉和聚天冬氨酸最近被一些科研工作者證實具有較高的水通量、較小的反向溶質通量，并且可用納濾反滲透等技術回收利用。但是，上述兩種聚電解質高分子物理化學性質不穩定，容易被水中的微生物降解。因此，對于高分子聚合物電解質作為正滲透汲取液還需要投入更多的研究工作，還需要開發更高效的汲取液聚電解質。

磺化聚芳香醚(一般磺化度小于35％)由于其化學穩定性，機械性能、耐熱性能好，在膜水處理以及質子交換膜染料電池領域有著廣泛的應用。但是，水溶性全磺化聚芳香醚(磺化度等于100％)應用于正滲透汲取液領域無報道。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提供一種低分子量全磺化聚芳香醚及其制備方法和應用，本發明制備的低分子量全磺化聚芳香醚的分子體積較大，親水性能好，可以作為環境友好的正滲透汲取液且具有較為廣闊的前景，由此解決現有的正滲透汲取液水流量有限、逆向鹽通量大，易被微生物降解的技術問題；本發明的制備方法通過改變雙鹵單體、雙酚單體和封端劑的投料摩爾比，合成摩爾質量在2000g/mol～20000g/mol之間的低分子量全磺化聚芳香醚，既具有優異的流動性，又能夠有效減少反向鹽滲透；同時，全磺化聚芳香醚的高分子骨架上含有親水性磺酸鹽團，能夠在水中電離出大量鹽離子，進而產生較大滲透壓，提高水通量。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種低分子量全磺化聚芳香醚的制備方法，包括如下步驟：