多枝状阳离子鏻盐、包含其的正渗透提取液、及正渗透海水淡化制程制造技术

本公开提供一种多枝状阳离子鏻盐，具有式(I)所示结构：{Z[P

【技术实现步骤摘要】
多枝状阳离子鏻盐、包含其的正渗透提取液、及正渗透海水淡化制程
本公开涉及一种多枝状阳离子鏻盐、包含其的正渗透提取液及正渗透海水淡化制程。
技术介绍
随着人口的增加、工业迅速发展以及环境的变化，全世界面临严重的淡水资源短缺，越来越多的国家开始发展海水淡化技术，来解决这场全球性的危机。目前海水淡化在国际上较为普遍采用的技术包括多级闪蒸(Multi-Stageflash,MSF)、低温多效蒸馏(Multi-effectdistillation,MED)和反渗透法(Reverseosmosis,RO)，但这些技术都普遍存在高成本、高能耗、以及产水率偏低的缺陷。近年来，正向渗透(Forwardosmosis,FO)海水淡化技术得到了广泛的关注，其利用正向渗透原理，采用具有高渗透压的提取液(Drawsolution,DS)，进行海水分离得到淡水。相较于其他技术，正向渗透海水淡化技术虽然具有较低成本、较低能耗以及产水率较高等优点，然而，仍需要搭配适当的提取液，才能真正达到低成本的产水过程。一般而言，高分子材料存在有溶解度与粘度高的问题，因此难以配置为高浓度溶液，故渗透压无法进一步提高。已知的低聚合物材料虽然具有高溶解度，能够配制为高浓度溶液，但是其渗透压仍不足够。目前许多提取液虽然可以生成足够高的渗透压，但因为能耗较高而不适合实际推广。举例而言，利用导入二氧化碳增加提取液的溶解度或渗透压的方式，在回收提取液时需要加热至60℃或更高以去除二氧化碳的额外过程，因此，需要较高的能耗。另外，虽有报导使用磁性纳米颗粒作为提取液，并通过磁分离回收实现提取液的循环利用，但实际上附聚的磁性颗粒不易再度分散，且除去磁性纳米颗粒也是困难的。因此，目前亟需一种新颖的提取液材料。
技术实现思路
根据一实施例，本公开提供一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(I)所示结构：{Z[P+(R1)(R2)(R3)]n}(X-)n(I)其中，R1、R2和R3各自独立地为直链或支链的C1～C10烷基，X-为有机或无机阴离子，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIb)、(IIc)中，Z以星号所标示位置与[P+(R1)(R2)(R3)]连接，n为3～4的整数。根据另一实施例，本公开提供一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(III)所示结构：{Z[P+(R)3]n}(X-)n(III)其中，R为直链或支链的C1～C10烷基，X-为有机或无机阴离子，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIb)、(IIc)中，Z以星号所标示位置与[P+(R)3]连接，n为3～4的整数。根据再一实施例，本公开提供一种正渗透提取液，包括：一种多枝状阳离子型鏻盐以及水。其中，多枝状阳离子型鏻盐具有式(I)所示结构：{Z[P+(R1)(R2)(R3)]n}(X-)n(I)其中，R1、R2和R3各自独立为直链或支链的C1～C10烷基，X-为有机或无机阴离子，Z具有式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、或式(IId)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIa)～(IId)中，Z以星号所标示位置与[P+(R1)(R2)(R3)]连接，n为2～4的整数，其中正渗透提取液的浓度大于等于5wt％。根据再一实施例，本公开提供一种正渗透海水淡化制程，包括：在一半透膜的两侧分别提供如前述的正渗透提取液以及纯水，以正渗透(FO)模式对海水进行淡化。为让本公开的上述内容和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施方式，作详细说明如下：【附图说明】图1显示P2-TOS实际得到的渗透压与离子液体(IL)浓度数据图。图2显示P2-TMBS实际得到的渗透压与IL浓度数据图。图3显示P3-TOS实际得到的渗透压与IL浓度数据图。图4显示P2a-TOS实际得到的渗透压与IL浓度数据图。【具体实施方式】本公开的实施方式提供一种多枝状阳离子型鏻盐，其可应用于正渗透过程中作为提取液。举例而言，可应用于海水淡化过程中作为正渗透提取液。然而，本公开提供的多枝状阳离子型鏻盐的应用不限于此，只要调整配制后提取液的浓度及渗透压，即可应用于其他利用正向渗透原理进行分离的过程中作为提取液，例如还可应用于废水处理、浓缩纯化、萃取、水脱盐、发电等。本公开利用化学合成方法将对甲苯磺酸四丁基鏻(tetrabutylphosphoniump-toluenesulfonate)[P4444][TOS]的阳离子部分进行改性，合成多枝状阳离子型寡聚物(低聚物)，例如：多枝状阳离子型二聚物(P2)或多枝状阳离子型多枝状三聚物(P3)。在本公开一实施方式中，提供一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(I)所示结构：{Z[P+(R1)(R2)(R3)]n}(X-)n(I)在本公开的一些实施方式中，R1、R2和R3各自独立地为直链或支链的C1～C10烷基，Z可具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a可为1～15的整数。在式(IIb)、(IIc)中，Z以星号所标示位置与[P+(R1)(R2)(R3)]连接，n为3～4的整数。在本公开的一些实施方式中，式(I)中的X-可为带有一价的有机或无机阴离子。例如，X-可为CH3SO3-、I-、CF3COO-、SCN-、BF4-、CF3SO3-、PF6-、FeCl4-、其中，R4可为-CH2COOH或-(CH2)4-NH2；R5、R6可为H或CH3；R7可为-CH(CH3)2、-(CH2)2-CH(CH3)2、-CH(CH3)-CH2-CH3、或-CH2-C6H5；R8可为CH3或H。在式(I)中，中心结构Z搭配不同的阴离子，会使得所合成的多枝状阳离子型鏻盐具有不同的特性，可视实际需要选择适合的阴离子。在本公开一实施方式中，式(I)中的X-为在R5和R6同时为H的实施方式中，X为对甲苯磺酰基(TOS)；在R5和R6同时为CH3的实施方式中，X为三甲基苯磺酸盐(TMBS)。在本公开一实施方式中，式(I)中的R1、R2、R3各自独立地为C1～C8烷基。在本公开另一实施方式中，式(I)中的R1、R2、R3各自独立地为C1～C5烷基。在本公开一实施方式中，式(IIb)、(IIc)中的a可为3～8的整数。在本公开一实施方式中，提供一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(III)所示结构：{Z[P+(R)3]n}(X-)n(III)其中，R为直链或支链的C1～C10烷基，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIb)、(IIc)中，Z以星号所标示位置与[P+(R)3]连接，n为3～4的整数。在本公开的一些实施方式中，式(III)中的X-可为带有一价的有机或无机阴离子。例如，X-可为CH3SO3-、I-、CF3COO-、SCN-、BF4-、CF3SO3-、PF6-、其中，R4可为-CH2COOH或-(CH2)4-NH2；R5、R6可为H或CH3；R7可为-CH(CH3)2、-(CH2)2-CH(CH3)2、-CH(CH3)-CH2-CH3、或-CH2-C6H5；R8可为CH3或H。在本公开的实施方式中，多枝状阳离子型鏻盐可为：其中R可为C1～C5烷基，X-可为CH3SO3-、CF3COO-、CF3SO3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(I)所示结构：{Z[P+(R1)(R2)(R3)]n}(X‑)n  (I)其中，R1、R2和R3各自独立地为直链或支链的C1～C10烷基，X‑为有机或无机阴离子，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：

【技术特征摘要】
2017.06.01 TW 106118071;2018.05.17 TW 1071167741.一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(I)所示结构：{Z[P+(R1)(R2)(R3)]n}(X-)n(I)其中，R1、R2和R3各自独立地为直链或支链的C1～C10烷基，X-为有机或无机阴离子，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIb)、式(IIc)中，Z以星号(★)所标示位置与[P+(R1)(R2)(R3)]连接，n为3～4的整数。2.如权利要求1所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中该X-为CH3SO3-、I-、CF3COO-、SCN-、BF4-、CF3SO3-、PF6-、FeCl4-、其中，R4为-CH2COOH或-(CH2)4-NH2；R5、R6为H或CH3；R7为-CH(CH3)2、-(CH2)2-CH(CH3)2、-CH(CH3)-CH2-CH3、或-CH2-C6H5；R8为CH3或H。3.如权利要求1所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中R1、R2和R3各自独立地为C1～C8烷基。4.如权利要求1所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中R1、R2和R3各自独立地为C1～C5烷基。5.如权利要求1所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中a为3～8的整数。6.一种多枝状阳离子型鏻盐，具有式(III)所示结构：{Z[P+(R)3]n}(X-)n(III)其中，R为直链或支链的C1～C10烷基，X-为有机或无机阴离子，Z具有式(IIb)或式(IIc)所示结构：其中，a为1～15的整数，在式(IIb)、式(IIc)中，Z以星号(★)所标示位置与[P+(R)3]连接，n为3～4的整数。7.如权利要求6所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中该X-为CH3SO3-、I-、CF3COO-、SCN-、BF4-、CF3SO3-、PF6-、FeCl4-、其中，R4为-CH2COOH或-(CH2)4-NH2；R5、R6为H或CH3；R7为-CH(CH3)2、-(CH2)2-CH(CH3)2、-CH(CH3)-CH2-CH3、或-CH2-C6H5；R8为CH3或H。8.如权利要求6所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中该多枝状阳离子型鏻盐为：其中R为C1～C5烷基，X-为CH3SO3-、CF3COO-、CF3SO3-、其中，R4为-CH2COOH或-(CH2)4-NH2；R5、R6为H或CH3；R7为-CH(CH3)2、-(CH2)2-CH(CH3)2、-CH(CH3)-CH2-CH3、或-CH2-C6H5；R8为CH3或H。9.如权利要求6所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中a为3～8的整数。10.如权利要求6所述的多枝状阳离子型鏻盐，其中该多枝状阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈意君，徐美玉，何雅惠，陈凯琪，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71