一種硼吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硼吸附劑制備技術(shù)，具體涉及一種硼吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]淡化海水用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活飲用的補充用水已受到廣泛的關(guān)注，然而在大規(guī)模推廣利用淡化海水之前，尚有很多問題需要解決，其中，如何降低淡化海水中的硼殘留從而控制其所帶來的生態(tài)風(fēng)險是目前研究的熱點。
[0003]淡化海水中的硼主要以硼酸分子的形式存在。目前主要的除硼方法有化學(xué)沉淀法、電絮凝法、膜法、吸附法等。化學(xué)沉淀法除硼的優(yōu)點是沉淀劑獲得容易，價格相對便宜，其缺點是通常需要調(diào)節(jié)PH至堿性，會使水中的鹽度增加;另外，沉淀劑的大量消耗和沉淀物的后處理是其在工業(yè)應(yīng)用中所面臨的主要問題。電混凝法可處理高濃度的含硼廢水，操作簡單且較化學(xué)混凝法有更高的硼去除率及更好的經(jīng)濟性，但在其應(yīng)用中存在能耗大及成本高等問題。膜法具有操作簡單、設(shè)備均為標(biāo)準(zhǔn)組件、占地面積小及容易開展等優(yōu)點，己廣泛應(yīng)用于海水淡化等領(lǐng)域，但是高PH對膜的損害、膜污染及濃縮水的處理也是其面臨的主要問題。
[0004]綜合考慮去除效率、運行費用、操作難易程度等因素，吸附法較其它方法有一定的優(yōu)勢。中國發(fā)明專利(CN103877941A)公開一種球形硅基有機-無機雜化硼吸附劑及其制備方法，包括以下步驟:將葡甲胺和具有環(huán)氧基的有機硅烷溶入極性溶劑，反應(yīng)后經(jīng)蒸餾和純化處理得到前體;將前體與具有甲氧基或乙氧基的有機硅烷溶解在醇的水溶液中，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)制得溶膠;將溶膠和表面活性劑加入分散溶劑中，得到反應(yīng)體系，在老化溫度下進行交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)反應(yīng)后，進行固液分離，將分離出來的固體進行洗滌并干燥即得到球形硅基有機-無機雜化硼吸附劑。中國發(fā)明專利(CN101642700A)公開一種硼吸附劑的制備方法，以硅膠-聚胺復(fù)合材料為骨架，通過功能化接枝反應(yīng)負(fù)載在硅膠-聚胺復(fù)合材料載體表面的功能基團化合物，從而制備高選擇性和高吸附容量的硼吸附劑。
[0005]在目前己見報道的硼吸附材料中，要么制備過程復(fù)雜，要么制備過程本身會產(chǎn)生其它的污染，且大部分對硼的選擇性差，易受其它共存離子的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硼吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用，制備方法簡單，無污染，且應(yīng)用簡單。
[0007]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種硼吸附劑的制備方法，包括如下步驟:I)分別配制單寧酸溶液和腐殖酸溶液，混合單寧酸溶液和腐殖酸溶液，得到混合溶液;2)調(diào)節(jié)步驟I)中混合溶液的PH至6?8，避光反應(yīng)，得到海綿狀絮體溶液;3)將步驟2)中得到的海綿狀絮體溶液進行分離，冷凍干燥，研磨得到硼吸附劑。
[0008]上述技術(shù)方案中，所使用的原料為單寧酸和腐殖酸，制備過程中沒有用到任何有毒有害的有機溶劑;并且制備方法簡單，所得的硼吸附劑抗干擾性能強，抗干擾的競爭陰離子濃度范圍為:碘離子<2mg/L，溴離子<5mg/L。單寧酸和腐殖酸反應(yīng)生成二維樹枝狀大分子，其表面包含豐富的鄰位羥基基團。而鄰位羥基基團被認(rèn)為是最有利于硼吸附的吸附位(硼離子和兩個羥基配合成環(huán))。
[0009]作為優(yōu)選，所述的避光反應(yīng)的反應(yīng)時間為12?16天。在該時間范圍內(nèi)，單寧酸和腐殖酸生成的二維樹枝狀大分子具有更多的側(cè)鏈，也即擁有更豐富的吸附位。反應(yīng)時間小于12天，側(cè)鏈發(fā)育不好，反應(yīng)時間超過16天，生成的樹枝狀大分子結(jié)構(gòu)從二維向三維轉(zhuǎn)變，空間位阻增加，不利于硼離子靠近吸附位。進一步優(yōu)選，反應(yīng)時間為14天。
[0010]作為優(yōu)選，其中步驟2)中調(diào)節(jié)溶液pH值所用的酸為鹽酸、磷酸或醋酸。上述的酸調(diào)節(jié)PH時，不會引入雜質(zhì)，對硼吸附劑不產(chǎn)生影響。
[0011]作為優(yōu)選，所述的避光反應(yīng)的反應(yīng)溫度為15?35°C。在該溫度范圍制備的吸附劑二維結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，具有較多的吸附位。
[0012]作為優(yōu)選，所述的步驟I)中混合溶液中腐殖酸和單寧酸的質(zhì)量濃度比為0.1?1:1。超出此范圍，海綿體不易成型或最終制備的吸附劑鄰位羥基密度較低。
[0013]作為優(yōu)選，所述的步驟I)中單寧酸溶液的濃度為340?170lmg/L。
[0014]作為優(yōu)選，所述的步驟I)中配制腐殖酸溶液的方法:I)將50?60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的腐殖酸粉末溶解于蒸餾水，調(diào)節(jié)PH至0.8?1.2，利用0.4?0.5μπι的濾膜過濾，得到沉淀物;沉淀物繼續(xù)清洗，重結(jié)晶，得到純化后的腐殖酸;2)將純化后的腐殖酸溶解于蒸餾水中，然后用0.4?0.5μπι的濾膜過濾，得到濾液;3)對步驟2)中所得濾液使用9?IlK Da的超濾膜過濾，繼續(xù)對濾液使用4?6Da的超濾膜過濾，得到濾質(zhì);4)將步驟3)中得到的濾質(zhì)，冷凍干燥，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95%腐殖酸粉末，溶于蒸餾水，配制腐殖酸溶液。由于商品腐殖酸粉末中含有較多雜質(zhì)如富里酸和胡敏素等，如若在使用腐殖酸之前不將這些雜質(zhì)去除，這些雜質(zhì)會占據(jù)吸附劑骨架的部分位段，在中性或堿性PH范圍它們會逐步溶解導(dǎo)致吸附劑結(jié)構(gòu)崩塌而失效。
[0015]作為優(yōu)選，所述的蒸餾水是去離子水經(jīng)過煮沸冷卻的蒸餾水。進一步優(yōu)選，蒸餾水經(jīng)過煮沸冷卻重復(fù)三次及以上。使用煮沸冷卻的蒸餾水，能夠有效減小干擾，去除細(xì)菌以及鈣鎂等雜質(zhì)。
[0016]本發(fā)明提供一種上述制備方法制備得到的硼吸附劑。所述的硼吸附劑同樣具有上述技術(shù)方案中的技術(shù)效果。
[0017]本發(fā)明還提供一種上述硼吸附劑在淡化海水中的應(yīng)用。由于海水中硼主要以硼酸分子的形式存在，硼吸附劑提供的順位羥基配體結(jié)構(gòu)可以與硼酸分子形成配合物。
[0018]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0019](I)硼吸附劑的制備方法簡單，制備過程中沒有用到任何有毒有害的原材料和有機溶劑，單寧酸和腐殖酸都是天然綠色有機物。
[0020]2)硼吸附劑的應(yīng)用簡單，直接將粉末投入水中，無需額外設(shè)備和基建工程，不會帶來二次污染，粉末最后會自身發(fā)生聚合形成絮體上浮。
[0021]3)硼吸附劑抗干擾性能強，抗干擾的競爭陰離子濃度范圍為:碘離子<2mg/L，溴離子<5mg/L0
【附圖說明】
[0022]圖1為實施例1制備得到的硼吸附劑的高倍相機拍