水環(huán)境中微量硼去除劑的開發(fā)及去除機理研究.pdf

1、微量元素硼是生物體必需的營養(yǎng)元素，但過量會使生物體產(chǎn)生毒理反應(yīng)。隨著金屬冶煉、玻璃、日化和制藥等工業(yè)的發(fā)展，水環(huán)境中硼的污染日趨嚴重。此外，海水的淡化利用也受到海水中硼含量過高的阻礙。因此，水環(huán)境中硼去除技術(shù)的研究越來越受到專家學(xué)者的關(guān)注。硼特效樹脂法是去除硼最有效的方法之一，研究和開發(fā)吸附容量高、選擇性好的硼特效樹脂意義重大。
　　硼特效樹脂法除硼的原理是基于樹脂對硼的吸附作用和樹脂中的多羥基官能團與硼酸/硼酸鹽的絡(luò)合反應(yīng)。根據(jù)

2、多羥基官能團與硼酸/硼酸鹽反應(yīng)的兩種絡(luò)合機理:堿性多羥基官能團與硼酸根離子B(OH)4-的絡(luò)合和酸性多羥基官能團與硼酸B(OH)3的絡(luò)合，本課題選擇了兩種典型的多羥基化合物:2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉和沒食子酸，研究了對硼酸/硼酸鹽的吸附機理。
　　1.以11BNMR法研究了溶液中硼酸根離子與2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉的配位反應(yīng)。結(jié)果表明，水溶液中硼酸根離子和2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉反應(yīng)可生成五元環(huán)的1∶1和1∶2化學(xué)計量

3、比的配合物，配合物的形成常數(shù)分別為logβ1=5.22，logβ2=6.10。利用離子交換法制備2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉接枝硼離子選擇性吸附劑，接枝吸附劑上的2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉擔載量為1.20mmol/g。并以bath法研究了2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉接枝吸附劑對水中硼的去除作用，考察了溶液pH值、初始硼濃度、吸附時間、溫度等因素對硼去除率的影響，優(yōu)化的硼去除最佳條件為:pH值為8.9，硼初始濃度為0.05mol/L，2

4、4h達平衡，吸附劑上硼的飽和吸附量為0.67mmol/g。在接枝吸附劑吸附硼的熱力學(xué)和動力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，硼在吸附劑上的吸附符合準二級速率方程，是化學(xué)吸附和物理吸附共同作用的結(jié)果;吸附速率主要為化學(xué)吸附機理控制;B(OH)4-主要以1∶1配合物的形式和靜電吸引的方式結(jié)合在吸附劑上。
　　2.以11BNMR法研究硼酸—沒食子酸配位反應(yīng)的結(jié)果顯示:水溶液中硼酸與沒食子酸反應(yīng)生成的1∶1和1∶2五元環(huán)配合物的形成常數(shù)分別為logβ1=3.

5、79和logβ2=4.10。以離子交換法制備的沒食子酸接枝硼選擇性吸附劑中沒食子酸的擔載量為0.81mmol/g。使用該制備接枝吸附劑考察的溶液pH值、初始硼濃度、吸附時間、溫度等對硼去除率的影響研究顯示，該吸附劑去除硼的最佳條件為:pH值6.5，硼初始濃度為0.025mol/L，24h可達平衡。該吸附劑上硼的飽和吸附量為0.39mmol/g。硼在吸附劑上的吸附行為符合Langmuir、Freundlich方程和準二級速率方程，屬自發(fā)的