面向弱酸環境的硼吸附劑設計與製備基礎研究

《面向弱酸環境的硼吸附劑設計與製備基礎研究》是依託浙江大學，由鮑宗必擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向弱酸環境的硼吸附劑設計與製備基礎研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：鮑宗必
• 項目類別：面上項目

項目摘要

基於陰離子螯合樹脂的吸附分離技術是從水相回收或脫除硼酸的有效方法，但現有基於N-甲基葡萄糖胺的螯合樹脂在鹼性條件（pH~10）才能發揮較好的吸附性能，酸性環境的硼吸附量普遍較低，制約了該類樹脂在環保、化工等領域的廣泛套用，迫切需要研發麵向酸性環境的硼吸附劑。本項目擬利用有機-無機雜化材料具有結構、組成和性質可調的特點，針對水楊酸陰離子在弱酸溶液與硼酸中性分子發生螯合的特性，設計合成新型含水楊酸衍生物功能基的矽源單體，採用溶膠-凝膠法工藝並通過提高矽烷單體比例實現大容量硼吸附劑的製備，研究材料製備過程微觀結構、組成與性能的演變規律，建立吸附劑水楊酸功能基結構-密度-吸附/傳質/機械性能的內在聯繫，掌握高性能水楊酸功能基硼吸附劑可控制備關鍵參數。本項目可望發展一種新型硼吸附材料，彌補現有硼特效陰離子螯合樹脂的不足，為鹽湖滷水等弱酸環境中提硼套用奠定基礎。

結題摘要

本項目針對傳統聚合物型硼螯合樹脂吸附功能基密度低、硼酸吸附容量普遍較低且易溶脹等問題，開展了矽基硼酸吸附分離材料製備研究。利用有機-無機雜化材料具有結構、組成和性質可調的特點，基於鄰位雙羥基功能基團與硼酸中性分子發生螯合的特性，設計合成新型含葡甲胺功能基的矽源前驅體，採用溶膠-凝膠化學原理並通過提高矽烷單體比例實現大容量硼酸吸附劑的製備。建立了反相懸浮聚合法可控制備球形有機-無機雜化吸附劑的工藝技術，系統研究了反相懸浮聚合工藝中分散劑種類及用量、分散介質種類及油水相比、分散質組分濃度、聚合反應時間、攪拌裝置轉速等因素對硼酸吸附劑的粒度、球形度、功能基密度的影響規律，獲得了製備大容量硼酸吸附劑的最佳化工藝條件, 採用紅外光譜、熱重分析、比表面積分析、元素分析、X射線光電子能譜、X射線衍射等手段對吸附劑孔結構、功能基團密度、熱穩定性等性能進行表征。所製備的毫米級球形雜化材料對硼酸的最大吸附容量達1.99 mmol/g，是目前商品化聚合物吸附樹脂Amberlite-743（1.06 mmol/g）的兩倍，且吸附性能受外來雜離子的影響小，該材料在鹽湖滷水中吸附法提硼套用中表現出較好前景。在本項資助下，共發表SCI收錄論文13篇、EI收錄論文4篇，獲得授權國家發明專利2項，完成人參加國內外學術會議12次，培養研究生4名和本科生1名。