二氧化硅基硼螯合樹(shù)脂的合成及吸附性能研究.pdf

1、鹽湖鹵水中含有豐富的硼資源，目前主要采用酸化沉淀法從鹵水中獲取硼酸產(chǎn)品，沉硼后鹵水中仍含有低濃度的硼酸，不僅造成了硼資源的浪費(fèi)，而且這部分硼酸的存在對(duì)后續(xù)工藝中鋰鎂產(chǎn)品的純度產(chǎn)生影響。本文針對(duì)鹽湖酸法提硼后鹵水中低濃度的硼酸，分別采用兩種合成路線制備二氧化硅負(fù)載葡甲胺硼特效螯合樹(shù)脂。路線一采用“先接枝后改性”的方法，先使活化二氧化硅與3-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTS)或3-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)進(jìn)行硅烷化反應(yīng)

2、，生成3-氯丙基三甲氧基硅烷化二氧化硅(SiCl)或3-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷化二氧化硅(S i-Epoxy)，然后在SiCl或Si-Epoxy表面負(fù)載葡甲胺(MG)官能團(tuán)，分別生成螯合樹(shù)脂Si-MG-1和Si-MG-2。路線二采用“先改性后接枝”的方法，先使葡甲胺與GPTMS反應(yīng)，生成葡甲胺改性3-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷(MS)，再使MS通過(guò)硅烷化反應(yīng)接載到活化二氧化硅表面，生成螯合樹(shù)脂Si-MG。Si-M

3、G經(jīng)元素分析、FT-IR、X-射線光電子能譜和掃描電鏡表征，表明二氧化硅表面成功引入了葡甲胺官能團(tuán)，Si-MG的N元素含量為6.323％，MG官能團(tuán)含量為4.30 mmol/g，遠(yuǎn)高于Si-MG-1和Si-MG-2。
　　 采用靜態(tài)吸附法，從溶液pH、吸附動(dòng)力學(xué)、等溫吸附和離子強(qiáng)度等方面考察了Si-MG對(duì)硼酸的吸附性能，為Si-MG在鹵水提硼工業(yè)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Si-MG對(duì)硼的吸附量隨著溶液pH的增加而增加，在pH=9.3

4、時(shí)達(dá)到最大吸附量，隨后Si-MG對(duì)硼的吸附量隨著溶液pH的增加而減小。Si-MG對(duì)硼酸的吸附達(dá)到平衡的時(shí)間約為30min，吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型，即化學(xué)反應(yīng)為吸附速控步驟。等溫吸附實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件下Si-MG對(duì)硼酸的最大吸附量為1.54 mmol/g，吸附過(guò)程符合Freundlich等溫吸附模型，即被吸附物在吸附劑表面的吸附是不均勻的。溶液離子強(qiáng)度對(duì)吸附效果有影響，當(dāng)硼酸溶液中鋰離子和鎂離子的濃度小于1.0 mo