一种硼复合吸附剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸附剂，尤其是涉及一种硼复合吸附剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]硼虽是人体、动物、植物所需必需的微量元素之一，但是，硼的过量摄取或灌溉水中硼含量过高，会危害人体、动物的健康和作物的生长。人体长期摄入过量的硼，会引起神经系统中毒、生育系统疾病、胎儿畸形和发育不良等疾病，所以许多国家和组织对饮用水中硼含量制定了相应的限值标准。我国颁布的生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)将硼的允许浓度值定为< 0.5mg/L0近年来，许多动物实验得出，硼过量将会导致雄鼠生殖系统的紊乱，甚至不育。硼在土壤中富集会危害土壤，植物吸收过量硼，则出现“硼中毒”的现象，其表现为叶缘卷曲并伴有黄点，果实的腐烂程度加剧，最终致使物种消亡。因此，灌溉水中硼的含量有一定的限值标准。随着工农业的发展，硼元素广泛应用于冶金、化工、核工业、轻工业、农业等领域，产生了大量的含硼废水，若不达标排放会给生态环境的可持续发展带来严重威胁。苦咸水和海水中硼含量较高，作为饮用水或灌溉水之前必须进行除硼处理。因此，寻找一种合理有效方法，去除水中硼具有非常重要意义。
[0003]目前去除苦咸水、海水、废水中硼的方法主要有反渗透法、电渗析法、萃取法、化学沉淀法、离子交换法和吸附法等，其中吸附法具有操作简单、处理成本低、处理效果高以及可回收硼元素等优点受到了人们的关注。但是活性炭、金属氧化物等吸附剂吸附能力普遍较低，吸附处理时间长，且再生费用相对较高。硼特效吸附树脂价格昂贵、制备工艺复杂，难以大规模的应用于生产中。有机-无机复合材料兼具有机高分子化合物和无机吸附剂的性能优势，避免了单一组分作为吸附剂的能力缺陷。
[0004]中国专利CN101642700A公开一种硼吸附剂的制备方法，以硅胶-聚胺复合材料为骨架，通过功能化接枝反应负载在硅胶-聚胺复合材料载体表面的功能基团化合物，从而制备高选择性和高吸附容量的硼吸附剂。
[0005]中国专利CN103894140A公开一种硼锶离子复合吸附剂，包括:硼吸附材料骨架和嫁接在所述硼吸附材料骨架表面或孔道中的锶吸附材料。该发明还公开所述硼锶离子复合吸附剂的制备方法，以及用于从溶液体系中选择性吸附硼、锶离子的方法。通过嫁接复合分别对硼离子、锶离子具有选择性吸附能力的物质，得到能够对这两种离子均具有选择吸附性的复合吸附剂。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、成本低、效率高、回收方便、实用性强的硼复合吸附剂及其制备方法。
[0007]本发明的另一目的在于提供所述硼复合吸附剂在去除水中硼的应用。
[0008]所述硼复合吸附剂由六水合氯化镍和壳聚糖组成，六水合氯化镍与壳聚糖的质量比为(3?9): 1，优选(6?8): 1，最好为7: I。
[0009]所述硼复合吸附剂的制备方法，其具体步骤如下:
[0010]将六水合氯化镍和壳聚糖分别溶于乙酸溶液中，再用NaOH溶液调节pH值至8以上，化学沉淀反应后，将沉淀物过滤，冲洗，干燥，研磨，过筛，即得硼复合吸附剂(即Ni (OH)2-壳聚糖复合吸附剂)。
[0011]所述乙酸溶液的质量百分浓度可为I % ;所述NaOH溶液的摩尔浓度可为lmol/L ;所述冲洗可用纯水冲洗3?5次；所述干燥可在80?100°C下干燥至恒重；所述过筛可过40?60目筛。所述将六水合氯化镍和壳聚糖分别溶于乙酸溶液中的乙酸溶液用量可分别为 10 ?20mL 和 40 ?60mL。
[0012]所述硼复合吸附剂可用于去除水中的硼。
[0013]采用所述硼复合吸附剂去除水中硼的方法的具体步骤可为:将50mL含硼水溶液的PH调节为8左右，然后加入0.4?0.Sg硼复合吸附剂，搅拌吸附4h以上，即可完成硼的快速去除。
[0014]本发明利用壳聚糖和六水合氯化镍等原料制备一种硼复合吸附剂，将其用于去除水溶液中的硼，研究其除硼特性，旨在为水体中硼去除提供参考价值。
[0015]本发明优点:
[0016](I)本发明的硼复合吸附剂制备工艺简单，操作容易。
[0017](2)本吸附剂的吸附反应速率较快，能耗低，处理成本低，适合大规模生产和工程应用。
[0018](3)本吸附剂吸附容量高，由Langmuir模型计算出的最大吸附量为10.78mg/g(30°C时)；向初始浓度为5mg/L的含硼水溶液中按投加量为8g/L投加本复合吸附剂，检测处理后出水硼含量为0.32mg/L，达到国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)中对硼的规定(硼含量彡0.5mg/L)。
[0019](4)本吸附再生条件简单，能较好地循环利用；再生时，用0.5mol/L的NaOH溶液浸泡4h，再用纯水将复合吸附剂洗至中性；经过10次再生循环后，其吸附容量仍基本保持不变。
【附图说明】
[0020]图1为实施例二复合吸附剂对硼的吸附量随溶液pH值的变化曲线图；
[0021]图2为实施例三复合吸附剂对硼的吸附量随时间的变化曲线图；
[0022]图3为实施例四硼的吸附量随复合吸附剂用量的变化曲线图；
[0023]图4为实施例五不同温度下复合吸附剂吸附水中硼的吸附等温线图。
【具体实施方式】
[0024]结合附图和实施例对本发明予以详细地阐述。
[0025]实施例一:本发明复合吸附剂的制备方法，具体是按以下步骤进行的:取7g六水合氯化镍溶于1mL的I %乙酸溶液，Ig壳聚糖溶于50mL的I %乙酸溶液，然后，将这两种溶液混合，搅拌均匀；用lmol/L的NaOH溶液调节混合溶液的pH值为8，待充分发生化学沉淀反应后，将沉淀物过滤，再用纯水冲洗3次，放入100°C的烘箱中；烘干后，研磨，过40?60目筛，制得Ni (OH) 2-壳聚糖复合吸附剂，置于干燥器中保存备用。
[0026]实施例二:利用本发明的复合吸附剂，研究溶液pH值对复合吸附剂除硼效果的影响，具体方法是按以下步骤进行完成的:准确移取50mL初始浓度为5mg/L的硼溶液至若干个聚乙烯烧瓶中，调节不同的PH值，加入0.2g复合吸附剂，在30°C的恒温振荡器中振荡4h，取其上清液，测定其硼浓度。
[0027]图1为复合吸附剂对硼吸附量随溶液pH值的变化曲线；通过图1可知，随着pH值的增大，复合吸附剂对硼吸附量逐渐下降，且在PH值在3?8范围，复合吸附剂对硼的吸附效果较好，同时考虑复合吸附剂在酸性介质中，容易释放镍离子，污染水体。因此，为了使复合吸附剂保持良好的稳定性和吸附性能，最适宜PH为8。
[0028]实施例三:研究接触时间对本发明的复合吸附剂除硼效果的影响，具体方法是按以下步骤进行完成的:准