CN104671322A - 一种改性树脂在硼脱除过程中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性树脂在硼脱除过程中的应用,所述改性树脂结构如下:
Description
技术领域
本发明涉及吸附分离技术领域,特别涉及一种改性树脂在硼脱除过程中的应用。
背景技术
硼及其化合物在工业中有着广泛的应用,近年来,高品质硼酸盐矿的储量随着硼矿资源的大量消耗日益减少,与此同时,由工业含硼废水排放而引发的环境问题也接踵而至。
目前,从溶液中脱除硼的方法有很多,主要有沉淀法(包括聚沉和石灰软化)、吸附法和膜分离(反渗透和电渗析法)等。在诸多提硼的方法中,应用螯合树脂吸附脱硼,因其选择性好、回收率高等优点,得到了广泛的应用。近年来,用于提硼的螯合树脂成为研究热点,主要在于新型螯合树脂的合成与应用研究。
硼在水溶液中以硼酸或硼酸盐阴离子的形式存在,在硼酸的化学性质中,最引人注意的是它能同多羟基化合物生成络合物。早在19世纪就发现多羟基化合物可以增加硼酸溶液的酸性和导电性。1908年,提出了硼酸与多羟基化合物中的邻羟基形成环酯的概念。1925年,Hermans发现顺式邻羟基化合物与硼酸反应可以分离出两种不同的络合物。然而,由于多羟基与硼酸盐离子的结合力较强,在树脂再生利用环节,必须选用有腐蚀性的强酸作为洗脱剂。在此过程中,树脂的使用寿命大大降低,一些新的问题,如成本、树脂的稳定性以及酸污染等问题也随之而来。
W.Q.Yang等[1]已将本发明的改性树脂制备出来,但仅限于固相合成方面的应用。
发明内容
本发明克服现有技术的不足,提供一种改性树脂在硼脱除过程中的应用。
本发明的技术方案概述如下:
一种改性树脂在硼脱除过程中的应用,所述改性树脂结构如下:
其中R代表型号为G20M1254的大孔型Merrifield树脂。
本发明的优点:实验证明该改性树脂在水溶液中脱硼能力较好,且洗脱条件温和,大大提高了该树脂的使用寿命。且本发明操作简便,容易实现,对设备要求低,可大大节约成本,具有实际应用价值。改性树脂结构中酚类化合物的羟基和苯环处于同一平面,因而邻二酚可以顺利地与硼酸络合。该改性树脂的脱硼能力可达到6.16mg/g,减少其带来的环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地说明,实施例仅为解释性的,决不意味着它以任何方式限制本发明的范围。所述的化合物经薄层色谱(TLC)进行检测。随后采用红外光谱(IR)和核磁共振谱(1H NMR)等更进一步确证其结构。
合成路线见参考文献[1]。
本发明所涉及的改性树脂(6)结构如下:
合成路线(仅是为了说明本发明,不对本发明作任何限制):
所述的未改性树脂(Resin)为商品化的大孔型聚苯乙烯树脂(Merrifield树脂,型号为G20M1254)。
实施例1:羟基保护反应
在圆底烧瓶中加入3,4-二硝基苯甲醛,溶于丙酮中,加入氯甲基甲基醚和碳酸钾,氩气保护,室温下反应17h,减压抽滤,乙酸乙酯洗,收集滤液,璇蒸,过柱,收集主产物(白色固体),旋蒸,备用。
实施例2:侧链合成反应
在实施例1中的产物中加入甲胺,室温下搅拌反应15min,冰浴下少量多次加入硼氢化钠,移除冰浴,室温下搅拌反应1h,加入蒸馏水,璇蒸除去甲醇,二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,滤液旋蒸,产物(黄色油状物)备用。
实施例3:树脂连结反应
将实施例2中的产物溶于二甲基亚砜中,加入树脂(Merrifield树脂,型号为G20M1254)和碳酸钾,50℃下氩气保护反应17h,减压抽滤,先后利用蒸馏水、甲醇洗涤滤饼,收集滤饼悬浮于5%醋酸(含有硫酸,化合物(4)与硫酸的摩尔比为10:1)溶液中,回流煮沸15min,冷却至室温,减压过滤,滤饼经蒸馏水洗至中性,悬浮于饱和碳酸氢钠溶液中,磁力搅拌1h,减压过滤,滤饼经蒸馏水洗至中性,甲醇冲洗滤饼,得到改性树脂产品(6)。
实施例4:静态吸附实验
取100mL0.01M的硼酸水溶液,加入1g改性树脂(6),水浴维持温度为25℃,持续搅拌,进行静态吸附实验,60h后停止吸附实验。用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定吸附前后的硼酸浓度,计算后得到该改性树脂的脱硼能力为6.16g/mg。
实施例5:树脂再生实验
将实施例4使用过的改性树脂各1g分别加入到100mL体积浓度为5%的盐酸水溶液和100mL体积浓度为10%的醋酸水溶液中,室温下搅拌12h。减压过滤,滤饼经蒸馏水洗至中性,甲醇冲洗滤饼后悬浮于饱和碳酸氢钠溶液中,磁力搅拌1h,减压过滤,滤饼经蒸馏水洗至中性,甲醇冲洗滤饼,得到再生改性树脂产品,可再次应用于静态吸附实验。重复实施例4和实施例5实验3次后,改性树脂形态完整,且脱硼能力无明显下降。
上述结果表明:该改性树脂在水溶液中的脱硼效果较好,洗脱条件温和,具有良好的化学稳定性和再生利用能力,且吸附操作简单、成本低、易于实现。
参考文献
[1]W.Q.Yang,X.M.Gao,G.Springsteen,B.H.Wang,Catechol pendant polystyrene forsolid-phase synthesis,TETRAHEDRON LETTERS,43(2002)6339-6342.
Claims (1)
1.一种改性树脂在硼脱除过程中的应用,其特征是所述改性树脂结构如下:
其中R代表型号为G20M1254的大孔型Merrifield树脂。
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CN111744374A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-10-09 | 深圳市长隆科技有限公司 | 用于高效除硼的高渗透、抑菌型改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法 |
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