CN113634234A - 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113634234A
CN113634234A CN202110863507.XA CN202110863507A CN113634234A CN 113634234 A CN113634234 A CN 113634234A CN 202110863507 A CN202110863507 A CN 202110863507A CN 113634234 A CN113634234 A CN 113634234A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron
adsorbent
seawater
solution
sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110863507.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113634234B (zh
Inventor
李福林
孙婷婷
陈华伟
辛宏杰
张其坤
束庆香
张晓旸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Normal University
Water Resources Research Institute of Shandong Province
Original Assignee
Shandong Normal University
Water Resources Research Institute of Shandong Province
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Normal University, Water Resources Research Institute of Shandong Province filed Critical Shandong Normal University
Priority to CN202110863507.XA priority Critical patent/CN113634234B/zh
Publication of CN113634234A publication Critical patent/CN113634234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113634234B publication Critical patent/CN113634234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/108—Boron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明属于淡化海水脱硼领域，涉及一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用，利用纳米四氧化三铁粒子为基体，通过用SiO2对纳米四氧化三铁粒子进行化学改性；最后，引入对硼具有特异选择性的N‑甲基葡糖胺，从而便捷的制备一种新型磁性脱硼吸附材料。制备的材料用于淡化海水的脱硼过程，为淡化海水中去除硼离子的应用提供了一类性能优良的产品。实验结果表明，制备的材料吸附性能优良，静态脱硼率可达81.21～97.42％。制备的材料兼具铁磁性和脱硼特异性，制备便捷、回收方便，适用于低硼含量体系的除硼过程，且避免了传统吸附剂的制备方法中出现的对环境的污染问题。在淡化海水除硼方面具有潜在的应用前景。

Description

一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于淡化海水脱硼领域，具体涉及一种用于淡化海水脱硼的新型吸附剂的制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
水资源约占地球表面的四分之三，但在世界上许多国家饮用水严重短缺，主要是发展中国家和中东地区国家。造成这种情况的原因是海水及苦卤水占地球水资源总体的97.5％，而淡水仅占地球上水总体的2.5％，其中80％以冰的形式分布在南北极和高山上。目前，地球人口总数量以7500万人/年的增速增长，全世界面临缺少淡水的压力愈来愈大。在淡水短缺的国家提供新的水资源并尽量减少缺水，这需要作出巨大努力。因此，面对日益增长的用水需求和日益减少的淡水供应，海水淡化已成为帮助满足日益增长的水需求的关键，特别是在缺水国家，淡化海水的供应远远超过自然淡水。全球范围内已经建成或正在筹建的海水淡化厂数目众多，全球淡化装机容量快速上升。目前，海水淡化产业及装置已覆盖沙特阿拉伯、阿曼、阿联酋、西班牙、中国和日本等世界150多个国家和地区。硼是动植物必须的微量元素，但过量的硼会使动植物中毒，如植物硼中毒会减少根细胞的分裂、延迟发芽和根生长、阻碍光合作用、木质素和软木脂沉积、叶绿素减少等。尽管动物及人硼中毒很难被定量，但动物硼中毒也已被报道，如慢性硼中毒会引起大鼠和小鼠患皮肤疾病、生长迟缓及对雄性生殖系统造成不利影响。
据英国GWI公司和国际脱盐协会(IDA)联合发布的2018年世界脱盐装置目录，截至2018年中旬，全球海水淡化装机规模达到1.2亿m3/d，实际运行9336万m3/d，全球海水淡化厂平均日产水规模已达7100m3/d。在众多海水淡化技术中，反渗透技术以其操作便捷、成本低廉日益收到人们的青睐，我国海水淡化项目中，采用反渗透技术(RO)的项目占68.7％。然而，海水淡化的除盐率虽然已经达到99％以上，但其硼离子的去除效果并不理想，常规海水反渗透的除硼率仅为60％-80％，其产水中的硼浓度严重超标，含量在0.5-2.5mg/L，已超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)规定的0.5mg/L。世界卫生组织在1958年，1963年和1971年的饮用水标准中没有将硼列为有毒物质，鉴于硼的危害，1993年首次提出了饮用水中硼的临时性限定指标0.3mg/L，1998年规定为0.5mg/L，2017年修订后改为2.4mg/L。许多国家和组织也制定了相应的标准，美国明尼苏达州对饮用水中硼含量的限值为0.5mg/L，佛罗里达州、新罕布什尔州、缅因州为0.63mg/L，威斯康星州为0.9mg/L、加利福尼亚州、英国、以色列及日本为1.0mg/L，新西兰及美国新泽西州为1.4mg/L，欧洲推荐饮用水硼含量标准上限为1.5mg/L，沙特阿拉伯遵循WHO饮用水标准，澳大利亚及加拿大对饮用水中的硼含量规定限值较高，分别为4.0mg/L、5.0mg/L。虽然各个国家对于淡化海水中硼含量限值差别较大，但淡化海水除硼技术仍然是整个海水淡化工艺中必不可少的环节。
水体除硼方法有很多，但适用于淡化海水除硼的方法比较少，有些方法不适用于去除低浓度含硼水体，这就限制了在淡化海水中的应用。吸附法虽然吸附剂来源广泛、廉价，但目前大多吸附剂比较适用于含硼浓度高的水体，且去除率低，不易回用。从淡化海水除硼现状可知，目前需要研制出除硼率高、经济、环保、便于回收且可以多次重复利用的吸附剂。到目前为止，从水介质中分离硼最有效的吸附剂是硼特异性树脂，通常具有N-甲基葡糖胺官能团(NMDG)，含羟基的官能团(即N-甲基葡糖胺)可在众多离子存在的情况下选择性的与硼络合，达到去除硼的目的。但NMDG分子量小，易溶于水，因此有必要开发不溶性NMDG衍生物。
发明内容
针对现有淡化海水除硼研究中存在的上述问题，本发明提供了一种用于淡化海水脱硼的新型吸附剂的制备方法。该方法创新性的制备了一种可磁力回收的新型除硼吸附剂。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，包括：
将SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子与N-甲基葡糖胺复合，得到用于淡化海水脱硼的吸附剂。
研究发现：本发明基于磁性纳米材料和硼特异性官能物质制备的新型除硼吸附剂Fe3O4/N-甲基葡糖胺不溶于水且带有磁性，便于从水中分离和回收，获得了较好的除硼效果。本吸附剂制备方法包括纳米四氧化三铁粒子的制备、磁性纳米颗粒的SiO2包裹以及与N-甲基葡糖胺复合三个步骤。新型吸附剂具有从淡化海水中去除硼酸的巨大潜力。与传统硼选择性吸附剂相比，将官能团与是磁性纳米颗粒复合，不仅具有适用于含低浓度硼的水体，而且便于回收再利用。
本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的用于淡化海水脱硼的吸附剂。
本发明利用纳米四氧化三铁粒子为基体，通过用SiO2对纳米四氧化三铁粒子进行化学改性；同时，在化学改性时引入对硼具有较高选择性的N-甲基葡糖胺，从而便捷的制备一种新型兼具磁性和脱硼特异性的吸附剂。该吸附剂适用于在含低浓度硼的淡化海水中去除硼离子，且去除效果较好，易实现回收利用，无环境污染问题，而且操作简单便捷，在水溶液中去除硼方面具有潜在的应用前景。
本发明的第三个方面，提供了一种淡化海水脱硼的方法，包括：
将淡化海水的pH值调至4-10，加入上述的吸附剂，在机械作用下使所述吸附剂与淡化海水持续接触，即得。
本发明的第四个方面，提供了上述的用于淡化海水脱硼的吸附剂在水处理领域中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备的新型磁性除硼吸附剂可应用于含低浓度硼的水体如淡化海水脱硼。
(2)本申请的操作方法便捷、成本低、便于磁力回收利用。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是制备的新型磁性吸附剂Fe3O4/N-甲基葡糖胺的SEM图；
图2是制备的新型磁性吸附剂Fe3O4/N-甲基葡糖胺的红外谱图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的，针对目前吸附剂去除率低，不易回用，制备过程及在水溶液中吸附硼离子时可能会造成环境污染问题。因此，本发明提出一种新型磁性脱硼吸附材料的制备方法，包括：
采用共沉淀法制备纳米四氧化三铁粒子；
用SiO2对纳米四氧化三铁粒子进行改性；
将改性后的纳米四氧化三铁粒子与N-甲基葡糖胺复合，得新型磁性吸附剂。
本申请研究发现：脱硼率随吸附剂投加量的增加而增大；随振荡时间的增加呈先增大后缓慢趋于稳定；在不同pH值下进行吸附实验，发现在酸性条件下吸附效果更好；当硼溶液的浓度不同时，浓度越大脱硼率越高。
在一些实施例中，铁盐溶液为FeCl3、FeCl2、FeSO4和Fe2(SO4)3中一种或几种混合。
在一些实施例中，复合的官能团为多元醇类、葡甲胺、酚类中的一种。
在一些实施例中，交联反应用的交联剂为EDC、DDC、MES、NHS中的一种或几种混合。
在一些实施例中，所述改性后的四氧化三铁、N-甲基葡糖胺、交联剂的质量比为1-5：3-10：1。
在一些实施例中，所述碱溶液为NH4OH溶液、KOH溶液、Na2CO3溶液或NaOH溶液中的一种。
在一些实施例中，所用碱溶液为3～25％(质量百分比浓度)NH4OH溶液，3～25％(质量百分比浓度)NaOH溶液，3～25％(质量百分比浓度)Na2CO3溶液中的一种。
在一些实施例中，所述酸溶液为H2SO4、HCl或HNO3溶液中的一种。
在一些实施例中，所用酸溶液为3～25％(质量百分比浓度)H2SO4溶液，3～25％(质量百分比浓度)HCl溶液，3～25％(质量百分比浓度)HNO3溶液中的一种。
在一些实施例中，所述脱硼温度在25-50℃之间高，反应温度在45-80℃之间高
在一些实施例中，所述超声时间据反应具体条件变化。
本发明还提供了任一上述的方法制备的磁性吸附剂。
本发明还提供了上述的吸附剂在吸附金属的U(VI)或制药废水中特种药物(例如甲芬纳酸，MFA)去除中的应用。
本发明上述的磁性脱硼吸附材料的制备方法具体操作步骤如下：
(1)制备纳米Fe3O4：将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.10-0.5mol/L铁盐的溶液(Fe2+与Fe3+浓度比为1∶1.2-1:2)，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至45-80℃，搅拌并逐滴滴加0.1-0.3mol/L的NaOH溶液，待pH升至9-11，继续搅拌30-60min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤2-3次，真空干燥，封装待用；
(2)SiO2包裹Fe3O4：将0.3-1gFe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.5-1.5gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至45-80℃，逐滴滴加0.1-0.3mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到5-7左右，水浴加热约60-120分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤2-3次，将最终产物置于60-90℃的真空干燥箱内进行6-12h烘干，封装待用；
(3)Fe3O4与N-甲基葡糖胺复合：将0.2-1g改性Fe3O4分散于10-50ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1-3ml EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5-20min；然后加入0.2-1g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡1-3h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱40-60℃烘干6-12h，从而得到新型磁性脱硼吸附剂；
(4)脱硼实验：首先配置浓度为1-100mg/L的硼酸溶液，并使用0.1-0.3mol/L的NaOH和HNO3溶液将pH值调为4-10。之后，称取0.5-3mg的制备的吸附剂置入250ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25-50℃、转速为100-160rpm的条件下振荡5-120min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度，计算脱硼率。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至9.0，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6.0左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为1mg/L的硼酸溶液，并使用0.1mol/L的NaOH和HNO3溶液将pH值调为9.0。之后，称取1mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入250ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡5min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为81.21％。
实施例2
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至9.2，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为1mg/L的硼溶液，并使用0.1mol/L的NaOH和HNO3溶液将pH值调为10.0。之后，称取1mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入250ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡10min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为81.61％。
实施例3
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至9.5，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6.0左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为1mg/L的硼溶液，并使用0.1mol/L的Na OH和HNO3溶液将pH值调为6.0。之后，称取1mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入50ml的离心管中与之混合。接着，将盛有混合物的离心管置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡20min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为83.84％。
实施例4
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至9.10，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6.0左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为10mg/L的硼酸溶液，并使用0.1mol/L的NaOH和HNO3溶液将pH值调为7.0。之后，称取1mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入250ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡20min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为87.21mg/g。
实施例5
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至9.8，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6.0左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为25mg/L的硼溶液，并使用0.1mol/L的Na OH和HNO3溶液将pH值调为8.0。之后，称取1mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入50ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡20min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为91.09％。
实施例6
1)制备实验：
将FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O配制成浓度为含有0.30mol/L铁盐的溶液，放于250mL的烧瓶中，用水浴锅加热至60℃，搅拌并逐滴滴加0.25mol/L的NaOH溶液，待pH升至10.0，继续搅拌30min，陈化一定时间后，停止搅拌并在三口烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，真空干燥，得到纳米Fe3O4。然后将0.5g纳米Fe3O4放于250mL的烧瓶中，加入0.6gNa2SiO3·9H2O，再加入100mL去离子水。搅拌并水浴锅加热至60℃，逐滴滴加0.25mol/L的硝酸溶液，把体系的pH调节到6.0左右，水浴加热约60分钟，停止搅拌，烧瓶下方放置磁铁分离，用去离子水洗涤3次，将最终产物置于70℃的真空干燥箱内进行12h烘干，得到SiO2包裹Fe3O4。称取0.2g SiO2包裹Fe3O4，将其分散于10ml去离子水中，再向悬浮液中分别加入1mlEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)溶液和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)溶液并超声分散5min；然后加入0.3g N-甲基葡糖胺，将配制好的试剂放入恒温振荡箱中振荡2h，取出后将溶液转移至离心管内离心去除母液，然后再用去离子水离心洗涤三次，最后放入干燥箱50℃烘干12h，从而得到Fe3O4/N-甲基葡糖胺。
2)脱硼实验
首先配置浓度为50mg/L的硼溶液，并使用0.1mol/L的NaOH和HNO3溶液将pH值调为9.0。之后，称取10mg的Fe3O4/N-甲基葡糖胺置入50ml的锥形瓶中与之混合。接着，将盛有混合物的锥形瓶置入恒温振荡箱中，在温度为25℃、转速为150rpm的条件下振荡20min。脱硼结束后，使用0.22μm的滤头过滤混合物，并收集滤后的清液。使用甲亚胺-H分光光度法确定剩余的硼浓度。计算脱硼率为97.42％。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：
将SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子与N-甲基葡糖胺复合，得到用于淡化海水脱硼的吸附剂。
2.如权利要求1所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子与N-甲基葡糖胺在交联剂存在的条件下进行反应，得到用于淡化海水脱硼的吸附剂。
3.如权利要求2所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子、N-甲基葡糖胺、交联剂的质量比为1-5：3-10：1。
4.如权利要求2所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂为EDC、DDC、MES、NHS中的一种或几种混合。
5.如权利要求1所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述复合的具体步骤为将SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子分散在溶液中，加入交联剂，混合均匀，加入N-甲基葡糖胺，进行反应，反应完成后，固液分离，洗涤、干燥，得到用于淡化海水脱硼的吸附剂。
6.如权利要求1所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，SiO2包裹的四氧化三铁纳米粒子的具体步骤包括：
制备纳米Fe3O4；
SiO2包裹Fe3O4。
7.如权利要求1所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂的制备方法，其特征在于，制备的纳米Fe3O4的铁盐为FeCl3、FeCl2、FeSO4和Fe2(SO4)3中的至少一种。
8.权利要求1-7任一项所述的方法制备的用于淡化海水脱硼的吸附剂。
9.一种淡化海水脱硼的方法，其特征在于，包括：
将淡化海水的pH值调至4-10，加入权利要求8所述的吸附剂，在机械作用下使所述吸附剂与淡化海水持续接触，即得。
10.权利要求8所述的用于淡化海水脱硼的吸附剂在水处理领域中的应用。
CN202110863507.XA 2021-07-29 2021-07-29 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用 Active CN113634234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110863507.XA CN113634234B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110863507.XA CN113634234B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113634234A true CN113634234A (zh) 2021-11-12
CN113634234B CN113634234B (zh) 2023-08-22

Family

ID=78418842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110863507.XA Active CN113634234B (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113634234B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115350684A (zh) * 2022-08-16 2022-11-18 青海师范大学 一种改性凹凸棒硼吸附剂及其制备方法和应用
CN116196906A (zh) * 2023-04-19 2023-06-02 河北工业大学 一种用于海水淡化除硼有机多孔吸附剂的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080213189A1 (en) * 2006-10-17 2008-09-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Multifunctional metal-graphite nanocrystals
JP2009233593A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd ホウ素含有廃水の処理方法
CN102407099A (zh) * 2011-09-08 2012-04-11 中南大学 一种硅胶负载多羟基高效除硼螯合树脂的制备方法
CN104874366A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 西北师范大学 壳聚糖磁性吸附材料的制备及在吸附污水中Pb2+、As3+的应用
CN105561939A (zh) * 2016-02-04 2016-05-11 浙江大学 一种硼吸附剂的制备方法及其产品和应用
CN110237824A (zh) * 2019-05-10 2019-09-17 天津大学 葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法
CN110665466A (zh) * 2019-11-11 2020-01-10 北京林业大学 一种吸附水中Cd的磁性复合材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080213189A1 (en) * 2006-10-17 2008-09-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Multifunctional metal-graphite nanocrystals
JP2009233593A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd ホウ素含有廃水の処理方法
CN102407099A (zh) * 2011-09-08 2012-04-11 中南大学 一种硅胶负载多羟基高效除硼螯合树脂的制备方法
CN104874366A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 西北师范大学 壳聚糖磁性吸附材料的制备及在吸附污水中Pb2+、As3+的应用
CN105561939A (zh) * 2016-02-04 2016-05-11 浙江大学 一种硼吸附剂的制备方法及其产品和应用
CN110237824A (zh) * 2019-05-10 2019-09-17 天津大学 葡甲胺功能化交联壳聚糖基的硼鳌合吸附剂的制备方法
CN110665466A (zh) * 2019-11-11 2020-01-10 北京林业大学 一种吸附水中Cd的磁性复合材料及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115350684A (zh) * 2022-08-16 2022-11-18 青海师范大学 一种改性凹凸棒硼吸附剂及其制备方法和应用
CN115350684B (zh) * 2022-08-16 2023-09-22 青海师范大学 一种改性凹凸棒硼吸附剂及其制备方法和应用
CN116196906A (zh) * 2023-04-19 2023-06-02 河北工业大学 一种用于海水淡化除硼有机多孔吸附剂的制备方法
CN116196906B (zh) * 2023-04-19 2024-05-17 河北工业大学 一种用于海水淡化除硼有机多孔吸附剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113634234B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fan et al. Comparative and competitive adsorption of Pb (II) and Cu (II) using tetraethylenepentamine modified chitosan/CoFe2O4 particles
Wang et al. Lead and uranium sorptive removal from aqueous solution using magnetic and nonmagnetic fast pyrolysis rice husk biochars
CN113634234A (zh) 一种用于淡化海水脱硼的吸附剂及其制备方法与应用
CN110813244B (zh) 一种吸附铅离子的改性锆基有机金属框架吸附剂及其制备方法与应用
CN104801262B (zh) 一种磁性复合铀吸附剂的制备方法及其应用
CN102258978B (zh) 纳米Fe3O4包覆凹凸棒土磁性复合吸附剂的制备方法
CN108585101B (zh) 一种重金属污水处理用无机材料杂化的多孔生物质微球的回收方法
CN106076279A (zh) 一种重金属离子吸附剂及其制备方法和应用
US20120145637A1 (en) Magnetic extractants, method of making and using the same
CN104059167B (zh) 一种多胺化合物修饰磁性壳聚糖的制备方法及其应用
CN106745317A (zh) 一步法制备多孔四氧化三铁磁性纳米微球的方法及其应用
CN104984740B (zh) 钴铁氧体‑类石墨烯碳纳米复合磁性吸附材料的制备及应用
CN111359594B (zh) 一种硼酸吸附材料及制备方法
CN113083238B (zh) 一种氨基硫脲功能化氧化石墨烯/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用
CN109126743B (zh) 一种聚氨酯泡沫吸附材料的制备方法
CN108579683B (zh) 一种磺基化金属有机骨架UIO-66@mSi-SO3H材料的应用
CN106904705A (zh) 一种高效可循环的酸性含As(V)废水处理方法
CN107970890A (zh) 一种羟基铁改性活性炭复合材料及其制备方法
Haris et al. The sorption of cadmium (II) ions on mercerized rice husk and activated carbon
CN113231043B (zh) 一种肟基化多片层聚酰亚胺微球吸附材料及其制备方法
CN106861604A (zh) 一种碳酸钙磁性吸附剂制备方法及其应用
CN111905704B (zh) 一种氨基改性膨润土/Fe3O4/SiO2复合材料及其制备方法和应用
Fan et al. Enhanced adsorption and recovery of Pb (II) from aqueous solution by alkali‐treated persimmon fallen leaves
CN110614079A (zh) 一种网状磁性氧化石墨烯的制备方法及应用
CN112661968A (zh) 一种制备mof吸附材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant