[发明专利]一种改性树脂在硼脱除过程中的应用

说明书

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