[发明专利]邻苯二酚修饰的介孔硅吸附剂、制备方法及其用途

说明书

本发明公开了两种邻苯二酚基团修饰的MCM‑41及SBA‑15介孔硅吸附剂、制备方法及其用途。本发明合成的邻苯二酚修饰的介孔分子筛吸附材料的硼吸附量达到1.799mmol·g^‑1，远高于硼吸附特效商业树脂；硼同位素分离因子达到1.158，远高于工业上采用的化学交换精馏法。本发明合成的邻苯二酚基团修饰的介孔硼吸附剂可以通过低浓度醋酸溶液洗脱再生，避免了使用强酸而对设备及人员的造成的伤害。

技术领域

本发明属于介孔硅吸附剂制备技术领域，主要涉及一种邻苯二酚修饰的介孔硅吸附剂、制备方法及其用途。

背景技术

硼元素是一种动植物和人类必不可少的基础营养元素，硼元素及其化合物在日常生活中和工业上都有极其广泛的应用。但是高浓度硼溶液对于生物体的生长和发育会产生非常不利的影响，由于广泛使用而产生的大量高浓度硼溶液亟待处理。另一方面，高丰度的两种硼同位素¹⁰B和¹¹B在核工业和半导体行业广泛应用，对于一种高效的硼同位素分离手段的研究十分必要。

在过去的几十年中，已经有许多分离技术被应用于从水溶液中脱除硼，但目前仍然没有从水溶液中脱除硼的通用方法，通常是要根据溶液中硼含量来选择一种或者多种混合方法来达到目标。目前，常规和先进的脱硼技术有：化学沉淀法、液液萃取法、电渗析法、反渗透膜法、吸附离子交换法和复合方法等。其中，液液萃取法、电渗析法等目前还没有应用于工业，市场上主导的两种方法分别是反渗透膜法和吸附离子交换法，并且目前商业吸附树脂的吸附量仅为1.010mmol·g^-1，效果不佳。目前硼同位素分离工艺主要包括化学交换精馏法、三氟化硼低温蒸馏法、离子交换树脂法以及激光分离法。其中化学交换精馏法虽已工业化运用但是能耗大，使用的三氟化硼具有高腐蚀性并有剧毒，且分离因子仅为1.03；商业应用的硼特效树脂分离因子也仅为1.027，效果不理想。因此，开发一种新型高效的脱硼材料以及硼同位素分离材料意义重大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有较高脱硼能力和较高的硼同位素分离因子的邻苯二酚修饰的介孔硅吸附剂。

本发明为解决背景技术中提出的技术问题，采用的技术方案如下：一种邻苯二酚修饰的介孔硅吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将式(I)化合物、缚酸剂、第一种催化剂和第一种溶剂保护搅拌混合，室温下反应0.5-2h，加入酚羟基保护试剂，70℃反应6-24h,得到式(II)化合物；

2)将式(II)化合物、甲胺或甲胺溶液、第二种催化剂和第二种溶剂搅拌混合，室温下，反应0.5-24h，加入硼氢化钠，室温下，反应0.25-48h，得到式(III)化合物；

3)用脱保护基试剂脱除式(IV)化合物中的保护基，得到邻苯二酚基团，结构式为式(IV)所示；

4)将式(Ⅴ)介孔材料、3-溴丙基三甲氧基硅烷(BPTMS)和第三种溶剂混合，搅拌回流12-24h,得到式(Ⅵ)溴丙基化的介孔分子筛材料；

5)将式(Ⅵ)溴丙基化的介孔分子筛材料、式(IV)邻苯二酚基团、缚酸剂、碘化钾和第四种溶剂混合，搅拌回流6-12h,得到式(Ⅶ)邻苯二酚修饰的介孔分子筛材料；

上述反应式如下：

其中：R₁＝H、NO₂；

R₂＝苄基、甲氧基甲基、C1-C6烷基、4-甲氧基苄基或叔丁基二甲基硅基；

R₃＝C₃H₆Br；

本发明所述步骤1)中第一种催化剂为碘化钾或四丁基碘化铵。