[发明专利]一种用于海水淡化除硼有机多孔吸附剂的制备方法

说明书

本发明为一种用于海水淡化除硼有机多孔吸附剂的制备方法。该方法通过油包水高内相乳液模板法，一步制备出具有丰富孔隙结构的多孔交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯，然后以水为溶剂溶解N‑甲基‑D‑葡萄糖胺进行功能化处理，得到除硼吸附剂。制备过程简单易行，不使用有机溶剂，适合工业化生产。该吸附剂吸附量高、吸附速率快、循环稳定性好，实测其最大吸附能力为26.26mg/g，高于目前市售的硼吸附产品，可以在动态条件下以高流量快速去除淡化海水中的硼，以满足饮用水标准。

技术领域

本发明的技术方案涉及高分子化学及高分子材料领域，具体涉及一种具有优异硼吸附性能的有机多孔吸附剂的制备方法。

背景技术

淡水资源缺乏是世界上大多数国家面临的困扰，通过海水淡化解决水资源短缺问题具有重要的现实意义(Werber J R,Deshmukh A,Elimelech M,The Critical Need forIncreased Selectivity,Not Increased Water Permeability,for DesalinationMembranes.Environmental ScienceTechnology Letters,2016,3(4):112-120.)。目前，越来越多的人们开始关注淡化海水中硼含量过高的问题。硼是一种非金属化学元素，通常用于工业和农业生产以及医学研究中。它也是植物和动物的一种微量营养素。然而，高浓度的硼会危害到植物和动物的生存。硼在海水中的浓度约为5ppm，通常以硼酸B(OH)₃的形式存在(Hilal N,Kim G J,Somerfield C,Boron removal from saline water:Acomprehensive review.Desalination,2011,273(1):23-35.)。目前，反渗透(RO)技术被广泛用于海水淡化领域。然而，由于硼的体积小，难以电离，单极RO很难有效地去除它，所得到的淡化水的硼含量仍高于大多数国家规定的饮用水标准(0.5ppm)(Liao,X,Zhang Q,Mesoporous Polymer Nanosponges Immobilized with Functional Polyols for RapidRemoval of Boric Acid and Organic Micropollutants.ACS Applied PolymerMaterials,2019,1(8):2089–2098.)。因此，人们提出了许多方法来去除水中的硼。如吸附法(Olusegun S J,Mohallem N,Comparative adsorption mechanism of doxycyclineand Congo red using synthesized kaolinite supported CoFe₂O₄nanoparticles.Environmental Pollution,2020,260:114019.)、膜过滤法(Su Y Y,YanX,Chen Y,et al,Facile fabrication of COF-LZU1/PES composite membrane viainterfacial polymerization on microfiltration substrate for dye/saltseparation.Journal of Membrane Science,2021,618:118706.)和电渗析法(Tang Y P,Luo L,Thong Z,et al,Recent advances in membrane materials and technologiesfor boron removal.Journal of Membrane Science,2017,541:434-446.)，用于从水中去除硼。在这些方法中，吸附法被证明是一种从水溶液中分离微量硼的更经济和有效的技术，因为它操作简单，无副产物生成(Jovan,Kamcev,Mercedes,et al,Functionalized PorousAromatic Frameworks as High-Performance Adsorbents for the Rapid Removal ofBoric Acid from Water.Advanced Materials,2019.31:1808027.)。因此，开发高性能的吸附剂是解决这一难题有前景的方法。