[发明专利]一种用于盐湖提硼的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了属于盐湖资源开发的功能材料领域的一种用于盐湖提硼的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂的制备方法。首先用葡甲胺和3‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂合成前驱体1‑[N‑甲基‑D‑葡萄糖胺基]‑2‑羟基‑丙氧丙基‑三甲氧基硅烷；然后将前驱体提取纯化，同时将无纺玄武岩纤维进行表面活化处理；最后将纯化后的前驱体与活化后的无纺玄武岩纤维进行接枝，得到无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂。该方法工艺简单、成本低，制备的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂可循环再生且环境友好、吸附速率高、抗离子干扰、机械强度高。

技术领域

本发明属于盐湖资源开发的功能材料领域，具体为一种用于盐湖提硼的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂的制备方法。

背景技术

青海省硼资源约占全国青海省硼资源约占全国硼资源的30％，其中大部分为盐湖卤水资源，共计约712万吨。在盐湖卤水资源开发利用过程中的晶间卤水，一般采取酸化沉淀富集硼酸，但沉淀后的老卤中仍含有一定浓度的硼酸，它的存在不仅会造成硼资源的浪费，而且会影响后续工艺中锂镁产品的纯度。特别的盐湖老卤中含有丰富的锂、镁、硼资源，属于复杂水盐体系，对提取资源的方法要求苛刻。目前该问题面临着巨大的挑战，同时也为新技术的发展和应用带来了机遇。

盐湖老卤中提取硼资源的方法主要有酸化法、沉淀法、吸附法和萃取法等。其中吸附法是深度提硼的理想方法，具有提取收率高、选择性好、工艺相对简单且吸附剂能够再生循环利用等优点，广泛应用于盐湖硼资源的开发领域。现有的硼吸附剂可分为葡甲胺类吸附剂(容量大范围广、机械性能差)、其他双羟基类吸附剂(类型新颖、吸附量较低)、无机类吸附剂(工艺廉价、不可再生)、废弃物利用及纯天然类吸附剂(经济环保、性能较差)。葡甲胺类硼吸附剂具有以下几点优势而受到广泛的关注与应用：(1)多个羟基能与硼发生螯合反应，吸附速率快，且不易受其他粒子或基团干扰；(2)胺基能将葡甲胺引入到基体材料上，形成的吸附剂具有一定的形态结构和机械性能；(3)生产的叔胺基团能捕捉氢离子促进剂螯合吸附反应进行；(4)脱附工艺简单(稀酸洗脱即可)且能够多次反复使用。但据目前的文献报道及实际生产情况，葡甲胺类硼吸附剂具有以下几点不足之处：

(1)以聚苯乙稀类交联骨架为基体的纯有机类吸附剂吸附容量大，但疏水性强，在水溶液中难以快速润湿，从而使扩散传质效果变差，吸附速率低。此外有机骨架树脂难降解，环境友好性差。

(2)以亲水性聚合物骨架为基体的弱碱离子交换树脂，吸附速率比聚苯乙稀基体类提高了2.5倍，但价格较高，依然存在基体机械强度差、挤压易破碎，高温不稳定易溶胀收缩等缺陷，实用性受限。

(3)以硅胶为基体的有机-无机杂化硼吸附剂制备时由于葡甲胺具有碱性，直接将葡甲胺负载到硅胶基体表面时，极易造成基体的溶解。此外，硅胶基均利用正硅酸乙酯水解得到，基体粒径太小且造价昂贵。

目前以无纺玄武岩纤维为基体的功能材料屡见不鲜，其是由玄武岩高温熔融后拉制而成的无机纤维，主要成分为SiO₂，即具有高强度机械性能，又能够耐高低温、耐酸碱、抗氧化。同时亲润性好、绿色无污染、价格低廉。

发明内容

针对葡甲胺类硼吸附剂存在的问题，提出以无纺玄武岩纤维为基体材料制备杂化硼吸附剂，具有适用范围广、吸附速率高、价格低廉、机械强度高、无二次污染、可循环再生且环境友好等特点。

本发明提供一种用于盐湖提硼的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂的制备方法，其特征在于，以葡甲胺为螯合材料，通过硅烷偶联剂的偶联作用，接枝于无纺玄武岩纤维表面，制备具有硼特效螯合吸附作用的无纺玄武岩纤维基硼螯合吸附剂。