本研究的主要目的是制备吸附性能优良的硼吸附剂,以分离提取卤水中的硼。针对这一目标,设计制备了多种硼吸附剂,并对吸附性能和吸附机理进行了深入研究。　　 1.制备了Fe3O4磁性粒子、二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(TSPA)表面修饰的磁性粒子(Fe3O4-TSPA)及絮凝剂1010f(丙烯酰胺、丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐、丙烯酸钠三元共聚物)表面修饰的磁性粒子(Fe3O4-1010f),对制得的这三种磁性粒子进行了表征,对比研究了三种粒子在溶液中对硼的吸附。Fe3O4、Fe3O4-TSPA和Fe3O4-1010f粒子的PZC(point ofzero charge)值分别为6.5、8.5和7.5,三种粒子均在近中性条件下吸附效果最好,碱性条件下最差,离子强度的增加使吸附量降低。在组成相同的溶液中,三种粒子吸附量由大到小的顺序均为Fe3O4-TSPA>Fe3O4-1010f>Fe3O4。　　 2.以TSPA、TSPA和正硅酸乙酯(TEOS)混合、3-胺丙基三乙氧基硅(APTES)和TEOS混合作为前驱物制备了含有甘露醇和不含甘露醇的六种凝胶吸附剂,并对其进行了表征。分别用水洗凝胶和酸洗凝胶对三个不同起始pH值的水溶液中的硼进行了吸附比较实验,由APTES和TEOS混合作为前驱物所得凝胶的吸附量最高,加入甘露醇与未加甘露醇的凝胶对水溶液中硼的吸附量接近。酸化后,凝胶的吸附量有所增加。　　 选择由TEOS和TSPA作为前驱物所得凝胶对溶液中的硼进行了吸附动力学和热力学实验,凝胶对硼的平衡吸附量随着起始硼浓度和溶液离子强度的增加而增大,随着温度的升高而减小,溶液pH值在6-8时,吸附量最高。　　 3.以N-甲基葡萄糖胺(MG)为官能团化合物,与有机硅)γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)在溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中反应得到了凝胶前驱物W。然后,以前驱物W、GPTMS和正硅酸乙酯(TEOS)反应制备了杂化凝胶吸附剂。对比研究了所得凝胶吸附剂与市售D564树脂对水溶液中硼吸附性能的差异。吸附动力学研究结果表明,D564和凝胶吸附剂的吸附动力学数据均可以用准二级动力学方程描述,二级动力学常数随着温度的升高而增大。两种吸附剂的平衡吸附量均随着起始硼浓度的增加而增大,随着温度的升高而减小。在溶液的pH值为4-9时,两者的吸附量最高。溶液的离子强度对吸附动力学和热力学均有影响,对凝胶的影响尤其明显。树脂和凝胶的吸附等温线均为H2型,表明二者对硼的吸附均为化学吸附,主要作用力为络合作用。D564树脂和杂化凝胶吸附剂的吸附量分别可达1.59和1.18 mmol·g-1。脱附实验结果表明,树脂和凝胶的脱附速率均较快,可以在5小时内达到脱附平衡。由循环吸附5次的吸附量比较可见,两者的循环使用性能均较好,吸附量的降低不大。　　 4.由N-甲基葡萄糖胺(MG)和三甲氧基硅烷(GPTMS)在不同溶剂(N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮)中合成了两种前驱物,用这些前驱物和二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(TSPA)制备了含有硼选择性络合基团的杂化凝胶吸附剂,研究了溶胶和凝胶组成对水溶液中硼吸附的影响,并与D564树脂进行了对比。研究结果表明,溶胶和凝胶组成对吸附量的影响十分明显,吸附量随凝胶中多羟基官能团含量的增加而增大。　　 选择吸附量高的凝胶吸附剂与D564树脂的吸附性能进行了详细的对比,考察了起始硼浓度、溶液pH值和溶液离子强度对吸附的影响。实验结果表明,在溶液的pH值为8左右时,吸附剂的吸附量最高；凝胶对溶液中硼的吸附量随着溶液离子强度的增加而减小,MgCl2的影响尤为明显。该凝胶对水溶液中硼的吸附量可达2.08 mmol·g-1,而D564树脂在相同条件下的吸附量为1.59 mmol·g-1。两种吸附剂循环使用性能的研究结果表明,循环使用14次后,两种吸附剂均保持了较高的吸附量,表明两种吸附剂均具有较好的循环使用性能。　　 5.吸附机理的综合研究结果表明,如果仅仅利用静电作用、氢键和疏水作用,硼吸附剂的吸附容量很低,为使吸附剂具有较高的吸附容量,必须利用络合机理。吸附机理的综合研究结果对于指导硼吸附剂的设计制备,以及硼的吸附和脱附过程具有重要意义。