造粒的氮掺杂碳纳米管基吸附剂对卤水中硼的吸附行为与机理

作     者：崔香梅 李可昕 董明哲 潘彤彤 李旭日 叶秀深 罗清龙 CUI Xiangmei;LI Kexin;DONG Mingzhe;PAN Tongtong;LI Xuri;YE Xiushen;LUO Qinglong

作者机构：青海大学化工学院青海西宁810016 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁810008 青海省盐湖资源化学重点实验室青海西宁810008 

出 版 物：《盐湖研究》 (Journal of Salt Lake Research)

年 卷 期：2024年第32卷第4期

页      面：52-58页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：青海省应用基础研究计划项目(2019-ZJ-7044) 青海省“昆仑英才·高端创新创业人才”计划 

主　　题：盐湖卤水 吸附法 碳纳米管 硼 聚丙烯腈 

摘      要：盐湖卤水中硼资源丰富,存在形式复杂多样,分离和回收硼的意义重大。基于N掺杂强静电与多羟基协同作用能够有效提高硼阴离子的分离机制,设计以水合肼为N源,多羟基的一维纳米材料碳纳米管(CNTs)为多羟基络合基,采用简单的一锅水热法合成了N掺杂的碳纳米管硼吸附材料(N-CNTs)。此外,以改性的聚丙烯腈为造粒剂,经造粒后,最大硼吸附容量为20.45 mg/g,特别在低浓度硼的分离中表现出优异的性能,这使N-CNTs成为硼的高效吸附材料。吸附机理为一维碳纳米管和改性聚丙烯腈的高比表面积上多羟基与N掺杂位置发生强静电协同增强络合吸附。硼吸附过程符合朗格缪尔吸附等温模型和准二阶动力学模型,在高浓盐多离子溶液中表现出优异的选择性硼吸附性能。该吸附剂在东台吉乃尔盐湖卤水中硼的吸附容量达18.92±1 mg/g,该技术在盐湖卤水及水处理行业具有较高的应用潜力。