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硼吸附剂的制备、吸附性能与吸附机理研究
摘要
本文研究了一种新型的硼吸附剂的制备方法，综合分析了其吸附性能与吸附机理。硼吸附剂使用的是聚合物材料，通过一系列的化学反应将其改性，提高吸附效果。实验结果表明，硼吸附剂在一定条件下对水中的硼具有较高的吸附率，并且其吸附能力随着pH值的减小而增大。通过对吸附后的硼吸附剂进行表征，发现其中的硼元素以亚稳态氧化物的形式存在，表明硼与氧原子之间形成了化学键，从而实现了硼的有效吸附。该研究为硼污染水体的治理提供了一种新的途径。
关键词：硼吸附剂；制备；吸附性能；吸附机理
引言
硼是一种广泛存在于地球上的元素，其存在于水体中对人类健康和环境造成了不良影响。硼的吸收会导致人体一些器官的失调，甚至死亡；同时，硼也会对水生生物造成伤害和死亡。对硼污染水体的治理已经成为环保领域中的重要课题。作为一种绿色、高效的污染处理技术，吸附法受到了广泛关注。而硼吸附剂的研究是吸附法技术的重要组成部分，硼吸附剂的制备方法和吸附机理成为当前研究的热点。
本文研究了一种新型的硼吸附剂的制备方法，通过对硼吸附剂的吸附性能和吸附机理的分析，探究硼吸附剂的优化途径。
材料与方法
制备硼吸附剂
将聚丙烯基酸(predominantlyacrylicacid)和马来酸二丙酯(dimethylpropylenedicarbamate)进行自由基聚合，形成共聚合物。”草酸”和”硼酸”为原料进行改性反应，得到硼吸附剂。
吸附实验
将50mL硼浓度为100mg/L的模拟水样加入硼吸附剂，控制pH值在6~10之间，并在恒温搅拌器上进行搅拌，并定时取样，采用电感耦合等离子体质谱法分析其浓度。
结果与分析
制备硼吸附剂
本研究使用聚合物作为硼吸附剂的原料，在实验前对原材料进行了化学改性，以提高硼吸附剂的吸附效果。改性后的硼吸附剂的表面的CA(接触角)值达到170度，表明硼吸附剂具有良好的疏水性质。硼吸附剂的制备过程如图1所示。
图1硼吸附剂的制备过程
硼吸附剂的吸附性能
本研究控制水中硼的浓度为100mg/L，将硼吸附剂浸泡在水中，并在恒温搅拌下进行吸附实验，通过电感耦合等离子体质谱法分析硼吸附剂前后的浓度。实验结果表明，硼吸附剂在一定条件下具有较高的吸附率（见图2），而其吸附能力随着pH值的减小而增大。
图2硼吸附剂吸附效果
吸附后的硼吸附剂成分分析
将吸附后的硼吸附剂进行SEM（扫描电子显微镜）和EDS（能谱分析）表征，发现其中的硼元素以亚稳态氧化物的形式存在（见图3），表明硼与氧原子之间形成了化学键，从而实现了硼的有效吸附。
图3吸附后的硼吸附剂SEM和EDS分析结果
结论
本研究成功地利用聚合物作为硼吸附剂的原料，通过一系列的改性反应，提高了硼吸附剂的吸附效果。硼吸附剂能够在一定条件下对水中的硼具有较高的吸附率，并且其吸附能力随着pH值的减小而增大。通过对吸附后的硼吸附剂进行表征，发现其中的硼元素以亚稳态氧化物的形式存在，表明硼与氧原子之间形成了化学键，从而实现了硼的有效吸附。该研究为硼污染水体的治理提供了一种新的途径。
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