离子交换树脂脱除淡化海水中微量硼的研究进展_时玥

第33卷EnvironmentalScience&Technology第33卷第12F期2010年12月Vol.33No.12FDec.2010离子交换树脂脱除淡化海水中微量硼的研究进展时玥，吴克宏（解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007）摘要：饮用含硼的水会对人体和动植物产生相当大的危害，因此海水淡化后的硼含量应越小越好，而离子交换是最适合脱除海水淡化后剩余微量硼的技术。文章总结了水中硼的存在形式，分析了离子交换适用于去除微量硼的原因及其脱硼原理，对比了几种吸附剂的脱硼效果及影响离子交换树脂脱硼的因素等，并对离子交换树脂的经济优势做了说明。关键词：脱硼;海水淡化;离子交换树脂中图分类号：X56;R123.6文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1003-6504.2010.12F.117文章编号：1003-6504(2010)12F-0450-03AdvancesinRemovalofTraceBoronbyIonExchangeResinfromDesalinationSeawaterSHIYue，WUKe-hong（PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210007,China）Abstract：Boronindrinkingwatercancausegreatadverseeffectsonhuman,animalsandplants,therefore,theboroninwaterafterdesalinationshouldbeaslowaspossible.Themethodofionexchangeissuitablefortheremovaloftraceboronfromdesalinationseawater.Inthispaper,themorphologyofboroninwaterwassummarized,thereasonandprincipleofboronremovalbyionexchangewasanalyzed,thentheboronadsorptioncapacitiesofthevariousadsorbentswerecompared,theparametersofinfluenceandeconomicadvantagesforboron-specificresinwereintroducedatlast.Keywords：boronremoval;desalinationseawater;ionexchangeresin收稿日期：2010-09-14作者简介：时玥（1984-），女，硕士研究生，主要从事净水方法研究，(电子信箱)yue.s.1984@hotmail.com。硼以硼酸或硼酸盐的形式广泛分布于自然环境中。海水中硼的平均含量为4.7mg/L，在意大利、塞浦路斯和希腊高达8mg/L，虽然目前反渗透海水淡化的除盐率已经达到99%以上，但其脱硼效果并不理想。研究表明，较高含量的硼所产生的毒性会影响到植物的生长和动物的发育[1]，另外硼在土壤中可以和重金属络合（例如Pb、Cd、Cu、Ni等），络合之后的物质毒性强于络合之前的物质，对土壤造成更大危害[2]，因此，以现技术淡化后的海水用于饮用和灌溉还存在着问题。世界卫生组织（WHO）和一些欧盟国家采用或者推荐饮用水中硼含量上限的标准为0.3mg/L，日本的标准低至0.2mg/L，GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》将硼的允许浓度值定为≤0.5mg/L。目前，有很多方法可以脱除水溶液中的硼。以活性炭、铁氧化物、镁氧化物、铝氧化物、粉煤灰和粘土作为吸附剂的吸附法仅可用在脱除浓缩硼溶液中的硼，而溶剂萃取、反渗透和电渗析已被证实可有效脱除低浓度硼，相比之下，离子交换技术是目前应用最广泛并被证明可以有效的脱除水溶液中的微量硼[3]。1离子交换法脱硼的原理水中的硼主要以硼酸(H3BO3)的形式存在，硼酸是一个一元弱酸，其解离常数为9.2，它在水中表现出来的弱酸性，并不是硼酸本身电离出H+所引起的，而是因OH-中氧的孤电子对填入B原子中空的P轨道，以配位键结合形成B(OH)4-，在水溶液中以SP3杂化轨道的四面体构型存在，这种酸离解方式也表明了硼化合物的缺电子特征，因此H3BO3为路易斯酸，呈平面三角形，SP2杂化。正因为硼具有以上结构特征，导致在常规反渗透海水脱硼中，硼酸能够和膜上的有效部分以氢键的形式结合，与碳酸或水以相同的方式扩散到离子浓度低的溶液中，使去除率仅为80%左右[4]，达不到安全标准，因此，在淡化后再添加微量硼脱除单元工艺是很有必要的。离子交换法脱硼的原理分别是以硼酸两种不同的化学性质为基础。第12F期吸附剂吸附能力（mmol蛐g）中性赤