鋰因其優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，被認(rèn)為是“推動(dòng)世界進(jìn)步的能源金屬”，隨著新能源、冶金等行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)鋰的需求量逐年攀升。然而地殼中鋰的含量?jī)H為0.0065%左右，約80%的鋰資源蘊(yùn)含于鹽湖鹵水中。

鹽湖鹵水成分復(fù)雜，含有鋰、鈉、鎂、鈣等金屬元素以及硅、硼、硫、氯、溴等非金屬元素。

在提鋰過程中，由于硼元素在鹵水中以硼酸或硼酸鹽形式存在，硼酸或硼酸鹽在水中均有較大的溶解度，很難將鹵水中的硼元素降到較低的水平，給鋰鹽產(chǎn)品的后續(xù)提純或后續(xù)加工帶來了較大的工藝難度。

目前常用的且具有一定效果的除硼方法有沉淀法、吸附法、膜分離法、離子交換樹脂法等。

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沉淀法

沉淀法除硼的原理是利用沉淀劑將溶液中的硼轉(zhuǎn)為難溶的硼酸鹽沉淀或溶解度低的硼酸，該法可分為加堿沉淀法和加酸沉淀法。

加堿沉淀法是在弱堿性的條件下，溶液中的硼與金屬氧化物反應(yīng)生成難溶的硼酸鹽沉淀；加酸沉淀法的主要原理是利用硼酸在無機(jī)酸中溶解度小的特點(diǎn)，通過添加鹽酸或硫酸形成硼酸沉淀的方法分離粗硼酸。

沉淀法具有工藝成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小、周期短等特點(diǎn)，但是需要消耗大量的沉淀劑，并調(diào)節(jié)pH值至堿性，而目由于沉淀不完全或沉淀吸附作用使得分離不完全，致使硼的去除率較低，為了提高硼的去除率，通常將該方法作為前期處理與其它除硼方法聯(lián)合使用。

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吸附法

硼是缺電子原子，容易形成多中心鍵。吸附法是利用硼的缺電子特性及易于被吸附劑吸附的特點(diǎn)，通過吸附在吸附劑表面上去除溶液中的硼。

此種方法由于吸附劑產(chǎn)量大，具有成本低廉、材料易于獲取的優(yōu)點(diǎn)，但是再生比較耗時(shí)，長期使用會(huì)因吸附容量降低而影響最終效果。

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膜分離法

膜分離法以選擇性半透膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩側(cè)施加推動(dòng)力(如濃度差、壓力差、電位差等)使原料組分選擇性地通過半透膜，從而達(dá)到分離的目的，包括反滲透、正滲透、納濾和電滲析法等。

其中應(yīng)用較多的是反滲透法，其原理是在濃度較高的一測(cè)施加外力，通過半透膜的選擇透過性，滲透到低濃度區(qū)，從而分離水溶液中的硼。

此法的除硼操作簡(jiǎn)單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但效果受溶液PH值、操作壓力、膜的種類的影響較大，且消耗大，維護(hù)費(fèi)用高。

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離子交換樹脂法

離子交換樹脂是通過在具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架上導(dǎo)入不同類型的功能活性基團(tuán)而制成。其除硼的原理是其中的多羥基官能團(tuán)與四羥基合硼酸根離子[B(OH)4]的絡(luò)合反應(yīng)(堿性多羥基官能團(tuán)與[B(OH)4]-的絡(luò)合或酸性多羥基官能團(tuán)與 H3BO3的絡(luò)合)和樹脂對(duì)硼的吸附作用來達(dá)到除硼的目的。

硼酸溶解過程

因?yàn)榕鹚峥梢院投嗔u基絡(luò)合，同時(shí)釋放出來的氫離子可以被胺基中和，所以硼選擇吸附樹脂的有效部分是含有胺基的多羥基化合物。

Tulsimer ?CH-99樹脂是一款骨架為一種苯乙烯和二乙烯苯交聯(lián)的樹脂，具有與硼能夠生成絡(luò)合物的功能基團(tuán)多羥基胺（Polyhydroxy amine），這種化學(xué)結(jié)構(gòu)在官能團(tuán)中具有多羥基部分與硼之間生成絡(luò)合陰離子，其胺基部分作為陰離子交換基捕捉生成的絡(luò)合陰離子，從而選擇吸附硼離子。

CH-99樹脂的優(yōu)點(diǎn)是可以在較大的PH 范圍內(nèi)甚至有其他離子存在的溶液中有效的去除硼以及硼鹽，而不受大量共存鹽類的影響，其反應(yīng)對(duì)pH值很敏感，絡(luò)合離子只有在中性或堿性溶液里才能生成，在酸性溶液里絡(luò)合離子分解。

離子交換樹脂法適合低濃度硼的去除，可聯(lián)合其它除硼方法，達(dá)到深度除硼的效果。由于離子交換樹脂高選擇和高吸附的性能特點(diǎn)，離子交換樹脂除硼法現(xiàn)已成為除硼領(lǐng)域應(yīng)用較多的熱點(diǎn)工藝。

CH-99除硼應(yīng)用案例

某環(huán)?？萍脊境痦?xiàng)目中，利用葡萄糖羥基官能團(tuán)選擇性吸附硼酸鹽的原理來去除溴化鋰溶液中的硼。入水硼含量是23mg/l，處理水量為1t/h，出水做到了1mg/l。