本书围绕卤水综合开发利用工艺流程特点，采用环境友好的离子交换法分离、富集罗布泊老卤卤水中的硼，开展系列研究：首先，以吸附量、选择性等为标准，从备选树脂中筛选出适用于盐湖卤水高镁低硼弱酸性体系的最佳树脂，明确静态吸附影响因素；其次，通过静态吸附实验验证该树脂处理实际卤水的可行性，确定最佳工艺条件，同时优化解吸液选择与解吸条件；然后，从热力学、动力学角度研究树脂吸附行为，建立动力学模型、推测机理并计算相关参数；接着，通过动态吸附法优化工艺条件，开展实验室扩大实验验证可行性并考察树脂重复利用性能；最后，以实验室数据为基础建立中试实验厂，进一步优化流程参数、获取工程数据，计算成本，为离子交换法卤水提硼产业化提供技术与参数支撑。
本书可供从事盐湖资源开发与生产、化学工程与工艺（盐化工方向）及其相关行业工程技术人员阅读参考。

第1章 硼及其化合物1
1.1 硼及其化合物的性质和用途 2
1.2 硼资源分布及其开发利用现状 3
1.2.1 硼资源的分布 3
1.2.2 硼资源开发利用现状 5
1.2.3 盐湖硼资源开发利用现状 6
1.3 硼的危害 8
1.3.1 硼对盐湖卤水资源综合利用的危害 8
1.3.2 硼对动物、人体的危害 8
1.3.3 硼对农作物的危害 8
1.4 硼在水溶液中的存在形式 9
1.5 从盐湖卤水中提取、去除硼的主要方法 10
1.5.1 酸化结晶法 10
1.5.2 溶剂萃取法 11
1.5.3 化学沉淀法 11
1.5.4 分级结晶法 12
1.5.5 吸附法 12
1.5.6 反渗透膜法 13
1.5.7 电混凝法 13
1.5.8 电渗析法 13
1.6 树脂吸附法吸附硼的研究历史与现状 14

第2章 离子交换树脂的筛选17
2.1 引言 18
2.2 实验部分 18
2.2.1 实验原料、药品及设备 18
2.2.2 实验方法 20
2.3 结果与讨论 23
2.3.1 各种离子交换树脂对纯硼酸溶液中硼的静态吸附研究 23
2.3.2 模拟卤水溶液中各种离子交换树脂对硼的静态吸附研究 30
2.3.3 树脂的水洗实验研究 31
2.3.4 静态解吸实验研究 32
2.3.5 树脂的稳定性能 33
2.3.6 树脂的SEM 分析 35
2.4 本章小结 36

第3章 XSC-700 树脂对卤水中硼的静态吸附37
3.1 引言 38
3.2 实验部分 38
3.2.1 实验原料、药品及设备 38
3.2.2 实验工艺流程 39
3.2.3 实验方法 40
3.3 结果与讨论 42
3.3.1 树脂吸附性能的研究 42
3.3.2 树脂吸附后的水洗（水洗1） 55
3.3.3 树脂解吸性能的研究 56
3.3.4 树脂解吸后的水洗（水洗2） 59
3.3.5 树脂转型性能的研究 59
3.3.6 树脂转型后的水洗（水洗3） 63
3.3.7 树脂吸附前后的红外光谱分析 64
3.4 本章小结 64

第4章 XSC-700 树脂对卤水中硼的吸附动力学与热力学研究66
4.1 引言 67
4.2 吸附动力学与热力学研究理论基础 67
4.2.1 吸附动力学研究的主要模式 67
4.2.2 等温吸附模型 69
4.2.3 反应速率常数、反应活化能及吸附过程的热力学参数ΔH、ΔG、ΔS 70
4.3 结果与讨论 71
4.3.1 树脂的静态吸附动力学研究结果与分析 71
4.3.2 吸附过程热力学分析 79
4.4 本章小结 83

第5章 XSC-700 树脂对卤水中硼的动态吸附84
5.1 引言 85
5.2 实验部分 85
5.2.1 实验原料、药品、设备及动态吸附实验装置示意图 85
5.2.2 实验方法 85
5.3 结果与讨论 89
5.3.1 离子交换树脂对卤水中硼的动态吸附 89
5.3.2 吸附后的水洗（水洗1） 95
5.3.3 离子交换树脂对卤水中硼的动态解吸 97
5.3.4 解吸后的水洗（水洗2） 99
5.3.5 树脂转型性能研究 99
5.3.6 转型后的水洗（水洗3） 101
5.3.7 实验室扩大实验研究 101
5.4 本章小结 110

第6章 XSC-700 树脂对卤水中硼的吸附中试实验112
6.1 引言 113
6.2 实验部分 113
6.2.1 中试实验仪器设备及吸附连接装置示意图 113
6.2.2 中试实验工艺流程 116
6.2.3 中试工艺现场简介 116
6.3 结果与讨论 118
6.3.1 中试实验操作条件 118
6.3.2 树脂的循环使用性能研究 122
6.3.3 硼酸的制备 124
6.3.4 树脂寿命判断 125
6.3.5 生产硼酸的成本及效益分析 126
6.4 本章小结 129

后记131

参考文献134

硼及其化合物在众多领域都有着不可或缺的重要应用，从高端材料制造到化工生产，从电子工业到医药领域，硼的身影无处不在。然而，随着我国硼镁石资源的逐渐枯竭，寻找新的硼资源以满足日益增长的市场需求，已成为当务之急。我国丰富的盐湖卤水硼资源，宛如一座尚未充分开发的宝藏，不仅具有巨大的经济价值，而且在卤水中回收镁制备高品质镁质化工产品时，硼的存在被视为有害杂质，需要被分离出去。倘若能在分离过程中实现硼的富集，那将是一举多得，既能解决硼资源短缺问题，又能提高卤水资源的综合利用效率，实现经济与环境效益的双赢。
本书聚焦于离子交换法从盐湖卤水中分离富集硼这个课题，旨在深入探索并系统总结相关技术与研究成果，为硼资源的高效开发提供科学依据和技术支撑。
在研究过程中，首先对多种树脂如D403、D564、XSC-700等，在模拟卤水溶液中对硼的吸附性、解吸性、选择性以及稳定性等关键性能进行了细致入微的研究。研究结果令人振奋，XSC-700树脂脱颖而出，展现出卓越的吸附能力、选择性以及良好的机械、化学、热稳定性，在适宜条件下对硼的最大吸附量可达6.16mg/mL，且吸附后的水洗过程能有效分离硼与其他离子，为后续硼酸的制备奠定了坚实基础。
进一步地，采用静态吸附法，将XSC-700树脂应用于罗布泊盐湖卤水，深入考察其对硼离子的吸附、解吸、转型等性能。结果表明，XSC-700树脂能够完美适应原料卤水的性质，以简洁高效的工艺流程，实现硼的高效提取，且不带入二次污染，充分体现了其在实际应用中的巨大潜力。
动态吸附法的研究更是将XSC-700树脂的应用推向了实际生产的前沿。笔者详细考察了溶液中硼离子浓度、流速、树脂体积等因素对穿透曲线的影响，确定了树脂动态吸附硼的适宜条件，以及与之匹配的动态解吸和转型条件。实验室扩大循环实验结果充分证明了XSC-700树脂在扩大生产中具有出色的循环工作性能，无论是吸附率还是解吸率都能保持在较高水平，且转型处理对树脂性能的提升效果显著，为后续的中试乃至工业化生产积累了宝贵经验。
最终，根据实验室扩大实验的结果，确定了中试的工艺参数，并开展了中试实验循环实验。实验结果再次印证了树脂的稳定性和循环性能，无论是未转型还是转型后的树脂，其吸附率和解吸率均能保持稳定，且转型后的树脂在水洗过程中硼的水洗率更低，与实验室扩大实验结果高度一致。解吸液经过蒸发浓缩得到的硼酸，经XRD图谱和ICP测试确认，产品结晶度好、纯度高，而新旧树脂的IR图对比显示，树脂官能团结构稳定，吸附量和含水量变化不大，表明树脂可循环多次使用，这无疑为硼资源的可持续开发带来了曙光。
本书的撰写凝聚了众多科研人员的心血与智慧，在研究过程中克服了重重困难，不断探索创新，力求为硼资源的开发提供一套完整、高效、可行的技术方案。期望通过本书的出版，能够吸引更多的科研力量和产业界关注盐湖卤水硼资源的开发，共同推动硼产业的可持续发展，为我国的资源战略安全和经济建设贡献一份力量。在未来的道路上，将继续致力于相关技术的优化与创新，不断探索硼资源开发的新途径和新方法，为实现硼资源的高效利用和综合利用目标不懈努力。
在本书的撰写过程中，中南大学的陈白珍教授、石西昌教授和陈亚副教授提出了很多宝贵的意见，谨致以诚挚的谢意。本书的出版得益于长沙师范学院提供的良好工作条件，以及湖南金凯循环科技股份有限公司的资助，在此一并表示衷心感谢。
限于作者的学识与能力，书中可能存在诸多不足，恳请各位专家和读者不吝批评指正。

著者
2025年6月