一種廣譜型重金屬捕集劑製備方法
2023-07-01 14:36:11 1
專利名稱：一種廣譜型重金屬捕集劑製備方法
技術領域：
本發明涉及一種廣譜型重金屬捕集劑及製備方法，具體應用於重金屬廢水中重金屬離子的去除，捕集以及淨化領域。
背景技術：
近年來，隨著電子，電鍍，採礦，冶煉，皮革，化工等現代工業的飛速發展，重金屬廢水的排放量逐年增加，且廢水成分更加複雜，使得重金屬廢水的處理難度增加。另一方面， 國家對重金屬廢水的排放要求越來越嚴格，2011年2月，國務院正式批覆《重金屬汙染綜合防治「十二五」規劃》作為我國的第一個「十二五」專項規劃，對汞，鉻，鎘，鉛，砷等重金屬實行總量控制。因此，開發新的重金屬廢水處理技術有著重大的意義重金屬廢水處理技術面臨前新的挑戰。重金屬捕集劑一方面能克服傳統方法的缺點和不足，另一方面也能滿足更加嚴格的排放要求，在低濃度重金屬廢水處理領域作用日益明顯，因此有著良好的市場應用前景。 由於DTC類重金屬捕集劑對重金屬有較強的螯合作用，捕集重金屬後形成穩定的沉澱物， 無二次汙染，而且其合成條件溫和，操作簡單，因此成為目前市場上應用最廣泛的重捕劑種類。目前國內市場上的DTC類重金屬捕集劑主要有兩種高分子螯合樹脂DTCR和小分子DTC沉澱劑。前者有一定的絮凝作用，但高分子鏈的空間位阻使其與重金屬離子的結合能力和沉澱效率降低，後者存在的問題是沉澱顆粒太小，使用過程中需加入一定的絮凝劑。 因此許多的研究者都致力於提高DTC類重金屬捕集劑的處理效果。公開號為CN1323747A 的發明專利公開了一種高分子重金屬捕集沉澱劑，其生產過程是先用去除陽離子的水溶解鹼，控制溫度為60-80 V，逐漸加入氨基化合物，攪拌0. 5-lh，然後將烷基化合物由高位槽往反應釜內慢慢加入，攪拌l_2h，用冷卻水控制反應溫度為50-80°C，然後將硫化物慢慢滴入反應釜內，在20-40°C條件下攪拌3-證。公開號為CN 101857^6A的發明專利公開了一種乙二胺基重金屬螯合劑及其製備方法，將乙二胺與有機溶劑在反應器中混合，然後將鹼與乙二胺反應，然後緩慢加入二硫化碳，反應完成後加入抗氧化劑，繼續反應l_3h，過濾，濾餅經真空乾燥，得到白色或黃色的固體粉末，即得。這些重捕劑雖然對原有的產品進行了改進，但是合成法操作較複雜，生成的產物的純度不是很高。「重金屬捕集劑的合成與應用研究」(《化學與生物工程》2009年3月第沈卷第3期，修莎、周勤、林冰等)修莎等人合成了一種小分子沉澱劑，在處理重金屬廢水的過程中需加入PAM助凝，而且在酸性環境中對重金屬離子的去除效果不理想。
發明內容
基於上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種絮凝能力強、製備操作簡單的廣譜型重金屬捕集劑及其製備方法，該重捕劑可以同時去除銅、鎳、鋅等多種重金屬離子，本發明所提供的製備方法克服現有技術中螯合劑的生產工藝複雜，絮凝作用差等問題。
一種廣譜型重金屬捕集劑，其主要有效成分的結構式為一種廣譜型重金屬捕集劑的製備方法，包括以下步驟1)將無水哌嗪溶解於去離子水中，配成質量濃度為8% -15%的溶液，再按照哌嗪與鹼的摩爾比為1 2 1 3的比例加入氫氧化鈉固體，進一步溶解製得混合溶液。2)當步驟1)製得的混合溶液的溫度降到25°C以下時，按照二硫化碳與哌嗪的摩爾比為1 2 1 3的比例將二硫化碳逐滴滴入，與上述混合液充分反應，滴加時間優選控制在20-40分鐘。3)將步驟幻製得的溶液在室溫條件下繼續恆溫反應2 2.證後得到淺黃色透明溶液，即為上述廣譜型重金屬捕集劑。本發明的廣譜型重金屬捕集劑的製備方法具有以下的優勢1、以環形胺哌嗪為原料，製備條件較溫和，所得產品與重金屬的螯合產物更易於沉降，固液分離效果好；2、合成工藝簡單，使用水作為溶劑，比有機溶劑環保；成本低，不用提純和分離，易於大規模生產。3、本發明製得的廣譜型重金屬捕集劑能與重金屬離子形成配位超分子化合物，與其他重金屬捕集劑比較，它的直線型結構更多，而枝狀結構減少，從而保證了產品的穩定性。4、本發明製得的廣譜型重金屬捕集劑中由於環狀結構的氮原子的存在，使得該螯合劑中氨基只以仲胺形式存在，從而保證了產品的純度。5、本發明製得的廣譜型重金屬捕集劑在應用過程中，與重金屬形成較大沉澱顆粒，絮體密實，沉降快，可以單獨使用，在相同的重捕劑用量條件下，本重捕劑的處理效果要好於普通的廣譜型重捕劑。
圖1為本發明實施例1製得的廣譜型重金屬捕集劑的紅外圖譜。
具體實施例方式實施例一將8. 6g無水哌嗪溶解於90g水中，完全溶解後加入8g固體氫氧化鈉，待其溶解並冷卻後倒入四口圓底燒瓶中，在25°C以下將15. 2g 二硫化碳從滴液漏鬥中逐滴滴入，滴加過程約持續半小時，滴加完畢後在室溫繼續反應2h，得到淺黃色的透明溶液即為廣譜型重金屬捕集劑。取少量產品進行紅外表徵，如附圖1所示，其中在3觀2. 82 3444. 90cm-l出現的吸收寬譜帶是N-H的伸縮振動峰，在1461. 78和1419. 31cm-l處出現的強吸收峰是N-C = S 的特徵伸縮振動的吸收峰，在1209. 88cm-l處出現的強吸收峰是C = S的特徵伸縮振動的吸收峰，在1004. 86cm-l處出現的強吸收峰是C-S的特徵伸縮振動的吸收峰。充分表明重
金屬捕集劑中含有二硫代氨基甲酸基團。分別用無水硫酸銅、硫酸鎳、氯化鋅、硫酸鉻配置模擬的游離態金屬離子的重金屬廢水，試樣的初始濃度約為5mg/L，試樣溶液的pH值分別為5. 47，6. 87，5. 90，4. 30，在不調節PH值，不添加任何絮凝劑的情況下加入不同化學計量比的重金屬捕集劑，在磁力攪拌器上攪拌15min後用0. 22um的微孔濾膜過濾，測定濾液中殘留的重金屬離子的濃度。並在同樣的實驗條件下與市售的兩種重金屬捕集劑進行了比較。本發明中的重金屬捕集加入後， 分別與四種重金屬形成棕紅色，淺黃色，白色，綠色的沉澱物，當重金屬捕集劑的實際投加量為理論投加量的1. 0，1. 0，1. 2，2. 0倍時，重金屬離子的殘留濃度如下表所示
權利要求
1.一種廣譜型重金屬捕集劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟1)將無水哌嗪溶解於去離子水中配成哌嗪溶液，待完全溶解後按鹼與哌嗪摩爾比為 1 2 1 3的比例加入固體鹼，進一步溶解製得混合溶液；2)待混合溶液的溫度降至25°C以下時，再按照哌嗪與二硫化碳的摩爾比為1 2 13的比例將二硫化碳緩慢滴入；3)二硫化碳滴加完畢後在室溫條件下繼續反應2 2. 5h，所得淺黃色的透明液體即為所述的廣譜型重金屬捕集劑。
2.根據權利要求1所述的廣譜型重金屬捕集劑的製備方法，其特徵在於所述的哌嗪的濃度為8-15%。
3.根據權利要求1所述的廣譜型重金屬捕集劑的製備方法，其特徵在於所述的二硫化碳的滴加時間為20-40分鐘。
4.一種利用如權利要求1所述的製備方法製備得到的廣譜型重金屬捕集劑。
全文摘要
本發明公開了一種廣譜型重金屬捕集劑，其主要有效成分為哌嗪基二硫代氨基甲酸鈉，本發明開公開了上述重金屬捕集劑的製備方法將無水哌嗪、氫氧化鈉、二硫化碳按比例進行反應，恆溫2～2.5h後得到淺黃色液體狀重金屬捕集劑。本發明製備方法簡單安全，製得的重金屬捕集劑在不添加任何絮凝劑、不調節廢水的pH值的條件下，對常見的游離態和絡合態重金屬均有較好的捕集效果，屬於廣譜型的重金屬捕集劑，和其他類似藥劑相比，具有合成條件溫和，生產工藝簡單，生產成本低廉，絡合能力強等優點。
文檔編號C02F101/20GK102432089SQ20111036011
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者楊嶽平, 賴水秀, 高衝 申請人:浙江至美環境科技有限公司