一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽及其製備方法和應用的製作方法
2023-09-16 21:56:20 2
一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種硫化物重金屬螯合捕集劑及其製備方法和應用。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑為具有式Ⅰ結構的六硫代胍基甲酸，或其水溶性鹽。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法是，鹽酸胍或者硝酸胍的水溶液與過量鹼反應生成游離胍，然後在適量磷酸鹽的作用下，與二硫化碳反應，得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鹽，再加入適量酸中和後，即可得到六硫代胍基甲酸。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑可應用於水體中重金屬離子的去除或捕集，通過螯合作用，與水體中重金屬離子形成的具有網絡狀結構的重金屬硫化物沉澱，能提高螯合物的相對分子質量，縮短沉降時間，增加與重金屬所形成的螯合物的穩定性。----Ⅰ
【專利說明】一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於重金屬離子的去除、淨化或捕集【技術領域】，具體說是一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽，它們的製備方法及其在水處理中的應用。
【背景技術】
[0002]重金屬是指比重大於或等於5.0的金屬，如銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉻(Cr)、汞(Hg)、鎘(Cd)等，砷(As)由於其化學性質和環境行為與重金屬多有相似之處，故也列入重金屬中。上述重金屬離子以多種物理和化學形態存在於水環境之中，並在環境中產生遷移和積累，具有性質穩定、富集係數高、毒副作用較長等特點。若不得到妥善處理，過量重金屬對自然環境、生態系統及人體健康造成危害，從而影響到食品安全、生物安全和生態安全等較多領域。水體中重金屬汙染也是造成生物體內重金屬含量過量的最主要途徑。
[0003]重金屬廢水的處理目前以成本較低、技術較成熟的化學法為主，常用的是中和沉澱法，即在含重金屬的廢水中加入鹼性化學物質進行中和反應，使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離。該方法需要精確調節PH值，以保證最佳去除效果。但廢水中常常有多種重金屬共存，當廢水中含有Zn、Pb，Sn、Al等兩性金屬時，pH值偏高，可能使產生的氫氧化物沉澱再溶解，需要改變不同的PH值，進行多級沉澱處理。中和沉澱後，廢水中PH值高，上層清液必須泵入中和 池，加酸中和處理後才可排放，處理步驟較為繁瑣。
[0004]硫化物沉澱法是加入硫化鈉使廢水中重金屬離子生成硫化物沉澱除去的方法。與中和沉澱法相比，重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，而且反應的pH值在7~9之間，處理後的廢水一般不用中和。但是硫化物沉澱物顆粒小，沉澱時間太長，易形成膠體，降低重金屬離子去除效果，而且硫化物沉澱劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產生二次汙染。
[0005]二硫代氨基甲酸及其衍生物，或是它們的鉀鹽、鈉鹽等，具有較強的絡合配位能力，可直接沉澱或絡合重金屬離子，以及各種形態共存的重金屬離子(曹陽、黃娟、紀曉紅等，二硫代氨基甲酸鹽重金屬捕集劑對廢水中鎘捕集的研究[J].武漢工程大學學報，2011，33(5):38-40.)。以二甲基二硫代氨基甲酸為例，當二硫代氨基甲酸鹽與某一金屬離子螯合時，均通過其結構中的2個硫原子形成四元環:
【權利要求】
1.一種具有式I結構的硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸，
2.根據權利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑，其特徵在於，所述的水溶性鹽為鈉鹽或鉀鹽。
3.權利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，鹽酸胍或者硝酸胍的水溶液與過量鹼反應生成游離胍，在適量磷酸鹽的作用下，與二硫化碳反應，得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鹽，再加入適量酸中和後，即可得到六硫代胍基甲酸。
4.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的鹼為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的磷酸鹽為磷酸鉀或磷酸鈉。
6.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的鹼與鹽酸胍或硝酸胍的物質的量的比為4: f 5:1。
7.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的二硫化碳與鹽酸胍或硝酸胍的物質的量的比為3: f 4:1。
8.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的方法中，與二硫化碳的反應溫度和反應時間為40°C恆溫攪拌反應2~3小時。
9.根據權利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的製備方法，其特徵在於，所述的方法具體步驟是，將水、氫氧化鈉或氫氧化鉀、磷酸鉀或磷酸鈉固體加入到反應器中，攪拌溶解，然後加入鹽酸胍或硝酸胍，氫氧化鈉或氫氧化鉀與鹽酸胍或硝酸胍的物質的量的比為4: f 5:1，在10°C以下攪拌15分鐘；然後緩慢滴加二硫化碳-丙酮混合溶液，二硫化碳與鹽酸胍或硝酸胍的物質的量的比為3: f 4:1，滴加時控制滴加速度，使溫度維持在10°C以下；二硫化碳滴加完畢後，升溫至40°C恆溫攪拌反應2~3小時；得到棕紅色液體，冷卻、結晶並過濾，取濾液分別用丙酮和乙醇萃取，產物烘乾至恆重，可得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鈉鹽或鉀鹽；繼續加入適量鹽酸中和，即可得到六硫代胍基甲酸。
10.權利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑在水體中重金屬離子的去除或捕集中的應用。
【文檔編號】C02F1/64GK103601660SQ201310516300
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】王風賀, 郝昊天, 雷武, 夏明珠, 王風雲, 姚宇昂, 黃澍, 史均清 申請人:南京師範大學