一種新型重金屬捕集劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化工產品技術領域，具體說是一種新型重金屬捕集劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業經濟的發展，重金屬廢物來源日漸廣泛，涉及礦山、冶金、電鍍、機械、化 工、電子和儀表等諸多行業。因此，重金屬廢水成分也日趨復雜，廢水排放標準逐漸提高。目 前，我國大都采用傳統中和沉淀法處理重金屬廢水，但其存在依賴PH值程度高、易產生二 次污染等缺陷，其他的方法如膜分離、離子交換和吸附法等也存在諸多問題，從而限制了它 們的應用。
[0003] 綜上，鑒于現有技術的問題，當前國際上開展的有機重金屬捕集劑研宄則有效彌 補了上述諸多方法的缺陷，已在發達國家的重金屬廢水處理和焚燒飛灰重金屬固定方面得 到初步應用。該類方法采用高分子有機螯合劑與廢水中的多種金屬離子發生螯合反應，可 以生成穩定且不溶于水的金屬螯合物，具有沉淀物穩定性高、去除率高的特點，克服了傳統 化學處理法的不足，處理后水中的重金屬含量遠低于采用普通中和沉淀法處理的廢水中的 重金屬含量。
[0004] 二硫代氨基甲酸鹽（dithiocarbamate，DTC)是一種重要的有機螯合劑，其結構特 點為母體中胺基相連的碳與兩個硫原子形成多元環，可以與金屬產生極強的螯合作用，其 多種衍生物已被用于無機分析和重金屬捕集。按分子結構DTC類螯合劑大致可分為兩類： 一類是以高分子母體（如聚乙烯亞胺、淀粉等）接枝DTC基團的大分子量螯合劑；另一類 是小分子DTC螯合劑，以乙二胺等多乙烯多胺為母體。大分子量螯合劑的絮凝和沉降性能 較好，但由于母體成本較高，而某些大分子螯合劑還存在其中胺基相連緊密，易于導致相鄰 的DTC基團之間產生位阻效應，影響螯合效率；另一方面，某些螯合劑制備中首先要通過高 分子母體與小分子多胺接枝反應，從而導致制備步驟繁瑣，相應也提高了成本；小分子DTC 螯合劑與重金屬的螯合效率高，但所形成的絮體小，沉降捕集性能較差。合成分子量大小適 當且具有合理分子空間結構的螯合劑對螯合捕集效率和沉降性能會有較大改善。
【發明內容】
[0005] 針對現有DTC捕集劑存在的上述缺陷，本發明提供一種大分子DTC螯合樹脂捕集 劑的制備方法；該捕集劑分子量較大且可調，從而能夠形成所需的合適且穩定的絮體，具有 較高的螯合捕集效果。本發明通過聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得較大分子量、具有較高 螯合能力的DTC捕集劑，且該捕集劑分子量也可根據聚烯丙基胺分子量的大小進行相應的 調節，以滿足不同場合的要求。該捕集劑能與水中的Pb2+、Cd2+、Cu2+、Cr' Hg2+等重金屬離 子迅速反應，使之沉淀并分離，將重金屬高效地分離去除。
[0006] 為實現本發明的目的采取了如下技術方案：
[0007] -種重金屬捕集劑的制備方法，該捕集劑的制備方法包括如下步驟：在堿性條件 下，將聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得聚烯丙基二硫代氨基甲酸鹽，即所發明的新型重金 屬捕集劑。
[0008] -種新型重金屬捕集劑的結構式為：
[0009]
[0010] 式中η為聚合度，M+為堿金屬離子，一般為Na +或K +。
[0011] 一種重金屬捕集劑的制備方法，該捕集劑的制備方法包括如下步驟：在堿性條件 下，將聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得聚烯丙基二硫代氨基甲酸鹽，即所發明的新型重金 屬捕集劑；其中的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀
[0012] 本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0013] 1、用聚烯丙基胺作為捕集劑母體，相比傳統的小分子量二硫代氨基甲酸鹽捕集劑 來講可顯著增加絮體體積，有助于后期沉降分離；
[0014] 2、用聚烯丙基胺作為捕集劑母體，相比傳統的聚乙烯亞胺母體價格成本大大降 低，有助于工業規模化生產和應用；
[0015] 3、用聚烯丙基胺作為捕集劑母體，相鄰胺基距離較遠，避免了傳統小分子多胺和 大分子聚乙烯亞胺母體相鄰胺基較近而易產生位阻效應的缺陷，提高了捕集效率；
[0016] 4、本發明的捕集劑制備過程步驟少、反應條件溫和，綜合上述諸多因素，本發明捕 集劑成本較低。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例進一步詳細說明本發明的技術特征：
[0018] 一種新型重金屬捕集劑的結構式為：
[0019]
[0020] 式中η為聚合度，M+為堿金屬離子，一般為Na +或K +。
[0021] 一種重金屬捕集劑的制備方法，該捕集劑的制備方法包括如下步驟：在堿性條件 下，將聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得聚烯丙基二硫代氨基甲酸鹽，即所發明的新型重金 屬捕集劑；其中的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0022] 實施例1
[0023] 在50mL三口燒瓶中加入2g聚烯丙基胺、Ig二硫化碳和Ig氫氧化鈉和20mL水， 20°C條件下攪拌2h，蒸餾除去溶劑，洗滌、50°C干燥即得產品聚烯丙基二硫代胺基甲酸鹽， 記為捕集劑1 ;
[0024] 實施例2
[0025] 在50mL三口燒瓶中加入2g聚烯丙基胺、Ig二硫化碳和Ig氫氧化鉀和20mL水， 20°C條件下攪拌lh，蒸餾除去溶劑，洗滌、50°C干燥即得產品聚烯丙基二硫代胺基甲酸鹽， 記為捕集劑2 ;
[0026] 采用本發明與現有方法對重金屬捕集效果比較見下表：
[0027]
[0028] 注釋和補充說明：
[0029] 1、表中QPb(% ) -Pb2+的捕集去除率，其它金屬表不方法相同；
[0030] 金屬離子？132+、0(12+、(：112+、0 3+、取2+濃度為1111111〇1/1，質量濃度相應分別為207、112、 64、52、201mg/L ;
[0031] 成本一處理1噸模擬廢水（金屬離子濃度為lmmol/L)所花費資金，單位為人民幣 /元；
[0032] 對比樣1-Y沸石；
[0033] 對比樣2-聚乙烯亞胺二硫代氨基甲酸鹽（DTCR)。
[0034] 2、重金屬捕集實驗
[0035] 在上表6個捕集實驗中，分別稱取捕集劑0. 1克，投入IOOmU濃度均為lmmol/L的 重金屬離子溶液中，磁力攪拌2h，過濾，即為捕集后溶液。由原子吸收分光光度計測定捕集 前后的金屬離子濃度。
【主權項】
1. 一種新型重金屬捕集劑，其特征在于：新型重金屬捕集劑的結構式為：式中n為聚合度，M+為堿金屬離子，一般為Na+或K+。2. -種重金屬捕集劑的制備方法，該捕集劑的制備方法包括如下步驟：在堿性條件 下，將聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得聚烯丙基二硫代氨基甲酸鹽，即所發明的新型重金 屬捕集劑；其中的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
【專利摘要】本發明公開了一種新型重金屬捕集劑及其制備方法，通過聚烯丙基胺與二硫化碳反應，制得較大分子量、具有較高螯合能力的DTC捕集劑，且該捕集劑分子量也可根據聚烯丙基胺分子量的大小進行相應的調節，以滿足不同場合的要求。該捕集劑能與水中的Pb2+、Cd2+、Cu2+、Cr3+、Hg2+等重金屬離子迅速反應，使之沉淀并分離，將重金屬高效地分離去除，本發明與現有技術相比具有如下優點：提高了捕集效率；成本較低。
【IPC分類】C02F1/62, C02F1/56
【公開號】CN104961220
【申請號】CN201510351354
【發明人】李學峰, 于笑寒, 侯珂珂
【申請人】許昌學院
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月19日