一種復配型重金屬捕集劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種復配型重金屬捕集劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市現(xiàn)代化的發(fā)展，環(huán)境污染越來越嚴重。水是人類賴以生存和 發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此水質(zhì)污染的問題一直受到人們的高度關(guān)注。而重金屬離子是水環(huán)境 中的主要污染物之一，如取、0(1、(>、附等。尤其是冶煉、化工、電子、采礦和電鍍等行業(yè)因大 量使用各類重金屬和重金屬化合物而排放大量含重金屬離子的廢水。這些含重金屬廢水一 方面危害水生態(tài)系統(tǒng)，對水生生物產(chǎn)生各種有害作用；另一方面通過飲用水、皮膚接觸、食 物鏈途徑直接或間接地影響人類健康。
[0003] 目前重金屬廢水方法有中和沉淀法、離子交換樹脂法、膜滲透法、絮凝沉淀法、生 物處理法等，其中應用最普遍的是絮凝沉淀法。這些處理方法在去除效率不穩(wěn)定、環(huán)境效益 或經(jīng)濟效益方面都存在一些缺點。目前國內(nèi)外相繼開發(fā)出各種重金屬離子捕捉劑，它是利 用含有配位原子的重捕劑與重金屬離子以配位鍵相連接，生成穩(wěn)定螯合物的一類化合物， 這種方法去除效率高，特別是對低濃度廢水也有非常好的效果，所生成絡(luò)合物性質(zhì)穩(wěn)定，在 強酸或強堿性條件下不會。目前國內(nèi)外研究最多且性能最好的重金屬離子捕捉劑主要是二 硫代氨基甲酸鹽及其衍生物類(DTC)重金屬離子捕集劑，其基本合成方法是將-CS2-基團接 枝到高分子鏈的氨基上。DTC重捕劑的應用方法簡單，能在多種重金屬離子共存的情況下一 次性去除。但是由于其主要合成物質(zhì)多胺類化合物存在價格昂貴、有一定毒性等制約因素， 從而限制了DTC類重金屬捕捉劑的大規(guī)模推廣應用。
[0004] 發(fā)明專利CN103466775A公開了一種重金屬離子捕捉劑的制備方法，其特征在于： 它主要由尿素、胺類化合物、二硫化碳、輔助劑、堿性物質(zhì)和蒸餾水制備而成，各組分按重量 百分比配比如下:尿素9-30%，胺類化合物1-6%，輔助劑0-4.5%，二硫化碳21-45%，堿性 物質(zhì)8-17%，蒸餾水20-35% ;制備工藝步驟為:將尿素和堿性物質(zhì)置于反應釜中加入蒸餾 水攪拌溶解，控制反應溫度為25-60°C，再加入胺類化合物，混合攪拌反應30-60分鐘；需添 加輔助劑時，在40_60°C下加入輔助劑混合攪拌反應30-60分鐘，再于常壓及25-40°C下，逐 滴加入二硫化碳，維持反應溫度不變，攪拌反應90-300分鐘，得到橙黃色的混合液體，將該 液體用水洗滌、乙醇脫水后經(jīng)真空干燥，即可得成品。但以上發(fā)明專利仍然存在尿素、胺類 化合物的用量較高，藥劑毒性較大，制備過程中需要加熱，制備時間較長的缺陷，影響了重 金屬離子捕捉劑的制備和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的復配型重金屬離子捕集劑，用于含重 金屬離子污水處理，提高重金屬去除率的同時克服傳統(tǒng)捕捉劑的生產(chǎn)成本高的缺陷。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種復配型重金屬捕集劑的制備方法，由尿素、直鏈小分子胺類物質(zhì)、二硫化碳、 堿性物質(zhì)、無機陰離子表面活性劑、水制備而成，各組分重量百分比配比分別為：尿素10-15%、直鏈小分子胺類物質(zhì)0.8-1.7%、二硫化碳25-38%、堿性物質(zhì)13-20%、表面活性劑 0.5-0.8%、其余的為水；
[0008] 制備步驟為:將尿素與堿性物質(zhì)加水混合，控制反應溫度為20-30°C，再加入直鏈 小分子胺類物質(zhì)混合反應15_30min，后逐滴加入二硫化碳，維持反應溫度不變，繼續(xù)混合反 應90-120min，最后加入無機陰離子表面活性劑，攪拌反應3-8min后得到產(chǎn)品。
[0009] 本發(fā)明的復配型重金屬捕集劑的制備方法，所述堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀 中的一種或兩種混合。
[0010]本發(fā)明的復配型重金屬捕集劑的制備方法，所述直鏈小分子胺類物質(zhì)為乙二胺、 二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或多種混合。
[0011] 本發(fā)明的復配型重金屬捕集劑的制備方法，所述尿素與直鏈小分子胺類物質(zhì)的摩 爾數(shù)之比為10:1-20:1。
[0012] 本發(fā)明的復配型重金屬捕集劑的制備方法，所述無機陰離子表面活性劑為十二烷 基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或兩種混合。
[0013] -種復配型重金屬捕集劑，是由采用如上所述的制備方法制得。
[0014] 本發(fā)明通過將尿素與胺類物質(zhì)以一定比例混合，進行二硫代氨基甲酸改性，后與 陰離子表面活性劑復配得到一種新型復配型重金屬離子捕集劑，由于采用市場上價廉易得 的尿素為主要成分生產(chǎn)重金屬離子捕集劑，常溫即可合成，合成過程操作簡單、合成時間縮 短、成本低、使用方便。此外雖然異極性(如陰離子)表面活性劑與水溶液中的帶正電荷的金 屬離子可發(fā)生選擇性吸附，但是由于其分子復雜，立體障礙大，通常只能和重金屬形成1:1 的絡(luò)合物，單獨使用沉淀重金屬離子的效果并不顯著。本發(fā)明中通過實驗發(fā)現(xiàn)，在僅使用少 量無機陰離子表面活性劑的前提下，通過控制無機陰離子表面活性劑的用量，可以在使用 無機陰離子表面活性劑降低水溶液表面張力的同時，使得表面活性劑與水溶液中的帶正電 荷的重金屬離子發(fā)生選擇性吸附，形成絡(luò)合物，并與原DTC類重捕劑形成復配效果，產(chǎn)生協(xié) 同作用，同等投加量下對重金屬的捕集效果更好，能夠降低藥劑投加量，進一步節(jié)約成本。
【具體實施方式】
[0015] 以下通過具體的實驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的描述。
[0016]實施例1:將12g尿素與15g氫氧化鈉加水混合，控制反應溫度為25°C，再加入二乙 烯三胺1.5g繼續(xù)攪拌20min，后逐滴加入二硫化碳35ml，維持反應溫度不變，繼續(xù)反應90min 后得到產(chǎn)品普通重捕劑W1。
[0017]實施例2:將12g尿素與15g氫氧化鈉加水混合，控制反應溫度為25°C，再加入二乙 烯三胺1.5g繼續(xù)攪拌20min，后逐滴加入二硫化碳35ml，維持反應溫度不變，繼續(xù)反應 90min，再加入十二烷基苯磺酸鈉0.6g，攪拌反應5min后得到產(chǎn)品復配型重捕劑W2。
[0018]實施例3:將15g尿素與18g氫氧化鈉加水混合，控制反應溫度為25°C，再加入三乙 稀四胺1.5g繼續(xù)攪拌30min，后逐滴加入二硫化碳45ml，維持反應溫度不變，繼續(xù)反應 120min，再加入十二烷基苯磺酸鈉0.8g，攪拌反應8min后得到產(chǎn)品復配型重捕劑W3。
[0019]實施例4:將10g尿素與15g氫氧化鈉加水混合，控制反應溫度為25°C，再加入二乙 烯三胺0.5g和三乙烯四胺0.5g繼續(xù)攪拌15min，后逐滴加入二硫化碳30ml，維持反應溫度不 變，繼續(xù)反應lOOmin，再加入十二烷基苯磺酸鈉0.5g，攪拌反應3min后得到產(chǎn)品復配型重捕 劑W4。
[0020] 去除效果對比：
[0021 ] 配制混合重金屬(〇11、附、？13、0)廢水，各重金屬濃度均為511^凡，取5〇1111^，分別投加 0.5ml上述實施例中制得的普通重捕劑W1、復配型重捕劑W2、復配型重捕劑W3、復配型重捕 劑W4和2.5mg十二烷基苯磺酸鈉，重金屬去除效果如下表所示：
[0022]
[0023]由表中實驗數(shù)據(jù)可以看出，自制復配型重捕劑W2、W3、W4對重金屬的去除效果普遍 高于普通重捕劑W1，因為陰離子表面活性劑與水溶液中的帶正電荷的金屬離子可發(fā)生選擇 性吸附，生成水溶性絡(luò)合物或不溶性沉淀物，此外，表面活性劑的投加降低了水溶液的表面 張力，可促進重金屬的共沉淀，形成與DTC類重捕劑的協(xié)同作用。但是由于表面活性劑分子 復雜，立體障礙大，只能和重金屬形成1:1的絡(luò)合物，所以在僅使用表面活性劑的前提下，在 同等投加量下其對重金屬的捕集效果要低于合成的DTC類重捕劑。
【主權(quán)項】
1. 一種復配型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于，由尿素、直鏈小分子胺類物質(zhì)、 二硫化碳、堿性物質(zhì)、無機陰離子表面活性劑、水制備而成，各組分重量百分比配比分別為： 尿素10-15%、直鏈小分子胺類物質(zhì)0.8-1.7%、二硫化碳25-38%、堿性物質(zhì)13-20%、無機 陰離子表面活性劑0.5-0.8%、其余的為水； 制備步驟為:將尿素與堿性物質(zhì)加水混合，控制反應溫度為20_30°C，再加入直鏈小分 子胺類物質(zhì)混合反應15_30min，后逐滴加入二硫化碳，維持反應溫度不變，繼續(xù)混合反應 90-120min，最后加入無機陰離子表面活性劑，攪拌反應3-8min后得到產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復配型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于:所述堿性物質(zhì) 為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種混合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復配型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于:所述直鏈小分 子胺類物質(zhì)為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或多種混合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復配型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于:所述尿素與直 鏈小分子胺類物質(zhì)的摩爾數(shù)之比為10:1-20:1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復配型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于:所述無機陰離 子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或兩種混合。6. -種復配型重金屬捕集劑，其特征在于采用如權(quán)利要求1 一 5所述的制備方法制得。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復配型重金屬捕集劑及其制備方法。該新型重金屬捕集劑由以下重量配比的原料組合制備而成：尿素10-15％、直鏈小分子胺類物質(zhì)0.8-1.7％、二硫化碳25-38％、堿性物質(zhì)13-20％、表面活性劑0.5-0.8％、其余的為水。制備步驟包括加水混合尿素和堿性物質(zhì)，調(diào)節(jié)反應溫度持續(xù)攪拌，加入直鏈小分子胺類化合物反應一定時間，后滴加二硫化碳，繼續(xù)反應，最后加入表面活性劑，攪拌均勻后得到產(chǎn)品。本發(fā)明方法顯著提高二硫代氨基甲酸鹽類重金屬捕集劑對重金屬的捕集效果，并縮短重捕劑的制備時間，該產(chǎn)品對重金屬廢水的實際處理效果良好。
【IPC分類】C02F1/62
【公開號】CN105417667
【申請?zhí)枴緾N201510780227
【發(fā)明人】陳燦, 盧歡亮, 曾祥專, 汪永紅
【申請人】廣東省環(huán)境科學研究院
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月13日