一种重金属去除剂及其合成方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种重金属去除剂及其合成方法和应用，先向聚丙烯酰胺溶液中滴加少量碱性物质，得到碱性聚丙烯酰胺溶液，所述碱性聚丙烯酰胺溶液中碱性物质的摩尔浓度不超过3.2

【技术实现步骤摘要】
一种重金属去除剂及其合成方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种重金属去除剂的合成方法及应用，属于环境污染控制领域。

技术介绍

[0002]现代工业的迅猛发展，导致工业废水的产出越来越大。电镀、汽车、化工、采矿等行业排出的废水含有大量的重金属离子。由于重金属在生物环境中无法降解，因此会随着生物链富集，给人类的生存造成巨大威胁。
[0003]含重金属离子废水的处理技术通常有：物理吸附法、离子交换法、微生物处理法、化学沉淀法、螯合法等。实际废水处理过程往往会采取几种方法联用，如混凝
‑
絮凝法：向水中加入螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)、2，4，6
‑
三巯基均三嗪三钠盐(TMT)等捕获重金属离子后，加入絮凝剂使螯合物变成不溶于水的沉淀。但此种方法需要额外消耗絮凝剂，且只对特定pH范围的废水有效。而电镀工艺水、金属催化剂的回收、重金属污染土壤酸性淋洗液中重金属的去除等场合，往往要求在不显著改变溶液pH的前提下回收或去除重金属离子。这时传统方法往往达不到理想的重金属去除效果。此外，废水中含有的重金属可能以络合物的形式存在，重金属络合物较游离重金属离子更不易被去除。
[0004]改性聚丙烯酰胺在重金属废水的处理中表现出极高的优越性。巯基改性的聚丙烯酰胺因具有耐酸碱、易沉淀、吸附速度快等优点引起广泛关注。
[0005]公开号为CN106882847A的专利报道了一种聚丙烯酰胺重金属处理剂的制备方法，其制备的处理剂在捕获重金属离子后，不能形成易分离的重金属螯合沉淀。/>[0006]公开号为CN104558324A的专利报道了一种酰胺基嫁接双硫键的重金属回收剂的制备方法，其聚丙烯酰胺的浓度极高，且二硫化碳的相对量较少，使聚丙烯酰胺被大量浪费。
[0007]公开号为CN109626536A的专利报道了一种阴离子聚丙烯酰胺重金属捕获剂的制备方法，其只能在pH为6
‑
9范围内使用，且需另加混凝剂。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于针对上述的技术问题，提供一种制备方法操作简单，流程安全，原材料经济易得，兼具絮凝功能的重金属离子捕获剂及其制备方法和应用。
[0009]本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：
[0010]一种重金属去除剂的合成方法，包括如下步骤：
[0011](1)将聚丙烯酰胺溶于水中得到聚丙烯酰胺溶液；
[0012](2)向所得聚丙烯酰胺溶液中滴加少量碱性物质，得到碱性聚丙烯酰胺溶液，所述碱性聚丙烯酰胺溶液中碱性物质的摩尔浓度不超过3.2
×
10
‑3mol/L；
[0013](3)将溶液温度升至40～60℃，保持反应器密闭，向反应器中缓慢加入二硫化碳，边加边搅拌，反应2～3小时；
[0014](4)再次向反应体系中加入碱性物质，边搅拌边升温，在60～70℃保持2～4小时，
使聚丙烯酰胺充分巯化，得到重金属去除剂。
[0015]优选地，步骤(1)所得聚丙烯酰胺溶液的浓度为0.04～0.05g/ml。
[0016]优选地，所述的碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾；所述氢氧化钠或氢氧化钾以质量浓度20％～30％的溶液形式加入。
[0017]优选地，步骤(3)使用微量进样器加入二硫化碳；二硫化碳的加入速度为30～50μL/min。
[0018]优选地，步骤(4)混合体系中聚丙烯酰胺、二硫化碳、碱性物质的摩尔比为1：(0.5～2)：(1～2)；其中聚丙烯酰胺在混合体系中的质量分数为0.5％～0.7％。
[0019]本专利技术的另一目的是提供一种重金属去除剂，采用上述的方法制备得到。
[0020]本专利技术的另一目的是提供上述的重金属去除剂的应用，直接加入污水中，陈化后抽滤，无需另外加入絮凝剂。
[0021]优选地，所述重金属去除剂的使用浓度为100～500ppm。
[0022]优选地，所述重金属去除剂可用于去除可溶型重金属离子及其络合物；所述重金属离子包括Cu
2+
、Pb
2+
、Zn
2+
、Ni
2+
、Cd
2+
、Cr
3+
、Mn
2+
、Hg
2+
、As
3+
。
[0023]本专利技术的重金属去除剂具有以下特点：
[0024](1)优秀的水溶性，几乎可以以任意比例溶于水。
[0025](2)具有絮凝效果，不需添加任何絮凝剂。
[0026](3)使用方法简单，直接将去除剂加入废水中，搅拌即可达到去除重金属效果。
[0027](4)适用范围广，在pH为2
‑
12均可对重金属有高去除效率。
[0028](5)成本低，反应物数量少价格低。
[0029](6)吸附容量大，对铜、铅均可达到1500mg/g以上的吸附容量。
[0030](7)能同时对多种重金属去除。
[0031](8)对重金属离子及重金属络合物均有高吸附效果。
附图说明
[0032]图1为实施例1所得重金属去除剂的使用状态图，其中左图是重金属去除剂加入纯水的效果，右图是重金属去除剂加入重金属离子溶液后的效果；
[0033]图2为实施例1所得重金属去除剂对单一重金属离子的去除效果；
[0034]图3为实施例1所得重金属去除剂对混合重金属离子的去除效果；
[0035]图4为实施例1所得重金属去除剂对重金属离子络合物的去除效果；
[0036]图5为实施例1所得重金属去除剂在不同pH条件下对重金属离子的去除效果；
[0037]图6为实施例1所得重金属去除剂的红外图谱。
具体实施方式
[0038]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0039]实施例1重金属去除剂的制备
[0040]96g超纯水加热至28℃，以极缓慢的速度加入4g聚丙烯酰胺使其在水中分散均匀，滴加一滴25％的氢氧化钠，保持容器密闭升温至45℃，用微量进样器以40μL/min的速度加
入二硫化碳，搅拌2.5h，滴加15g 25％氢氧化钠溶液，1h加完，升温至65℃，搅拌3h，得重金属去除剂。
[0041]测试例1单一重金属离子的去除
[0042]配置50ppm铬、镉、铜、锰、镍、铅、锌的单一重金属离子溶液。取100g上述溶液分别加入1g 1％的重金属去除剂，即，去除剂的浓度为100ppm，搅拌震荡30min，陈化30min，抽滤。测试过程见附图1，其中，左图是重金属去除剂直接加入纯水的效果，没有发生絮凝，右图是重金属去除剂加入重金属离子溶液后的效果，可知去除剂产生了自絮凝。重金属离子的去除效果见附图2。
[0043]测试例2混合重金属离子的去除
[0044]配置50ppm铬、镉、铜、锰、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属去除剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚丙烯酰胺溶于水中得到聚丙烯酰胺溶液；(2)向所得聚丙烯酰胺溶液中滴加少量碱性物质，得到碱性聚丙烯酰胺溶液，所述碱性聚丙烯酰胺溶液中碱性物质的摩尔浓度不超过3.2
×
10
‑3mol/L；(3)将溶液温度升至40～60℃，保持反应器密闭，向反应器中缓慢加入二硫化碳，边加边搅拌，反应2～3小时；(4)再次向反应体系中加入碱性物质，边搅拌边升温，在60～70℃保持2～4小时，使聚丙烯酰胺充分巯化，得到重金属去除剂。2.根据权利要求1所述的重金属去除剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)所得聚丙烯酰胺溶液的浓度为0.04～0.05g/ml。3.根据权利要求1所述的重金属去除剂的合成方法，其特征在于，所述的碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾；所述氢氧化钠或氢氧化钾以质量浓度20％～30％的溶液形式加入。4.根据权利要求1所述的重金属去除剂的合成方法，其特征在于，步骤(3)使用微量进样器加入二硫化碳；二硫化碳的加入速度为30～50μL/min。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：游志雄，李梦韦，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：