一种重金属捕集剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，提供了本发明专利技术提供了一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的重金属捕集剂具有式I所示结构，式I中，n＝1、2、3；R1为直链烷烃或支链烷烃；所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；所述支链烷烃为异丁基、异戊基或或异辛基。对于本发明专利技术提供的重金属捕集剂而言，从分子构型上来讲，R1的分子链越长，数目越多，电荷分布越均匀，化学稳定性越好；具体为，伯胺上的H活泼性高于仲胺，伯胺也更易和酸性物质发生反应，叔胺上的H都被取代，在酸性物质(溶液)中可以较稳定的存在。因此，式I所示结构的重金属捕收剂具有耐酸特性。捕收剂具有耐酸特性。捕收剂具有耐酸特性。捕收剂具有耐酸特性。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属捕集剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于重金属离子(类金属离子)的生物毒性、积累不可代谢、不可降解等原因，其对生态环境系统的污染不容忽视。水体中的重金属污染治理方式包括：化学法、物理化学法、生化法。化学法处理是通过发生化学反应而去除重金属离子的方法，包括铁氧体共沉淀法、中和沉淀法、化学还原法、硫化物沉淀法、电化学还原法、重金属捕集剂法等。经典重金属废水治理方法，通常采用化学沉淀法，如某铜铁矿山酸性含重金属离子废水，通过石灰石
‑
硫化钠
‑
石灰乳处理系统进行，回收金属硫化物，但化学沉淀过程对重金属选择性差、金属硫化物品味偏低，为避免硫化氢产生，化学沉淀法应在碱性条件进行，石灰中和酸性废水会产生大量固体危废，处理流程繁琐，废水治理成本高。
[0003]而重金属捕集剂法利用重金属捕集剂能够与废水中的Cu
2+
、Cd
2+
、Hg
2+
、Pb
2+
、Mn
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Cr
3+
等多种重金属离子进行螯合，快速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀，进而实现废水中重金属离子的去除的优势，而被广泛关注。与传统化学沉淀法相比，重金属捕集剂的优势在于：处理方法简单(可在原化学沉淀法装置上直接投放)，费用低，不受废水中其他重金属共存盐与络合盐(如：EDTA、NH3、柠檬酸等)的影响，固废量少，无二次污染等。现有技术中，常用的重金属捕集剂主要有黄原酸类重金属捕集剂、硫醇类重金属捕集剂和双巯基类重金属捕集剂。但上述重金属捕集剂在强酸环境下易分解产生H2S有毒气体，进而导致重金属捕集剂失去螯合作用、重金属离子有二次溶出风险。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的重金属捕集剂在酸性条件下不会分解。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种重金属捕集剂，具有式I所示结构：
[0007][0008]式I中，n＝1、2、3；
[0009]R1为直链烷烃或支链烷烃；
[0010]所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；
[0011]所述支链烷烃为异丁基、异戊基或异辛基。
[0012]本专利技术还提供了上述技术方案所述的重金属捕集剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将二硫化碳和二烷基胺混合，进行加成反应，得到疏基化二硫代氨基甲酸；所述二烷基胺为二甲基胺、二乙基胺、二正丙基胺、二正丁基胺、二正戊基胺、二正辛基胺、二异丁基胺、二异戊基胺或二异辛基胺；
[0014]将所述疏基化二硫代氨基甲酸和二氯代烷烃混合，进行取代反应，得到所述重金属捕集剂；所述二氯代烷烃为二氯甲烷、二氯乙烷或二氯丙烷。
[0015]优选地，所述二硫化碳和二烷基胺混合的方式为将二硫化碳滴加到二烷基胺中，搅拌；所述滴加的速度为5～25mL/min，所述滴加的温度为
‑
5～15℃。
[0016]优选地，所述二烷基胺、二硫化碳与二氯代烷烃的摩尔比为1：(1.5～4)：(1～1.5)。
[0017]优选地，所述加成反应的温度为50～80℃，时间为2～6h。
[0018]优选地，所述取代反应的温度为40～60℃，时间为1～5h。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述的重金属捕集剂在重金属去除领域中的应用。
[0020]优选地，式I中R1为直链烷烃时，包括以下步骤：
[0021]在酸性废水中依次加入所述重金属捕集剂和阴离子型聚丙烯酰胺，进行絮凝。
[0022]优选地，式I中R1为支链烷烃时，包括以下步骤：
[0023]在酸性废水中依次加入保护剂、所述重金属捕集剂和阴离子型聚丙烯酰胺，进行絮凝。
[0024]优选地，
[0025]所述保护剂为过硫酸钾；所述重金属捕集剂中的R1为异丁基，n＝2，选择性去除酸性废水中的Hg
2+
；
[0026]所述保护剂为连四硫酸钾；所述重金属捕集剂中的R1为异辛基，n＝2，选择性去除酸性废水中的Cd
2+
；
[0027]所述保护剂为硫代硫酸钾；所述重金属捕集剂中的R1为异戊基，n＝3，选择性去除酸性废水中的Pb
2+
；
[0028]所述保护剂为过硫酸钠；所述重金属捕集剂中的R1为异戊基，n＝2，选择性去除酸性废水中的Mn
2+
；
[0029]所述保护剂为硫代硫酸钠；所述重金属捕集剂中的R1为异丁基，n＝3，选择性去除酸性废水中的Cu
2+
；
[0030]所述保护剂为硫代硫酸镁；所述重金属捕集剂中的R1为异辛基，n＝3，选择性去除酸性废水中的As
3+
。
[0031]本专利技术提供了一种重金属捕集剂，具有式I所示结构：
[0032][0033]在本专利技术中，式I中，n＝1、2、3；
[0034]R1为直链烷烃或支链烷烃；所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；所述支链烷烃为异丁基、异戊基或异辛基。
[0035]对于本专利技术提供的重金属捕集剂而言，从分子构型上来讲，R1的分子链越长，数目
越多，电荷分布越均匀，化学稳定性越好；具体为，伯胺上的H活泼性高于仲胺，伯胺也更易和酸性物质发生反应，叔胺上的H都被取代，在酸性物质(溶液)中可以较稳定的存在。因此，式I所示结构的重金属捕收剂具有耐酸特性。如果在强酸性(比如质量分数为50％的硫酸水溶液)的极端条件下，需要选择长链取代基(R1)的重金属捕集剂；在酸性较弱(比如质量分数为5％的硫酸水溶液)的水质条件下，可选择短链取代基(R1)的重金属捕集剂。二硫代氨基甲酸基团上引入保护基团
‑
卤代烷基，钝化活泼的S分子，可保护在酸性条件下对重金属螯合作用，抑制其分解产生硫化氢。
[0036]本专利技术还提供了上述技术方案所述的重金属捕集剂在重金属去除领域中的应用。对于含有多种重金属离子的废水中，如果不需要回收某种特定的金属离子，可以直接加入直链型重金属捕收剂，无需加保护剂，螯合所有重金属离子。若是想在众多的金属离子中优先回收某一金属离子，则需要特定构型的重捕剂配合保护剂使用，仅靠单一的重金属捕收剂不管是不是调节加入量，都无法实现选择性去除某一重金属离子；所加入的保护剂与特定构型的重金属捕集剂有显著的协同作用。
附图说明
[0037]图1为实施例2中制备的重金属捕集剂二异戊基二硫代氨基甲酸氯丙酯红外谱图。
具体实施方式
[0038]本专利技术提供了一种重金属捕集剂，具有式I所示结构：
[0039][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属捕集剂，其特征在于，具有式I所示结构：式I中，n＝1、2、3；R1为直链烷烃或支链烷烃；所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；所述支链烷烃为异丁基、异戊基或异辛基。2.权利要求1所述的重金属捕集剂的制备方法，包括以下步骤：将二硫化碳和二烷基胺混合，进行加成反应，得到疏基化二硫代氨基甲酸；所述二烷基胺为二甲基胺、二乙基胺、二正丙基胺、二正丁基胺、二正戊基胺、二正辛基胺、二异丁基胺、二异戊基胺或二异辛基胺；将所述疏基化二硫代氨基甲酸和二氯代烷烃混合，进行取代反应，得到所述重金属捕集剂；所述二氯代烷烃为二氯甲烷、二氯乙烷或二氯丙烷。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二硫化碳和二烷基胺混合的方式为将二硫化碳滴加到二烷基胺中，搅拌；所述滴加的速度为5～25mL/min，所述滴加的温度为
‑
5～15℃。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二烷基胺、二硫化碳与二氯代烷烃的摩尔比为1：(1.5～4)：(1～1.5)。5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应的温度为50～80℃，时间为2～6h。6.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述取代反应的温度为40～60℃，时间为1～5h。7.权利要求1所述的重金属捕集剂在重金属去除领...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鑫，黄晶晶，乔爱滋，李宝佳，付东康，吴绍祖，
申请(专利权)人：廊坊盖雅环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：