【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属废水处理和焚烧飞灰中重金属的稳定化领域，具体涉及一种二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、hg、pb、cu、cd、cr、zn、mn、ni、co、ag、fe、as等重金属或类金属，除zn、cu、mo、cr、co、fe等少数为人体必需微量元素，而绝大多数都是人体非必需元素。即使是必需微量元素，超过一定量也会对人体产生严重毒害作用。由于重金属具有不可生物降解性、微量即可产生显著毒性，并具有累积性，易通过食物链最终进入人体，不仅破坏生态环境，而且对人类生命安全构成严重威胁。随着电镀、冶金、矿物采选、电池制造等工业的飞速发展，含有大量重金属离子或重金属化合物的废水被排放到土壤和水体中，危害水生生物和植物的生长与繁殖，严重破坏生态环境，并对人类饮水和用水构成严重威胁。因此，重金属废水的有效处理已成为当前环境保护领域亟需解决的全球性难题。
2、重金属不可生物降解，只能通过改变其存在方式和形式以消除其污染和危害。已研发的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、气浮法、吸附法、电化学法、螯合絮凝(沉淀)法和生物法等。离子交换法利用离子交换树脂置换溶液中的重金属离子，处理效率较低，适用范围有限，易产生难以处理的较高浓度的洗脱废水而造成二次污染。在气浮法中，表面活性物质被用来绑定重金属离子，虽然处理能力大，操作速度快，但出水含盐量高，浮渣难以控制。采用吸附法虽然材料来源广，重金属去除较彻底，但天然吸附材料的吸附容量小，洗脱再生困难，易产生大量难处置的固体危废；而合成吸附材料则存在制造
3、螯合絮凝(沉淀)法的关键在于螯合剂或螯合絮凝剂的性能。目前已研发并广泛使用的重金属处理剂，主要有有机硫化物和二硫代氨基甲酸盐(dtc)等两大类。有机硫化物最具代表性的产品是重金属离子捕集剂三硫三秦酸钠(tmt)；dtc类螯合剂主要有hmp-2000、福美钠、乙硫氮、乙二胺基重金属螯合剂(cn101857296b)、n,n’-二二硫代哌嗪甲酸钠和高分子重金属离子捕集沉淀剂(dtcr)等。这些产品都存在螯合基团单一，如tmt的螯合基团是—sh(na)，而dtc类螯合基团都是单一的二硫代氨基甲酸基(—css－)，因此，对一些重金属离子的螯合绑定能力不强，如dtc类对含cr、zn和ni等重金属废水处理效果欠佳。在处理含有多种重金属离子或重金属与有机物和无机物共存构成的复杂或复合污染物时，效果较差，也很难通过一步达到有效去除多种重金属离子的目的。乙二胺四乙酸(na)(edta)是一种广泛使用的强螯合剂，能与大多数金属离子形成稳定的螯合物，其主要原因是1个—n(ch2coo－)2螯合基团可与多数金属离子形成2个稳定的五员环。因此，在螯合剂分子中引入—n(ch2coo－)2基团势必可增强对重金属离子的螯合绑定能力。但—n(ch2coo－)2与金属离子形成的螯合物相当一部分是水溶性的，难以从水中分离；而—css－与重金属离子螯合形成的螯合物是不溶于水的，易于以沉淀形式从水中分离。因此，将—css－和—n(ch2coo－)2拼合到同一种螯合剂分子中，则可通过—n(ch2coo－)2将与—css－螯合不强的重金属离子牢固绑定，并通过与—css－形成的不溶性的二硫代氨基甲酸盐螯合物而从水中沉淀分离，二者取长补短，协同提高对废水中重金属的去除效能，一步实现对多种重金属离子的高效去除。研究与实践证明，适当提高螯合剂的分子(分子链)大小，即一个螯合剂分子中含有更多的螯合基团，可以绑定更多的重金属离子，从而在分子链的作用下，利于聚集形成絮体，因而产生絮体较粗大而紧密，利于沉降分离和絮体脱水，便于后处理。但分子链达到一定长度，又会由于链子链的位阻而使相当部分螯合基团因空间不匹配而“悬空”，导致形成的微絮体带有过多的同种电荷(通常为负电荷)而不利于絮体的生长，因此，在考虑螯合基团的同时还需兼顾分子的大小。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂，其特点是分子兼具—css－和—n(ch2coo－)2两种强螯合基团，能取长补短，对水中绝大多数重金属离子都具有很强的螯合绑定能力；并有较长的分子链，分子中含有较多的强螯合基团，可通过分子链的连接作用将形成的螯合物聚集而形成微絮体，从而促进絮体的形成与生长。因此，对绝大多数重金属既有很强的螯合绑定能力，又有良好的絮凝沉降性能，能一步实现对多种重金属离子的高效去除，从而拓宽其适用范围；其主要成分的结构如式(ⅰ)所示：
3、
4、式(i)中，2≤x≤4，1≤y≤x，且x和y均为整数；当y＜x时，有x－y个n连接的是h原子。分子中同时含有—css－和—n(ch2coo－)2两种强螯合基团；辅助成分为黄原酸和naoh；外观为红褐色或棕红色粘稠液体。
5、上述二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)按多亚乙基多胺与环氧氯丙烷的物质的量比为2∶1～1.05，将多亚乙基多胺加入到反应器中，在室温下缓慢滴加环氧氯丙烷反应1～1.5h；然后再滴加与环氧氯丙烷等物质的量的碱或碱性盐溶液，继续反应1～2h；
7、(2)加入步骤(1)反应混合物体积5～6倍的蒸馏水稀释，然后按(n-1)倍多亚乙基多胺的物质的量与naoh的物质的量之比为1：0.55～1.2加入naoh，其中n表示多亚乙基多胺分子中的n原子数，在室温下搅拌0.5～1h；
8、(3)按(n-1)倍多亚乙基多胺的物质的量与二硫化碳的物质的量之比为1：0.25～1.05加入二硫化碳，其中n表示多亚乙基多胺分子中的n原子数，在室温下搅拌反应3.5～5h，直到底层油珠消失，然后升温至50～60℃反应1～1.5h，再降温至室温，得到溶液a；
9、(4)按卤代乙酸钠与多亚乙基多胺的物质的量之比为2.05～2.1∶1，称取卤代乙酸钠加入到反应器中，加蒸馏水配制成质量分数为30％～35％的溶液，得到溶液b；
10、(5)将步骤(3)所得溶液a加入到步骤(4)所得溶液b中，充分混匀；然后按碱或碱性盐与多亚乙基多胺的物质的量之比为2～2.1∶1称取碱或碱性盐，加蒸馏水配制成质量分数为20％～30％的溶液，分三批缓慢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂，其特征在于，其主要成分的结构如式(Ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂，其特征在于，所述螯合絮凝剂的辅助成分为黄原酸和NaOH；所述螯合絮凝剂的外观为红褐色或棕红色粘稠液体。
3.根据权利要求1或2所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多亚乙基多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的任一种。
5.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(5)中，所述的碱或碱性盐为NaOH或Na2CO3中任一种。
6.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的卤代乙酸盐为氯乙酸钠或溴乙酸纳中任一种。
7.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双
8.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的多亚乙基多胺、环氧氯丙烷、碱或碱性盐、二硫化碳和卤代乙酸钠均为工业级以上纯度的产品，使用时不作进一步纯化。
9.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(4)中，所述的反应器均带有机械搅拌、滴液漏斗和回流冷凝管。
10.权利要求1至2任一项或权利要求3至9任一项所述的制备方法得到的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂在重金属废水或焚烧飞灰中重金属处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂，其特征在于，其主要成分的结构如式(ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂，其特征在于，所述螯合絮凝剂的辅助成分为黄原酸和naoh；所述螯合絮凝剂的外观为红褐色或棕红色粘稠液体。
3.根据权利要求1或2所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多亚乙基多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的任一种。
5.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(5)中，所述的碱或碱性盐为naoh或na2co3中任一种。
6.根据权利要求3所述的二聚多亚乙基多胺基双螯合基团重金属螯合絮凝剂的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘立华，刘预枝，周晋勋，杨莹，李亚男，唐安平，薛建荣，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。