專利名稱：一種廣譜型重金屬捕集劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣譜型重金屬捕集劑及制備方法，具體應(yīng)用于重金屬?gòu)U水中重金屬離子的去除，捕集以及凈化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電子，電鍍，采礦，冶煉，皮革，化工等現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬?gòu)U水的排放量逐年增加，且廢水成分更加復(fù)雜，使得重金屬?gòu)U水的處理難度增加。另一方面， 國(guó)家對(duì)重金屬?gòu)U水的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格，2011年2月，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》作為我國(guó)的第一個(gè)“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃，對(duì)汞，鉻，鎘，鉛，砷等重金屬實(shí)行總量控制。因此，開(kāi)發(fā)新的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)有著重大的意義重金屬?gòu)U水處理技術(shù)面臨前新的挑戰(zhàn)。重金屬捕集劑一方面能克服傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)和不足，另一方面也能滿足更加嚴(yán)格的排放要求，在低濃度重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域作用日益明顯，因此有著良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 由于DTC類重金屬捕集劑對(duì)重金屬有較強(qiáng)的螯合作用，捕集重金屬后形成穩(wěn)定的沉淀物， 無(wú)二次污染，而且其合成條件溫和，操作簡(jiǎn)單，因此成為目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的重捕劑種類。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的DTC類重金屬捕集劑主要有兩種高分子螯合樹脂DTCR和小分子DTC沉淀劑。前者有一定的絮凝作用，但高分子鏈的空間位阻使其與重金屬離子的結(jié)合能力和沉淀效率降低，后者存在的問(wèn)題是沉淀顆粒太小，使用過(guò)程中需加入一定的絮凝劑。 因此許多的研究者都致力于提高DTC類重金屬捕集劑的處理效果。公開(kāi)號(hào)為CN1323747A 的發(fā)明專利公開(kāi)了一種高分子重金屬捕集沉淀劑，其生產(chǎn)過(guò)程是先用去除陽(yáng)離子的水溶解堿，控制溫度為60-80 V，逐漸加入氨基化合物，攪拌0. 5-lh，然后將烷基化合物由高位槽往反應(yīng)釜內(nèi)慢慢加入，攪拌l_2h，用冷卻水控制反應(yīng)溫度為50-80°C，然后將硫化物慢慢滴入反應(yīng)釜內(nèi)，在20-40°C條件下攪拌3-證。公開(kāi)號(hào)為CN 101857^6A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種乙二胺基重金屬螯合劑及其制備方法，將乙二胺與有機(jī)溶劑在反應(yīng)器中混合，然后將堿與乙二胺反應(yīng)，然后緩慢加入二硫化碳，反應(yīng)完成后加入抗氧化劑，繼續(xù)反應(yīng)l_3h，過(guò)濾，濾餅經(jīng)真空干燥，得到白色或黃色的固體粉末，即得。這些重捕劑雖然對(duì)原有的產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，但是合成法操作較復(fù)雜，生成的產(chǎn)物的純度不是很高?！爸亟饘俨都瘎┑暮铣膳c應(yīng)用研究”(《化學(xué)與生物工程》2009年3月第沈卷第3期，修莎、周勤、林冰等)修莎等人合成了一種小分子沉淀劑，在處理重金屬?gòu)U水的過(guò)程中需加入PAM助凝，而且在酸性環(huán)境中對(duì)重金屬離子的去除效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種絮凝能力強(qiáng)、制備操作簡(jiǎn)單的廣譜型重金屬捕集劑及其制備方法，該重捕劑可以同時(shí)去除銅、鎳、鋅等多種重金屬離子，本發(fā)明所提供的制備方法克服現(xiàn)有技術(shù)中螯合劑的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，絮凝作用差等問(wèn)題。
一種廣譜型重金屬捕集劑，其主要有效成分的結(jié)構(gòu)式為一種廣譜型重金屬捕集劑的制備方法，包括以下步驟1)將無(wú)水哌嗪溶解于去離子水中，配成質(zhì)量濃度為8% -15%的溶液，再按照哌嗪與堿的摩爾比為1 2 1 3的比例加入氫氧化鈉固體，進(jìn)一步溶解制得混合溶液。2)當(dāng)步驟1)制得的混合溶液的溫度降到25°C以下時(shí)，按照二硫化碳與哌嗪的摩爾比為1 2 1 3的比例將二硫化碳逐滴滴入，與上述混合液充分反應(yīng)，滴加時(shí)間優(yōu)選控制在20-40分鐘。3)將步驟幻制得的溶液在室溫條件下繼續(xù)恒溫反應(yīng)2 2.證后得到淺黃色透明溶液，即為上述廣譜型重金屬捕集劑。本發(fā)明的廣譜型重金屬捕集劑的制備方法具有以下的優(yōu)勢(shì)1、以環(huán)形胺哌嗪為原料，制備條件較溫和，所得產(chǎn)品與重金屬的螯合產(chǎn)物更易于沉降，固液分離效果好；2、合成工藝簡(jiǎn)單，使用水作為溶劑，比有機(jī)溶劑環(huán)保；成本低，不用提純和分離，易于大規(guī)模生產(chǎn)。3、本發(fā)明制得的廣譜型重金屬捕集劑能與重金屬離子形成配位超分子化合物，與其他重金屬捕集劑比較，它的直線型結(jié)構(gòu)更多，而枝狀結(jié)構(gòu)減少，從而保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。4、本發(fā)明制得的廣譜型重金屬捕集劑中由于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氮原子的存在，使得該螯合劑中氨基只以仲胺形式存在，從而保證了產(chǎn)品的純度。5、本發(fā)明制得的廣譜型重金屬捕集劑在應(yīng)用過(guò)程中，與重金屬形成較大沉淀顆粒，絮體密實(shí)，沉降快，可以單獨(dú)使用，在相同的重捕劑用量條件下，本重捕劑的處理效果要好于普通的廣譜型重捕劑。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的廣譜型重金屬捕集劑的紅外圖譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將8. 6g無(wú)水哌嗪溶解于90g水中，完全溶解后加入8g固體氫氧化鈉，待其溶解并冷卻后倒入四口圓底燒瓶中，在25°C以下將15. 2g 二硫化碳從滴液漏斗中逐滴滴入，滴加過(guò)程約持續(xù)半小時(shí)，滴加完畢后在室溫繼續(xù)反應(yīng)2h，得到淺黃色的透明溶液即為廣譜型重金屬捕集劑。取少量產(chǎn)品進(jìn)行紅外表征，如附圖1所示，其中在3觀2. 82 3444. 90cm-l出現(xiàn)的吸收寬譜帶是N-H的伸縮振動(dòng)峰，在1461. 78和1419. 31cm-l處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰是N-C = S 的特征伸縮振動(dòng)的吸收峰，在1209. 88cm-l處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰是C = S的特征伸縮振動(dòng)的吸收峰，在1004. 86cm-l處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰是C-S的特征伸縮振動(dòng)的吸收峰。充分表明重
金屬捕集劑中含有二硫代氨基甲酸基團(tuán)。分別用無(wú)水硫酸銅、硫酸鎳、氯化鋅、硫酸鉻配置模擬的游離態(tài)金屬離子的重金屬?gòu)U水，試樣的初始濃度約為5mg/L，試樣溶液的pH值分別為5. 47，6. 87，5. 90，4. 30，在不調(diào)節(jié)PH值，不添加任何絮凝劑的情況下加入不同化學(xué)計(jì)量比的重金屬捕集劑，在磁力攪拌器上攪拌15min后用0. 22um的微孔濾膜過(guò)濾，測(cè)定濾液中殘留的重金屬離子的濃度。并在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下與市售的兩種重金屬捕集劑進(jìn)行了比較。本發(fā)明中的重金屬捕集加入后， 分別與四種重金屬形成棕紅色，淺黃色，白色，綠色的沉淀物，當(dāng)重金屬捕集劑的實(shí)際投加量為理論投加量的1. 0，1. 0，1. 2，2. 0倍時(shí)，重金屬離子的殘留濃度如下表所示
權(quán)利要求
1.一種廣譜型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將無(wú)水哌嗪溶解于去離子水中配成哌嗪溶液，待完全溶解后按堿與哌嗪摩爾比為 1 2 1 3的比例加入固體堿，進(jìn)一步溶解制得混合溶液；2)待混合溶液的溫度降至25°C以下時(shí)，再按照哌嗪與二硫化碳的摩爾比為1 2 13的比例將二硫化碳緩慢滴入；3)二硫化碳滴加完畢后在室溫條件下繼續(xù)反應(yīng)2 2. 5h，所得淺黃色的透明液體即為所述的廣譜型重金屬捕集劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣譜型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于所述的哌嗪的濃度為8-15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣譜型重金屬捕集劑的制備方法，其特征在于所述的二硫化碳的滴加時(shí)間為20-40分鐘。
4.一種利用如權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的廣譜型重金屬捕集劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種廣譜型重金屬捕集劑，其主要有效成分為哌嗪基二硫代氨基甲酸鈉，本發(fā)明開(kāi)公開(kāi)了上述重金屬捕集劑的制備方法將無(wú)水哌嗪、氫氧化鈉、二硫化碳按比例進(jìn)行反應(yīng)，恒溫2～2.5h后得到淺黃色液體狀重金屬捕集劑。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單安全，制得的重金屬捕集劑在不添加任何絮凝劑、不調(diào)節(jié)廢水的pH值的條件下，對(duì)常見(jiàn)的游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)重金屬均有較好的捕集效果，屬于廣譜型的重金屬捕集劑，和其他類似藥劑相比，具有合成條件溫和，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，絡(luò)合能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F101/20GK102432089SQ20111036011
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者楊岳平, 賴水秀, 高沖 申請(qǐng)人:浙江至美環(huán)境科技有限公司