一种广谱型重金属离子高分子螯合剂的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种广谱型重金属离子高分子螯合剂的生产方法，属于有机合成技术 领域。
【背景技术】
[0002] 重金属通常具有急性或慢性毒性，有时会以更复杂的方式毒害人体或其他生物 体，如致癌、引发肝、肾、神经系统、血液系统的某些疾病。早在五十年代初，重金属的环境 污染问题就引起了世界各国的普遍关注。环境中的重金属，由于其化学行为和生态效应的 复杂性，近20年来一直是国际环境界经久不衰的研究课题。我国经济正处于快速发展期， 重金属的采选、冶炼、加工和产品制造活动也日益增多，导致大量重金属污染物排放到环境 中，造成了严重的环境污染，严重威胁到人们的生命安全和社会的和谐稳定。
[0003] 二硫代氨基甲酸盐(英文简写DTC)衍生物作为重金属捕集剂的研究开始于20世 纪中叶，其合成基本方法是用多胺或乙烯二胺与二硫化碳在强碱中反应制得。进一步研究 发现，DTC衍生物对于重金属废水的处理会更有效，其分子中氮原子和硫原子位置的不同、 取代基团种类的不同、其它杂原子的存在和取代基位置的不同都会影响对重金属的捕集效 果。
[0004] 近几年来，以聚乙烯亚胺为骨架合成高分子螯合剂二硫代氨基甲酸聚乙烯亚胺成 为处理重金属离子废水行业关注的热点。
[0005] 现有的以聚乙烯亚胺、氢氧化钠溶液、二硫化碳为原料合成二硫代氨基甲酸聚乙 烯亚胺生产工艺主要有以下不足： (1) 产量质量差，产品贮存稳定性差，缺乏相应的产品技术规格； (2) 对废水中重金属离子清除效果不佳； (3) 反应时间长，有的合成工艺中反应时间甚至达18小时； (4) 反应温度偏高，造成二硫化碳损耗太大； (5) 对原料聚乙烯亚胺要求没有具体界定，诸如分子量、粘度等指标要求不明确，因而 制得的最终产品金属离子高分子螯合剂质量大相径庭； (6) 原料聚乙烯亚胺、氢氧化钠溶液、二硫化碳、水的配比不合理，特别是二硫化碳过量 太多，除了增加成本外，过量的二硫化碳没有完全反应或发生副反应或从反应系统中损耗； 反应不充分，有时候反应完毕，溶液中会出现黑细小颗粒影响产品外观及使用。
【发明内容】
[0006] 本发明为解决以上技术问题，提供一种广谱型重金属离子高分子螯合剂的生产方 法，以实现以下发明目的： (1)本发明生产的螯合剂，为棕红色透明液体，25°C的密度为1.07-1. 13g/ml，pH值 (10%水溶液）为10. 5-11. 4, 25°C时的粘度为80-90mPa.s，低温稳定性好，耐热性好。
[0007] (2)本发明生产的高分子螯合剂，用于Ni'Cu'Zn'Pb'Cd2+、Cr6+等重金属离 子的处理，清除效果明显。
[0008] ( 3 )本发明所述生产方法，反应时间短； (4) 本发明所述生产方法，反应温度低； (5) 本发明所述生产方法，选择、确定最佳分子量的聚乙烯亚胺原料； (6) 本发明所述生产方法，确定聚乙烯亚胺与氢氧化钠、二硫化碳等的最佳物料配比， 减少二硫化碳损耗，反应充分，副反应少，降低产品成本，提高产品经济效益。
[0009] 为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种广谱型重金属离子高分子螯合剂的生产方法，包括加料，调节二硫化碳滴加速度、 温度。
[0010] 以下是对上述技术方案的进一步改进： 所述加料，聚乙烯亚胺与二硫化碳的摩尔比为1 :〇. 538-0. 588。
[0011] 所述加料，催化剂4-二甲氨基吡啶用量为聚乙烯亚胺重量的0. 04-0. 18%。
[0012] 所述加料，催化剂1-(3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐用量为聚乙烯亚 胺重量的0.09-0. 23%。
[0013] 所述加料，聚乙烯亚胺与NaOH摩尔比1 :0? 55-0. 758。
[0014] 所述加料，聚乙烯亚胺与去离子水摩尔比I:14. 5-16. 726。
[0015] 所述调节二硫化碳滴加速度、温度，控制滴加温度为15-24°C。
[0016] 本发明生产的螯合剂，25°C的密度为1.07-1. 13g/ml，10%水溶液的pH值为 10. 5-11. 4，25°C时的粘度为 80-90mPa.s，低温稳定性：-20~-25°C，耐热性：200-220°C。
[0017] 采用以上技术方案，本发明的有益效果为： (1)本发明生产的高分子螯合剂，为棕红色透明液体，25°C的密度为1.07-1. 13g/ml，pH值（10%水溶液）为10. 5-1L4, 25 °C时的粘度为80-90mPa.s，低温稳定性指标 为：-20~-25°C，耐热性指标为：200-220°C。
[0018] (2)本发明生产的高分子螯合剂，用于废水中重金属离子的处理，清除效果 好，对废水中铜的清除率为99. 88-100%，对废水中镍的清除率为99. 8-99. 97%，对废水 中镉的清除率为99. 9%，对废水中锌的清除率为99. 78-99. 95%，对废水中铬的清除率为 99. 86-99. 96%，对废水中铅的清除率为99. 98%。
[0019] (3)本发明所述生产方法，反应时间短，总反应时间不超过35分钟。
[0020] (4)本发明所述生产方法，反应温度低，降低能耗，本发明最佳反应温度为 15_24°C，现有技术的反应温度为30°C以上。
[0021] (5)本发明所述生产方法，选择、确定分子量为15000左右的聚乙烯亚胺为原料合 成目标产品。
[0022] (6)本发明所述生产方法，确定聚乙烯亚胺与氢氧化钠、二硫化碳等的最佳物料 配比，原料配比合理，特别是二硫化碳用量合理，减少二硫化碳损耗，降低产品成本，反应充 分，副反应少，反应结束后体系中无细小碳颗粒，成品一次达到质量要求，提高产品经济效 益。
【具体实施方式】
[0023] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024] 实施例1 一种广谱型重金属离子高分子螯合剂的生产方法 所述高分子螯合剂的合成反应在1500L搪瓷釜内进行。
[0025] 所述高分子螯合剂，为二硫代氨基甲酸聚乙烯亚胺。
[0026] ( 1)加料 用压缩空气将95. 06kg(1250. 8mol)二硫化碳从贮罐压到二硫化碳高位槽，保持二硫 化碳高位槽上部水层高度为l〇_15mm; 将607kg(33722mol)去离子水、170. 5kg质量浓度为30%的工业NaOH(NaOH的摩尔 数为1278. 75mol)溶液用真空依次抽入合成釜，加入0.04kg4-二甲氨基吡啶（DMAP)、 0. 09kgl- (3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC)，开启搅拌，调节搅拌器转速为 67RPM，搅拌10分钟后，向釜内加入IOOkg分子量为15000的聚乙烯亚胺（以单体计，摩尔 数为2325mol)，常温下继续搅拌20分钟。
[0027] (2)依次加入冷冻盐水 依次向合成釜、合成釜内冷却盘管、冷凝器通入温度不低于_5°C的冷冻盐水。
[0028] ( 3 )二硫化碳开始滴加的判断 当观察到合成釜、冷凝器出口管路出现温度呈下降趋势时，从二硫化碳高位槽开始滴 加二硫化碳，开始滴加二硫化碳时即开启循环栗。
[0029] (4)调节二硫化碳滴加速度、温度 调节二硫化碳滴加速度，控制滴加温度15_16°C，二硫化碳控制在30分钟内加完。
[0030] (5)调节转速 二硫化碳滴加完毕，用变频器将搅拌器转速调节为150RPM。
[0031] (6)过滤 循环栗继续循环5分钟，反应结束，关闭通向冷凝器的物料阀门，打开通向过滤器的阀 门。
[0032] ( 7 )包装，制得螯合剂 开启循环栗，将合成釜内物料通