一种复配型重金属捕集剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废水处理技术领域，具体是一种复配型重金属捕集剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产和城市现代化的发展，环境污染越来越严重。水是人类赖以生存和 发展的物质基础，因此水质污染的问题一直受到人们的高度关注。而重金属离子是水环境 中的主要污染物之一，如取、0(1、(>、附等。尤其是冶炼、化工、电子、采矿和电镀等行业因大 量使用各类重金属和重金属化合物而排放大量含重金属离子的废水。这些含重金属废水一 方面危害水生态系统，对水生生物产生各种有害作用；另一方面通过饮用水、皮肤接触、食 物链途径直接或间接地影响人类健康。
[0003] 目前重金属废水方法有中和沉淀法、离子交换树脂法、膜渗透法、絮凝沉淀法、生 物处理法等，其中应用最普遍的是絮凝沉淀法。这些处理方法在去除效率不稳定、环境效益 或经济效益方面都存在一些缺点。目前国内外相继开发出各种重金属离子捕捉剂，它是利 用含有配位原子的重捕剂与重金属离子以配位键相连接，生成稳定螯合物的一类化合物， 这种方法去除效率高，特别是对低浓度废水也有非常好的效果，所生成络合物性质稳定，在 强酸或强碱性条件下不会。目前国内外研究最多且性能最好的重金属离子捕捉剂主要是二 硫代氨基甲酸盐及其衍生物类(DTC)重金属离子捕集剂，其基本合成方法是将-CS2-基团接 枝到高分子链的氨基上。DTC重捕剂的应用方法简单，能在多种重金属离子共存的情况下一 次性去除。但是由于其主要合成物质多胺类化合物存在价格昂贵、有一定毒性等制约因素， 从而限制了DTC类重金属捕捉剂的大规模推广应用。
[0004] 发明专利CN103466775A公开了一种重金属离子捕捉剂的制备方法，其特征在于： 它主要由尿素、胺类化合物、二硫化碳、辅助剂、碱性物质和蒸馏水制备而成，各组分按重量 百分比配比如下:尿素9-30%，胺类化合物1-6%，辅助剂0-4.5%，二硫化碳21-45%，碱性 物质8-17%，蒸馏水20-35% ;制备工艺步骤为:将尿素和碱性物质置于反应釜中加入蒸馏 水搅拌溶解，控制反应温度为25-60°C，再加入胺类化合物，混合搅拌反应30-60分钟；需添 加辅助剂时，在40_60°C下加入辅助剂混合搅拌反应30-60分钟，再于常压及25-40°C下，逐 滴加入二硫化碳，维持反应温度不变，搅拌反应90-300分钟，得到橙黄色的混合液体，将该 液体用水洗涤、乙醇脱水后经真空干燥，即可得成品。但以上发明专利仍然存在尿素、胺类 化合物的用量较高，药剂毒性较大，制备过程中需要加热，制备时间较长的缺陷，影响了重 金属离子捕捉剂的制备和使用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种新的复配型重金属离子捕集剂，用于含重 金属离子污水处理，提高重金属去除率的同时克服传统捕捉剂的生产成本高的缺陷。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种复配型重金属捕集剂的制备方法，由尿素、直链小分子胺类物质、二硫化碳、 碱性物质、无机阴离子表面活性剂、水制备而成，各组分重量百分比配比分别为：尿素10-15%、直链小分子胺类物质0.8-1.7%、二硫化碳25-38%、碱性物质13-20%、表面活性剂 0.5-0.8%、其余的为水；
[0008] 制备步骤为:将尿素与碱性物质加水混合，控制反应温度为20-30°C，再加入直链 小分子胺类物质混合反应15_30min，后逐滴加入二硫化碳，维持反应温度不变，继续混合反 应90-120min，最后加入无机阴离子表面活性剂，搅拌反应3-8min后得到产品。
[0009] 本发明的复配型重金属捕集剂的制备方法，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾 中的一种或两种混合。
[0010]本发明的复配型重金属捕集剂的制备方法，所述直链小分子胺类物质为乙二胺、 二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或多种混合。
[0011] 本发明的复配型重金属捕集剂的制备方法，所述尿素与直链小分子胺类物质的摩 尔数之比为10:1-20:1。
[0012] 本发明的复配型重金属捕集剂的制备方法，所述无机阴离子表面活性剂为十二烷 基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种混合。
[0013] -种复配型重金属捕集剂，是由采用如上所述的制备方法制得。
[0014] 本发明通过将尿素与胺类物质以一定比例混合，进行二硫代氨基甲酸改性，后与 阴离子表面活性剂复配得到一种新型复配型重金属离子捕集剂，由于采用市场上价廉易得 的尿素为主要成分生产重金属离子捕集剂，常温即可合成，合成过程操作简单、合成时间缩 短、成本低、使用方便。此外虽然异极性(如阴离子)表面活性剂与水溶液中的带正电荷的金 属离子可发生选择性吸附，但是由于其分子复杂，立体障碍大，通常只能和重金属形成1:1 的络合物，单独使用沉淀重金属离子的效果并不显著。本发明中通过实验发现，在仅使用少 量无机阴离子表面活性剂的前提下，通过控制无机阴离子表面活性剂的用量，可以在使用 无机阴离子表面活性剂降低水溶液表面张力的同时，使得表面活性剂与水溶液中的带正电 荷的重金属离子发生选择性吸附，形成络合物，并与原DTC类重捕剂形成复配效果，产生协 同作用，同等投加量下对重金属的捕集效果更好，能够降低药剂投加量，进一步节约成本。
【具体实施方式】
[0015] 以下通过具体的实验数据对本发明的技术方案进行进一步的描述。
[0016]实施例1:将12g尿素与15g氢氧化钠加水混合，控制反应温度为25°C，再加入二乙 烯三胺1.5g继续搅拌20min，后逐滴加入二硫化碳35ml，维持反应温度不变，继续反应90min 后得到产品普通重捕剂W1。
[0017]实施例2:将12g尿素与15g氢氧化钠加水混合，控制反应温度为25°C，再加入二乙 烯三胺1.5g继续搅拌20min，后逐滴加入二硫化碳35ml，维持反应温度不变，继续反应 90min，再加入十二烷基苯磺酸钠0.6g，搅拌反应5min后得到产品复配型重捕剂W2。
[0018]实施例3:将15g尿素与18g氢氧化钠加水混合，控制反应温度为25°C，再加入三乙 稀四胺1.5g继续搅拌30min，后逐滴加入二硫化碳45ml，维持反应温度不变，继续反应 120min，再加入十二烷基苯磺酸钠0.8g，搅拌反应8min后得到产品复配型重捕剂W3。
[0019]实施例4:将10g尿素与15g氢氧化钠加水混合，控制反应温度为25°C，再加入二乙 烯三胺0.5g和三乙烯四胺0.5g继续搅拌15min，后逐滴加入二硫化碳30ml，维持反应温度不 变，继续反应lOOmin，再加入十二烷基苯磺酸钠0.5g，搅拌反应3min后得到产品复配型重捕 剂W4。
[0020] 去除效果对比：
[0021 ] 配制混合重金属(〇11、附、？13、0)废水，各重金属浓度均为511^凡，取5〇1111^，分别投加 0.5ml上述实施例中制得的普通重捕剂W1、复配型重捕剂W2、复配型重捕剂W3、复配型重捕 剂W4和2.5mg十二烷基苯磺酸钠，重金属去除效果如下表所示：
[0022]
[0023]由表中实验数据可以看出，自制复配型重捕剂W2、W3、W4对重金属的去除效果普遍 高于普通重捕剂W1，因为阴离子表面活性剂与水溶液中的带正电荷的金属离子可发生选择 性吸附，生成水溶性络合物或不溶性沉淀物，此外，表面活性剂的投加降低了水溶液的表面 张力，可促进重金属的共沉淀，形成与DTC类重捕剂的协同作用。但是由于表面活性剂分子 复杂，立体障碍大，只能和重金属形成1:1的络合物，所以在仅使用表面活性剂的前提下，在 同等投加量下其对重金属的捕集效果要低于合成的DTC类重捕剂。
【主权项】
1. 一种复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于，由尿素、直链小分子胺类物质、 二硫化碳、碱性物质、无机阴离子表面活性剂、水制备而成，各组分重量百分比配比分别为： 尿素10-15%、直链小分子胺类物质0.8-1.7%、二硫化碳25-38%、碱性物质13-20%、无机 阴离子表面活性剂0.5-0.8%、其余的为水； 制备步骤为:将尿素与碱性物质加水混合，控制反应温度为20_30°C，再加入直链小分 子胺类物质混合反应15_30min，后逐滴加入二硫化碳，维持反应温度不变，继续混合反应 90-120min，最后加入无机阴离子表面活性剂，搅拌反应3-8min后得到产品。2. 根据权利要求1所述的复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于:所述碱性物质 为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种混合。3. 根据权利要求1所述的复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于:所述直链小分 子胺类物质为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或多种混合。4. 根据权利要求1所述的复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于:所述尿素与直 链小分子胺类物质的摩尔数之比为10:1-20:1。5. 根据权利要求1所述的复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于:所述无机阴离 子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种混合。6. -种复配型重金属捕集剂，其特征在于采用如权利要求1 一 5所述的制备方法制得。
【专利摘要】本发明涉及一种复配型重金属捕集剂及其制备方法。该新型重金属捕集剂由以下重量配比的原料组合制备而成：尿素10-15％、直链小分子胺类物质0.8-1.7％、二硫化碳25-38％、碱性物质13-20％、表面活性剂0.5-0.8％、其余的为水。制备步骤包括加水混合尿素和碱性物质，调节反应温度持续搅拌，加入直链小分子胺类化合物反应一定时间，后滴加二硫化碳，继续反应，最后加入表面活性剂，搅拌均匀后得到产品。本发明方法显著提高二硫代氨基甲酸盐类重金属捕集剂对重金属的捕集效果，并缩短重捕剂的制备时间，该产品对重金属废水的实际处理效果良好。
【IPC分类】C02F1/62
【公开号】CN105417667
【申请号】CN201510780227
【发明人】陈灿, 卢欢亮, 曾祥专, 汪永红
【申请人】广东省环境科学研究院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月13日