一种稳定型三维超支化聚合物复合重金属捕集剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及环保，尤其是涉及一种能够同时处理多种重金属离子的、稳定的三维超支化聚合物复合重金属捕集剂。

背景技术：

1、重金属捕集剂又被称作重金属螯合剂，通常含有o、p、n、s等含有孤对电子的配位原子，能够与各种重金属离子(铜、镍、铅、锌、镉等)在短时间内迅速生成不溶性、含水量低的高分子螯合沉淀，从而使重金属达到排放标准。重金属捕集剂处理重金属具有操作简便、螯合物沉淀颗粒大、产生污泥量少、反应迅速、成本低等特点，对于废水中多种重金属离子同时存在的情况也有很好的去除作用。因此重金属捕集剂螯合沉淀法已经成为重金属废水处理领域的研究热点。

2、二硫代氨基甲酸盐(dtc)类捕集剂是含有n、s等配位原子的双齿配体，可以与碱金属和碱土金属之外的金属阳离子形成螯合物。各种dtc的衍生物被广泛用于环保、石油、矿业、橡胶等领域。二硫代氨基甲酸盐是二十世纪九十年代发展起来的新型污水处理剂，具有高效地去除重金属离子的能力，在重金属污染治理中都显示出越来越重要的地位。还对垃圾焚烧飞灰中重金属具有高效的稳定化作用。

3、dtc类捕集剂大致可分为两类：一类是小分子dtc类捕集剂，以二甲胺、乙二胺等为母体，该类捕集剂与重金属螯合效率较高，但螯合物的絮凝和沉降性能较差。另一类是高分子dtc类捕集剂，以聚乙烯亚胺等为母体，该类捕集剂具有较高的螯合能力，螯合物的絮凝和沉降性能较好，但成本较高，螯合效率受位阻效应影响。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种稳定型三维超支化聚合物复合重金属捕集剂及其制备方法和应用。本发明针对上述两类絮凝和沉降捕集性能存在的缺陷，采用大小分子复合的dtc类捕集剂，可使螯合效率、絮凝和沉降性能有较大改善，而且可降低成本。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种稳定型三维超支化聚合物复合重金属捕集剂，其特征在于，所述复合重金属捕集剂以聚乙烯亚胺和二甲胺或多胺为基本骨架，在碱性条件下与二硫化碳反应合成所得；所述复合重金属捕集剂包括如下式ⅰ所示结构，以及式ⅱ或式ⅲ所示结构中的至少一种：

4、

5、进一步地，所述聚乙烯亚胺与二甲胺或多胺的重量份数比为1：0.5-2.0。

6、优选的，所述碱性条件为30-70wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

7、更优选的，先将聚乙烯亚胺与二甲胺或多胺溶于水后，再缓慢滴加氢氧化钠或氢氧化钾溶液；其中聚乙烯亚胺与水的重量份数比1：1-5；聚乙烯亚胺与氢氧化钠或氢氧化钾溶液的重量份数比为1：1-5。

8、优选的，所述二硫化碳配制成45-55wt％的乙醇溶液，所述聚乙烯亚胺与二硫化碳溶液的重量份数比为1：1-5。

9、优选的，所述与二硫化碳的反应为首先在温度为5-30℃的条件下反应时间2-8h，而后在在温度为20-40℃的条件下反应时间2-8h。

10、优选的，所述聚乙烯亚胺的分子量为600-20000。

11、优选的，所述多胺包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺或己二胺中的至少一种。

12、本发明还提供了所述复合重金属捕集剂的应用，将其用于捕获重金属离子zn、hg、ni、cu、cd、pb、mn或cr。

13、本发明还提供了所述复合重金属捕集剂的进一步的应用，将其用于处理重金属污染的废水；或者对垃圾焚烧飞灰中重金属具有高效的稳定化作用。

14、本发明有益的技术效果在于：

15、1、本发明的创新点之一在于将各种原料复合制得复合捕集剂，而现有技术均为单一的金属捕集剂。由于螯合物的稳定性不仅跟键合原子与重金属离子的螯合强度有关，还与它的立体结构有关，而本发明由高分子聚乙烯亚胺修饰得到二硫代羧酸根化合物、二甲胺或多胺修饰得到二硫代羧酸根化合物，两者复合可以在捕集重金属的过程中达到优势互补，可以缓解螯合物空间构型的张力，使生成的螯合物具有较高的稳定性。本发明的复合捕集剂中式i与式ii、或式i与式iii的比例为1：0.5-2.0。

16、2、本发明复合捕集剂具有很好的絮凝沉降效果，适合多种重金属离子的处理，并具有络合沉淀和絮凝沉淀双重作用，可直接利用传统化学沉淀法的处理设施，使废水中的重金属离子得以有效去除，无需增加后续处理单元，简化处理工艺。

17、3、本发明合成工艺简单，可批量生产。本发明不仅适合于重金属污染的废水；还适合于垃圾焚烧飞灰中重金属具有高效的稳定化作用，具有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种稳定型三维超支化聚合物复合重金属捕集剂，其特征在于，所述复合重金属捕集剂以聚乙烯亚胺和二甲胺或多胺为基本骨架，在碱性条件下与二硫化碳反应合成所得；所述复合重金属捕集剂包括如下式ⅰ所示结构，还包括式ⅱ或式ⅲ所示结构中的至少一种：

2.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺与二甲胺或多胺的重量份数比为1：0.5-2.0。

3.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述碱性条件为30-70wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

4.根据权利要求3所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，先将聚乙烯亚胺与二甲胺或多胺溶于水后，再缓慢滴加氢氧化钠或氢氧化钾溶液；

5.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述二硫化碳配制成45-55wt％的乙醇溶液，所述聚乙烯亚胺与二硫化碳溶液的重量份数比为1：1-5。

6.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述反应为首先在温度为5-30℃的条件下反应时间2-8h，而后在在温度为20-40℃的条件下反应时间2-8h。

7.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的分子量为600-20000。

8.根据权利要求1所述的复合重金属捕集剂，其特征在于，所述多胺包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺或己二胺中的至少一种。

9.权利要求1-8任一项所述的复合重金属捕集剂的应用，其特征在于，用于捕获重金属离子zn、hg、ni、cu、cd、pb、mn或cr。

10.权利要求1-8任一项所述的复合重金属捕集剂的应用，其特征在于，用于处理重金属污染的废水；或者对垃圾焚烧飞灰中重金属具有高效的稳定化作用。

技术总结
本发明提供了一种稳定型三维超支化聚合物复合重金属捕集剂及其制备方法和应用，属于环保技术领域。所述复合重金属捕集剂以聚乙烯亚胺和二甲胺或多胺为基本骨架，在碱性条件下与二硫化碳反应合成所得；所述聚乙烯亚胺与二甲胺或多胺的重量份数比为1：0.5‑2.0，所述碱性条件为30‑70wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，所述反应为首先在温度为5‑30℃的条件下反应时间2‑8h，而后在在温度为20‑40℃的条件下反应时间2‑8h。本发明针对上述两类絮凝和沉降捕集性能存在的缺陷，采用大小分子复合的DTC类捕集剂，可使螯合效率、絮凝和沉降性能有较大改善，而且可降低成本。

技术研发人员：杨军,张荣华,李风亭
受保护的技术使用者：欣巴环保科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15