專利名稱：一種硫化物重金屬螯合捕集劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體中重金屬離子的去除、凈化或捕集技術(shù)，具體說是一種硫化物重 金屬螯合捕集劑的制備及其在水處理中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
重金屬是指比重大于4或5的金屬，如銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鎳(Ni)、 鉻(Cr)、鎘(Cd)、汞(Hg)等，約有45種，砷(As)雖不屬于重金屬，但因其來源以及危害與 重金屬相似，通常也將砷列入重金屬類。上述重金屬離子具有在自然環(huán)境下性質(zhì)穩(wěn)定、在生 物體內(nèi)累積、低濃度且具有長期的毒副作用等特點，若得不到妥善處理，將對環(huán)境造成嚴(yán)重 污染。傳統(tǒng)的pH調(diào)節(jié)沉淀法處理含重金屬離子的廢水，即通過投加氫氧化鈉、碳酸鈉、 石灰等堿性化學(xué)物質(zhì)，將廢水的PH值調(diào)到11左右，形成相應(yīng)的重金屬氫氧化物沉淀以去除 重金屬離子。PH調(diào)節(jié)沉淀法，需精確控制pH值，以保證最佳的去除效果，若廢水中含有鋅離 子、鋁離子等兩性離子，形成的氫氧化物沉淀在高PH時發(fā)生溶解，需要改變不同的pH值，進 行多級沉淀處理。由于處理后廢水的PH值太高，上層清液必須泵入中和池，加酸回調(diào)pH至 6 9，才能排放，處理步驟較為繁瑣。另一種處理方法是采用硫化堿沉淀法處理重金屬廢水，利用投加的硫化鈉與重金 屬離子形成難溶的硫化物沉淀以去除重金屬離子。重金屬離子硫化物沉淀在水中的溶解度 比相應(yīng)的金屬氫氧化物沉淀低3-5個數(shù)量級，殘余在水溶液中重金屬離子濃度較小，而且 多種金屬離子可以在一步沉淀過程中去除。與PH調(diào)節(jié)沉淀法相比較，沉淀具有易分離、易 過濾、后續(xù)處理簡單等優(yōu)點。但使用過程中硫化鈉會產(chǎn)生硫化氫的異味，溶解時會發(fā)生氧化 副反應(yīng)，而且重金屬硫化物沉淀絮體顆粒細(xì)小、沉降時間太久等，降低了重金屬離子的去除 效果。此外，以氫氧化物沉淀或硫化物沉淀進行重金屬污染物的控制，尤其對于含有螯 合狀態(tài)重金屬離子的電鍍廢水治理，在實踐中均存在一定的局限性首先重金屬的氫氧化 物沉淀或硫化物沉淀遇酸均會重新溶解，或被空氣氧化分解，產(chǎn)生二次污染；其次上述兩種 重金屬沉淀所產(chǎn)生的污泥含水量較大，沉淀不完全，難以保證重金屬廢水的完全達標(biāo)排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種硫化物重金屬螯合捕集 劑，可在常溫下與廢水中的 Hg2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Hg2+、Cr6+ 等各種重金 屬離子迅速反應(yīng)，生成穩(wěn)定的非水溶性重金屬螯合物沉淀。同時，本發(fā)明還提供了硫化物重 金屬螯合捕集劑的制備方法。為了解決上述問題，本發(fā)明通過將3，3’，5，5’ -聯(lián)苯四甲酰氯的氯仿溶液與巰基 乙胺鹽酸(又稱之為半胱胺鹽酸鹽)的氯仿溶液在冰水浴中反應(yīng)，以三乙胺為縛酸劑，得到 目標(biāo)產(chǎn)物，高效的重金屬捕集劑，用于處理含絡(luò)合重金屬離子的工業(yè)廢水，本技術(shù)發(fā)明有效地抑制了硫化氫的產(chǎn)生，在常溫下與廢水中的Hg2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cr6+ 等各種絡(luò)合重金屬離子迅速反應(yīng)，生成水不溶性硫化物沉淀。3，3’，5，5’ -聯(lián)苯四甲酰氯的氯仿溶液與巰基乙胺鹽酸的氯仿溶液在冰水浴中反 應(yīng)，以三乙胺為縛酸劑，得到目標(biāo)產(chǎn)物。反應(yīng)方程式如下 以M為代表的重金屬離子(M = Cu, Zn, Ni, Pb, Hg, Cd, Cr, et al)與本發(fā)明硫化物 重金屬螯合捕集劑或其鈉鹽、鉀鹽通過螯合反應(yīng)，生成穩(wěn)定的非水溶性重金屬硫化物沉淀， 其分子結(jié)構(gòu)式如下所示。 按下述方法制得550克巰基乙胺鹽酸溶解于3L氯仿中，加入900克三乙胺作為縛酸劑；400克的3， 3’，5，5’-聯(lián)苯四甲酰氯溶解于2L氯仿中；將上述兩溶液在攪拌下慢慢混合，控制攪拌速率 為30-100r. HiirT1 ；在氮氣保護下，在冰浴下進行縮合反應(yīng)3 8小時，然后過濾，分別用水 和氯仿進行提取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將多余溶劑蒸餾出，得到白色沉淀，即為目標(biāo)產(chǎn)物，硫化物 重金屬螯合捕集劑。根據(jù)廢水中的重金屬離子種類和濃度，投加適量的本發(fā)明硫化物重金屬螯合捕集 劑或其鈉鹽、鉀鹽，也可與聚丙烯酰胺(PAM)等其它水處理劑配合使用，生成的重金屬沉淀 顆粒大、絮體密實，沉降時間短，處理后廢水中的重金屬離子濃度達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生 的殘渣可回收重金屬，不易產(chǎn)生二次污染；該捕集劑也可用于回收水溶液中的貴重金屬。本發(fā)明硫化物重金屬螯合捕集劑，用于處理含有絡(luò)合重金屬離子的工業(yè)廢水，可 有效抑制硫化氫的產(chǎn)生，在常溫下與廢水中的Hg2+、Cd2+、pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cr6+ 等各種重金屬離子迅速反應(yīng)，生成水不溶性硫化物沉淀。本發(fā)明硫化物重金屬螯合捕集劑，
或^“ OO實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是一種硫化物重金屬螯合捕集劑，其反應(yīng)原料組分配比是3，3’，5，5’ -聯(lián)苯四甲酰氯400g巰基乙胺鹽酸550g三乙胺900g氯仿5L
550g 900g 5L制備工藝簡單，使用簡便，處理效果好?？蓡为毷褂?，也可與其它水處理劑配合使用。生產(chǎn) 的硫化物沉淀顆粒大、絮體密實，縮短了沉降時間，易使廢水中的重金屬離子濃度達到國家 規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)以下，產(chǎn)生的殘渣可回收重金屬，不易產(chǎn)生二次污染；該捕集劑也可用于回 收水溶液中的貴重金屬。所需設(shè)備簡單，操作方便，性價比較高，可以適用于電路板、電鍍、 金屬表面精整、膠片制造、煤電廠、市政或工業(yè)垃圾焚燒、電池生產(chǎn)等行業(yè)廢水處理。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。實施例1550克巰基乙胺鹽酸溶解于3L氯仿中，加入900克三乙胺作為縛酸劑，400克的 3，3，，5，5，-聯(lián)苯四甲酰氯溶解于2L氯仿中，控制攪拌速率30-1001·· mirT1 (最佳為50r. miiT1)，將上述兩溶液在攪拌下慢慢混合，在氮氣保護下，在冰浴下進行縮合反應(yīng)3 8小 時，然后過濾，分別用水和氯仿進行提取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將多余溶劑蒸餾出去，得到白色沉 淀，即為目標(biāo)產(chǎn)物，硫化物重金屬螯合捕集劑，反應(yīng)收率87 %。實施例2選用蘇州某公司的線路板廢水，測得銅離子濃度為206!^.!^，pH為5. 1。加入 950mg. L—1實施例1的硫化物重金屬螯合捕集劑，攪拌速率為30r. mirT1，反應(yīng)攪拌5min后 靜置過濾，取上清液，用原子吸收分光光度計(澳大利亞GBC公司)測定其銅離子濃度分別 為0. 041mg. L—1，銅離子濃度遠遠小于電鍍污染物國家排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008中的水污染 物特別排放限值0. 30mg. L—1。實施例3選用江蘇省丹陽某公司的電鍍廢水，測得Zn2+濃度為5. 52mg/L、Ni2+濃度為 4. 37mg/L。加入60mg. Γ1實施例1的硫化物重金屬捕集劑的鈉鹽，攪拌速率為30r. mirT1， 反應(yīng)攪拌5mi η后靜置過濾，取上清液測定Ni2+和Zn2+濃度分別為0. 044mg. 097mg.
遠遠小于電鍍污染物國家排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008中的水污染物特別排放限值0. IOmg. L-1 和 1. Omg. L^10本發(fā)明專利對其他重金屬離子具有同樣類似的捕集性能。
權(quán)利要求
一種硫化物重金屬螯合捕集劑，其反應(yīng)原料組分配比是3，3’，5，5’ 聯(lián)苯四甲酰氯400g巰基乙胺鹽酸 550g三乙胺 900g氯仿 5L按下述方法制得將550克巰基乙胺鹽酸溶解于3L氯仿中，加入900克三乙胺作為縛酸劑；將400克的3，3’，5，5’ 聯(lián)苯四甲酰氯溶解于2L氯仿中；將上述兩溶液攪拌混合，攪拌速率為30 100r.min 1；在氮氣保護下，在冰浴下進行縮合反應(yīng)3～8小時，然后過濾，分別用水和氯仿進行提取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將多余溶劑蒸餾出，得到白色沉淀，即為目標(biāo)產(chǎn)物。
2.權(quán)利要求1所述一種硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其步驟是 將550克巰基乙胺鹽酸溶解于3L氯仿中，加入900克三乙胺作為縛酸劑；將400克的 3，3’，5，5’-聯(lián)苯四甲酰氯溶解于21^氯仿中；將上述兩溶液攪拌混合，攪拌速率為30-100Γ. HiirT1 ；在氮氣保護下，在冰浴下進行縮合反應(yīng)3 8小時，然后過濾，分別用水和氯仿進行提 取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將多余溶劑蒸餾出，得到白色沉淀，即為目標(biāo)產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫化物重金屬螯合捕集劑，按下述方法制得將550克巰基乙胺鹽酸溶解于3L氯仿中，加入900克三乙胺作為縛酸劑；將400克的3，3’，5，5’-聯(lián)苯四甲酰氯溶解于2L氯仿中；將上述兩溶液攪拌混合，攪拌速率為30-100r.min-1；在氮氣保護下，在冰浴下進行縮合反應(yīng)3～8小時，然后過濾，分別用水和氯仿進行提取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將多余溶劑蒸餾出，得到白色沉淀，即為目標(biāo)產(chǎn)物。該捕集劑在常溫下與廢水中的各種重金屬離子迅速反應(yīng)，生成水不溶性硫化物沉淀。本發(fā)明制備工藝簡單，使用簡便。生產(chǎn)的硫化物沉淀顆粒大、絮體密實，縮短了沉降時間，易使廢水中的重金屬離子濃度達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)以下，產(chǎn)生的殘渣可回收重金屬，不易產(chǎn)生二次污染；該捕集劑也可用于回收水溶液中的貴重金屬。
文檔編號C07C319/12GK101898824SQ201010144140
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者王風(fēng)賀, 車呈芳 申請人:南京師范大學(xué)