本發(fā)明涉及材料領域，特別是指一種用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑及制備方法。

背景技術：

1、在非金屬材料粉體酸洗純化過程中，會產生大量的酸性廢水，即酸洗廢液。現(xiàn)有技術中常采用樹脂對酸洗廢液進行處理，以實現(xiàn)酸洗廢液的回用。但是，這些酸洗廢液中常常會含有多種重金屬，且重金屬的含量高、種類多，存在的形態(tài)與價態(tài)復雜，直接采用樹脂進行處理會使樹脂很快飽和，需要不斷更換樹脂，導致成本升高。因此，在樹脂處理前，采用重金屬捕捉劑對酸洗廢液進行預處理，可大大降低成本和處理效率。

2、重金屬捕捉劑可分為水溶性高分子重金屬捕捉劑與非水溶性高分子重金屬捕捉劑。水溶性高分子重金屬捕捉劑是在高分子的基體上帶有親水性螯合形成基，它能與水中的重金屬離子選擇性地反應，形成不溶于水的重金屬絡合物沉淀、析出。非水溶性高分子重金屬捕捉劑則是將重金屬捕捉基團接枝在天然或合成的高分子上。

3、為提高其酸洗效果，通常會向酸洗液中加入表面活性劑，因此，酸洗廢液中還含有大量的表面活性劑。表面活性劑的存在會阻止沉淀顆粒的聚集，使得水溶性高分子重金屬捕捉劑難以與重金屬離子結合后形成沉淀。另外，表面活性劑的存在也使廢液中的重金屬的存在形態(tài)更為復雜，部分重金屬離子可能會被包裹在表面活性劑形成的膠束內，導致重金屬捕捉劑對于該類廢液的處理效果不佳。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑，以解決現(xiàn)有技術中的重金屬捕捉劑對于非金屬材料粉體酸洗純化的酸洗廢液處理效果不佳的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

3、一種用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，包括如下步驟：

4、s1、取四氧化三鐵微粒，加入硅烷偶聯(lián)劑、偶氮二異丁腈，得到負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒；

5、s2、將步驟s1得到的負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒與2-乙烯基萘單體、吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體混合，進行聚合反應，使聚合物包覆于所述四氧化三鐵微粒表面，得到核殼結構微粒；

6、s3、取步驟s2得到的核殼結構微粒，加入三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯，混合均勻，進行點擊化學反應，得到用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑。

7、具體而言，所述用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，包括如下步驟：

8、s1、取四氧化三鐵微粒，加入硅烷偶聯(lián)劑、偶氮二異丁腈，得到負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒；

9、s2、將步驟s1得到的將所述負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒分散于甲苯溶劑中，再向其中滴加2-乙烯基萘單體的甲苯溶液，在60-80℃下反應3-5h，得到預聚體；然后，取吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體與烷基糖苷溶液混合均勻，將其加入到所述預聚體中，再向其中加入偶氮二異丁腈，在惰性氣體保護下，在60-80℃下攪拌反應12-24h，使聚合物包覆于所述四氧化三鐵微粒表面，經過磁分離、洗滌、干燥，得到核殼結構微粒；

10、s3、取步驟s2得到的核殼結構微粒，加入三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯，混合均勻，進行點擊化學反應，得到用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑。

11、優(yōu)選地，步驟s1中，所述四氧化三鐵微粒通過如下方法得到：

12、將氯化亞鐵、氯化鐵按照1：（2.0-2.5）的摩爾比溶于水中，使所述氯化亞鐵在水中的濃度為1.5-2.2mol/l，在惰性氣體保護下，向其中滴加4-6mol/l的氫氧化鈉溶液至ph為10-12，在50-70℃下攪拌反應1-2h，磁分離沉淀，用水洗滌，烘干，得到所述四氧化三鐵微粒。

13、優(yōu)選地，步驟s1具體包括：取所述四氧化三鐵微粒，加入乙醇，在惰性氣體保護下，加入所述硅烷偶聯(lián)劑、所述偶氮二異丁腈，并在30-40℃下攪拌反應3-5h，磁分離沉淀，在30-40℃下真空干燥10-30min，得到負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒。

14、優(yōu)選地，步驟s1中，所述四氧化三鐵微粒、所述硅烷偶聯(lián)劑、所述偶氮二異丁腈的質量比為1：（0.10-0.15）：（0.15-0.20）；

15、任選地，所述四氧化三鐵在所述乙醇中的濃度為5-8mg/ml；

16、任選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

17、優(yōu)選地，步驟s2中，所述烷基糖苷為癸基烷基葡萄糖苷、辛基烷基葡萄糖苷中的一種。

18、優(yōu)選地，步驟s2中，所述負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒在所述甲苯中的濃度為10-14mg/ml；

19、任選地，在所述2-乙烯基萘單體的甲苯溶液中，所述2-乙烯基萘單體的濃度為5-10mg/ml；

20、任選地，所述負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒、2-乙烯基萘單體、吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體、偶氮二異丁腈、烷基糖苷溶液的質量比為1：（1.0-3.6）：（4.0-6.5）：（7.0-9.2）：（0.05-0.08）：（0.2-0.8）；

21、任選地，所述烷基糖苷溶液中，烷基糖苷的濃度為0.03-0.09mol/l。

22、優(yōu)選地，步驟s3具體包括：取步驟s2得到的核殼結構微粒，加入甲醇、三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯，再向其中加入偶氮二異丁腈，混合均勻，在50-70℃下攪拌反應8-16h，得到用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑。

23、優(yōu)選地，步驟s3中，所述核殼結構微粒在所述甲醇中的濃度為5-10mg/ml；

24、任選地，所述核殼結構微粒、三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯、偶氮二異丁腈的質量比為1：（1.2-1.8）：（0.01-0.03）。

25、本發(fā)明還提供一種用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑，通過所述的用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法得到。

26、本發(fā)明的上述方案至少包括以下有益效果：

27、（1）本發(fā)明的用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，包括如下步驟：取四氧化三鐵微粒，加入硅烷偶聯(lián)劑、偶氮二異丁腈，得到負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒；將得到的負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒與2-乙烯基萘單體、吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體混合，進行聚合反應，使聚合物包覆于所述四氧化三鐵微粒表面，得到核殼結構微粒；取得到的核殼結構微粒，加入三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯，混合均勻，進行點擊化學反應，得到用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑。本發(fā)明所述的用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，得到的重金屬捕捉劑，與廢液混合后無需沉降，利用其自身具有的磁性即可實現(xiàn)與廢液的分離，在酸性條件下穩(wěn)定性好，且對cu、zn、pb、ni、cd等重金屬離子有良好的捕捉效果，能夠有效去除非金屬材料粉體酸洗廢液中的重金屬。

28、具體而言，通過所述四氧化三鐵微粒表面的羥基等作為活性位點，結合所述硅烷偶聯(lián)劑的作用，可有效地吸附所述偶氮二異丁腈，使其負載在所述四氧化三鐵微粒的表面，在加入單體后，引發(fā)單體在所述四氧化三鐵微粒的表面發(fā)生聚合反應，形成核殼結構微粒。參與聚合反應的三種單體中，所述2-乙烯基萘單體的雙鍵被打開后形成的聚合物鏈具有良好的疏水性與化學惰性，原位生長在微粒的表面，可避免四氧化三鐵在酸性環(huán)境下溶解；所述吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體具有的二硫代氨基甲酸的結構單元作為多齒配體，具有強配位能力，可實現(xiàn)良好的重金屬捕捉作用，吡咯烷基作為剛性結構，可為聚合物提供一定的空間位阻，防止聚合物鏈之間的過度聚集，增加與重金屬離子接觸的機會，提高對重金屬離子的捕捉能力。所述2,4-戊二烯酸單體可引入親水性基團羧基，使聚合物具有更好的親水性，有利于在處理廢液時與水相中的重金屬離子充分接觸。同時，所述2,4-戊二烯酸單體可在聚合物中增加一定長度的柔性鏈段，使聚合物的鏈結構更為多樣，從而提供多種不同的配位環(huán)境和結合位點來捕捉重金屬離子，進而增加與包裹在表面活性劑形成的膠束內的重金屬離子接觸的機會，通過柔性分子鏈的纏繞和吸附作用，使膠束結構被破壞，進而釋放出被包裹的重金屬離子，實現(xiàn)對重金屬離子的捕捉。

29、另外，所述2,4-戊二烯酸單體經過聚合反應，存在的未反應的雙鍵，在加入三羥甲基丙烷-3-巰基丙酸酯后，可通過“烯基-巰基”點擊化學反應在柔性鏈上引入巰基，形成更加穩(wěn)定、有效的多齒配位結構。

30、（2）本發(fā)明的用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，步驟s2中，先加入所述2-乙烯基萘單體進行聚合反應，得到預聚體，再加入所述吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體進行聚合反應。所述2-乙烯基萘單體在所述負載有偶氮二異丁腈的四氧化三鐵微粒表面形成疏水層，使靠近四氧化三鐵微粒的區(qū)域呈現(xiàn)較強的疏水性，以保護四氧化三鐵免受酸性環(huán)境的破壞。在所述預聚體的外層，未完全反應的所述2-乙烯基萘單體與所述吡咯烷二硫代氨基甲酸烯丙酯單體、2,4-戊二烯酸單體聚合形成親水性好、具有重金屬捕捉能力的功能層，并在所述2,4-戊二烯酸單體的活性末端引入巰基，實現(xiàn)良好的重金屬捕捉效果。

31、（3）本發(fā)明的用于處理酸洗廢液的重金屬捕捉劑的制備方法，步驟s2中，還加入所述烷基糖苷。所述烷基糖苷具有良好的水溶性，能有效降低界面張力，保證各單體與預聚體之間的充分接觸，減少聚合物在包覆微粒的過程中出現(xiàn)剝落等情況。更為重要的是，所述烷基糖苷的結構規(guī)整，且空間位阻較小，可對聚合反應過程進行有效調控，對聚合物的微觀結構產生影響，使聚合物在溶液中更傾向于伸展，有利于重金屬捕捉基團能夠更好地伸展在聚合物鏈的外側，以實現(xiàn)重金屬離子的捕捉。