[发明专利]树枝状聚酰胺胺与超支化聚酰胺胺复合重金属水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种树枝状聚酰胺胺与超支化聚酰胺胺复合重金属水处理剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展，重金属对水资源的污染越来越严重，且重金属离子具有累积性和非生物降解性等特点，对生态系统和人类健康造成极大危害，所以对水资源中重金属离子的去除已成为一个全球性的问题。重金属（如含镉、镍、汞、锌等）废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，重金属离子的种类、含量及其存在形态随着不同的生产行业而存在差异，变化很大。其中电镀废水成为具有代表性的难处理的工业废水之一，主要由于废水中含有大量的重金属离子，直接排入水体不仅污染环境，也浪费了大量有价金属，电镀废水的有效治理在国内外引起广泛重视。

目前，重金属离子的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、反渗透和吸附螯合等方法。其中吸附法操作简单、成本低，所以吸附螯合法是最常用的一种重金属离子处理法。原理是含硫、氮功能基团的螯合剂能与重金属离子形成不溶于水的稳定络合物，从而使绝大多数重金属离子从水中分离出来，达到净化水质的目的。常用的重金属捕集剂主要是二硫代氨基甲酸类化合物的衍生物，如多胺二硫代甲酸盐、聚乙烯亚胺基黄原酸、多胺-环氧氯丙烷共聚物黄原酸盐、聚丙烯酰胺黄原酸盐以及TMT（2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐）等。但在实际应用中，这类重金属捕集剂存在以下缺点：一是由于螯合基团较少或者部分空缺等原因，需要使用过量倍数的重金属捕集剂才能使废水重金属离子达标，造成处理后的废水含有一定浓度的重金属捕集；二是这类重金属捕集剂与重金属螯合后需要形成沉淀絮凝而达到重金属处理的目的，几乎不能与超滤膜等配合使用而实现再次利用，只能一次使用；三是很少能实现重金属离子的回收或者重金属回收方法复杂不易操作。

目前，重金属阳离子与含有氨基的化合物具有很强的亲和性，所以可将PAMAM类树状大分子作为吸附剂处理含重金属离子废水。树枝状聚合物作为重金属螯合剂已有相关文献报道，由于其合成工艺复杂，目前只停留在实验室研究阶段，并未实现工业化应用，并且使用成本较高，然而复合型树枝状聚合物重金属废水处理剂在电镀废水处理中的应用还未见报道。发明内容

本发明的目的在于提供一种高效处理重金属并实现重金属的回收的树枝状聚酰胺胺与超支化聚酰胺胺复合重金属水处理剂，同时提供了其效率高，成本低，操作简单的制备方法。

本发明所述的树枝状聚酰胺胺与超支化聚酰胺胺复合重金属水处理剂，由以下质量分数的组分组成：

树枝状聚酰胺胺1%～20%

超支化聚酰胺胺1%～40%

其余为水

其中，树枝状和超支化聚酰胺胺的添加总量占水处理剂总质量的10%～40%；

所述的超支化聚酰胺胺制备，步骤包括：

（1）冰浴下，酯类单体甲醇溶液溶于滴加到胺单体甲醇溶液中，得混合溶液；

（2）混合溶液在氮气保护下，室温反应30～55h，55～65℃减压蒸馏后得到淡黄色粘稠液体，然后在140℃下反应5h，得超支化聚酰胺胺产品。

所述的树枝状聚酰胺胺优选G0、G1、G2、G3、G4或G5的一种或多种的任意比例混合。

所述的树枝状聚酰胺胺更优选G3.0或G4.0代树枝状聚酰胺胺的一种或两种的任意比例混合。

胺单体和酯类单体的摩尔比为1:1.5～3.5，胺单体和酯类单体总质量占混合溶液总质量的10%～30%。

胺单体为乙二胺；酯类单体为丙烯酸甲酯。

所述的树枝状聚酰胺胺的制备方法为：

（1）将胺单体和丙烯酸酯类单体分别溶于甲醇后混合，-7～3℃混合，18～22℃在氮气保护下反应；减压蒸馏，利用连续化旋蒸仪进一步蒸馏；提纯，得G-0.5代树枝状聚酰胺胺；

（2）G-0.5代树枝状聚酰胺胺和胺单体分别溶于甲醇中混合，-2～2℃将G-0.5代树枝状聚酰胺胺溶液滴加到胺单体溶液中，18～22℃在氮气保护下反应；减压蒸馏，正丁醇作为甲醇和胺单体的共沸剂，采用连续化进料和出料的旋转蒸发仪提纯，甲醇洗涤，得G0代树枝状聚酰胺胺；

（3）将G0代树枝状聚酰胺胺和丙烯酸酯类单体分别溶于甲醇后混合，-7～3℃混合，18～22℃在氮气保护下反应；减压蒸馏，利用连续化旋蒸仪进一步蒸馏；提纯，得G0.5代树枝状聚酰胺胺；

将步骤（3）得到的产品依次重复（2）和（3）步骤可得到高代数的树枝状聚酰胺胺，高代数的树枝状聚酰胺胺再依次重复（2）和（3）步骤可得到更高代数的树枝状聚酰胺胺。此方法为现有技术。