[发明专利]一种以三乙烯四胺为原料的煤基复合螯合剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水污染处理所用螯合吸附剂的研究技术领域，特别涉及一种以三乙烯四胺为原料的煤基复合螯合剂的制备方法。

背景技术

水体重金属污染主要是人类活动所造成，原因是工业重金属废水的排放，采矿、选矿、化工、电镀、冶金、制革和造纸等工业在生产中，都会产生富含汞(Hg)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、镍(Ni)、铁(Fe)、锌(Zn)等重金属的废水。实践中常用的水体重金属污染处理方法有：沉淀法、离子交换法、膜分离法技术、萃取法、生物处理、螯合吸附法等的手段。螯合吸附法因具有很多优点，比如高分子螯合吸附剂由于高分子效应，其合成简便、价格低廉、吸附容量干扰少和稳定性好等，而得到广泛的应用。

在螯合吸附法中螯合吸附剂的性能直接影响废水中重金属离子的处理效果，越来越多的专家学者致力于螯合吸附剂制备方法的研究，特备是通过化学接枝等方法将螯合官能团固定在某些颗粒表面，从而形成吸附效果较好的螯合吸附剂。

但是目前大多数人选择的基体是采用高分子树脂、硅胶微粒、纳米金属氧化物等，其制造成本较高并且改性方法、条件的控制也较为复杂，因此，选择一种性价比高且自身特性优异的基体是当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供工艺简单、成本低廉且制备的螯合吸附剂化学性质稳定、无二次污染且对处理重金属有良好的效果的一种以三乙烯四胺为原料的煤基复合螯合剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是由以下步骤实现：

(1)称取粒径为0.075～0.113mm的原煤粉，按照每100mL的蒸馏水中加入10g煤粉的量溶于蒸馏水中，向煤粉溶液中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，煤粉与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.01～1，优选1:0.02～0.05，在50～90℃搅拌偶联反应2～5小时，优选在60～80℃搅拌偶联反应2～4小时，得到偶联改性煤粉；

(2)向偶联改性煤粉中加入三乙烯四胺，原煤粉与三乙烯四胺的质量比为1：0.5～3，优选1：0.5～1.5，70～80℃胺化反应2～6小时，优选70～80℃胺化反应3小时，得到胺化煤粉；

(3)向胺化煤粉中加入氢氧化钠和二硫化碳，原煤粉与氢氧化钠、二硫化碳的质量比为1：0.5～1.5：0.375～1.5，优选1：0.6：0.88，25℃反应1～5小时，优选25℃反应2小时，得到煤基复合螯合剂。

上述步骤(2)是向偶联改性煤粉中加入三乙烯四胺，原煤粉与三乙烯四胺的最佳质量比为1：0.75，80℃胺化反应4小时，得到胺化煤粉。

本发明提供了一种以三乙烯四胺为原料的煤基复合螯合剂的制备方法，其是以煤粉颗粒为基体，采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂进行偶联改性，通过偶联剂将三乙烯四胺接枝到煤粉颗粒表面，之后加入氢氧化钠、二硫化碳与改性煤粉反应，制备成煤基复合螯合剂，其提供了一种新型煤基复合螯合剂的制备方法，制备简单易行，兼具煤基体优异的物理化学稳定性、易于固液分离、应用范围广等特点，对重金属离子有良好的吸附效果，可广泛应用于工业废水处理。

附图说明

图1为三乙烯四胺的用量对接枝率影响曲线；

图2为三乙烯四胺的反应时间对接枝率影响曲线；

图3为三乙烯四胺的反应温度对接枝率影响曲线；

图4为偶联改性煤粉、胺化煤粉、煤基复合螯合剂的红外光谱图。

具体实施方式

现结合实验对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述实施的情形。

实施例1

现以10g神府煤粉为煤粉源，制备以三乙烯四胺为主要原料的煤基复合螯合剂的方法由以下步骤组成：

(1)称取粒径为0.075～0.113mm的原煤粉10g，加入100mL的蒸馏水中，混匀，称取0.3gγ-氨丙基三乙氧基硅烷加入煤粉溶液中，使原煤粉与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.03，70℃搅拌偶联反应3小时，得到偶联改性煤粉；

(2)量取7.5g三乙烯四胺，加入步骤(1)的偶联改性煤粉中，使原煤粉与三乙烯四胺的质量比为1：0.75，80℃胺化反应4小时，得到胺化煤粉；

(3)向胺化煤粉中先加入6g氢氧化钠、再加入8.8g二硫化碳，使原煤粉与氢氧化钠、二硫化碳的质量比为1：0.6：0.88，25℃反应2小时，得到煤基复合螯合剂。

实施例2

现以10g神府煤粉为煤粉源，制备以三乙烯四胺为原料的煤基复合螯合剂的方法由以下步骤组成：