[发明专利]重金属捕捉剂

说明书

所属技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体为一种重金属捕捉剂。

背景技术

乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetraacetic acid)，常缩写为EDTA，是一种非常有效的重金属螯合剂。乙二胺四乙酸的4个酸和2个胺的部分都可作为配体的齿，是一个六齿配体，可以与汞(II)、铅(II)、镉(II)、镍(II)、锌(II)、铬(III)、锰(II)、铜(II)、铁(III)、钴(II)及银(I)等多种重金属离子螯合，生成穏定的螯合物。然而，乙二胺四乙酸虽然可以和重金属生成穏定的螯合物，但是获得的螯合物通常可溶，无法从废水中通过沉淀去除。并且在固体废料和土壤的处理中，虽然乙二胺四乙酸可以螯合住重金属，但是形成的螯合物具有可溶性，从而导致处理后的废料和土壤无法通过浸出实验，难以达到填埋或者土地使用标准。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有乙二胺四乙酸和重金属的螯合物通常可溶的缺陷，提供一种具有很强的重金属螯合能力，溶解度可以通过溶液的pH调控，无毒的重金属捕捉剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的重金属捕捉剂，其特征在于主要由含有聚乙烯二胺四

1乙酸单元的聚合物组成，聚乙烯二胺四乙酸单元的含量以质量百分比计，为聚合物的45％～100％；聚乙烯二胺四乙酸单元的结构式如下：

式中n为10～10000的整数；聚合物为均聚物或共聚物。

上述方案中，所述聚乙烯二胺四乙酸单元为钠盐、钾盐或铵盐形式。

上述方案中，所述含有聚乙烯二胺四乙酸单元的聚合物其制备方法如下：

以含有聚乙烯二胺单元的聚合物为基础，通过官能团反应将胺基进行二乙酸化，制得含有聚乙烯二胺四乙酸单元的聚合物。

上述方案中，所述通过官能团反应将胺基进行二乙酸化，具体为：将含有聚乙烯二胺单元的聚合物溶解于稀盐酸溶液中，再滴加过量的氯乙酸钠溶液到含有聚乙烯二胺单元的聚合物溶液中并搅拌，加完后，控制温度为20摄氏度，保持5～10分钟，然后在搅拌下缓缓加入氢氧化钠，加毕将温度升至60～90摄氏度，保温3～4小时；反应结束后冷却至室温，用盐酸酸化析出白色固体，过滤、水洗、干燥后即得含有聚乙烯二胺四乙酸单元的聚合物。

上述方案中，所述通过官能团反应将胺基进行二乙酸化，具体为：将含有聚乙烯二胺单元的聚合物溶解于水中，再加入为含有聚乙烯二胺单元的聚合物中氨基的摩尔数2～5倍的氢氧化钠，经搅拌混合后升温65～95摄氏度，然后在搅拌下缓缓加入过量的羟基乙腈溶液，加毕将温度升至100～120摄氏度，保温0.5～2小时；反应结束后，加入适量双氧水溶液去除剩余的羟基乙腈，再加入活性碳脱色；将脱色后的反应液用盐酸酸化析出白色固体，过滤、水洗、干燥后即得含有聚乙烯二胺四乙酸单元的聚合物。

本发明的重金属捕捉剂通常以碱金属或铵盐的形式使用，可通过将含有聚乙烯二胺四乙酸单元的聚合物和碱金属的氢氧化物或者氨水反应获得。其中钠盐为工业中使用的最常见的形式，而钾盐和铵盐为农用土壤改良的主要形式，以避免钠离子的影响并增加土壤的肥力。

本发明的重金属捕捉剂含有类似于乙二胺四乙酸的结构单元，因此对重金属阳离子有类似于乙二胺四乙酸的螯合作用。所形成的螯合物化学性质稳定，在强酸和强碱性环境下均不会析出游离的重金属离子。含有的高分子链对重金属阴离子、胶体和悬浮物有一定的吸附作用。

本发明的重金属捕捉剂为主链中带有带负电荷的羧基的阴离子聚电解质，通过发明人的大量研究，发现本发明的重金属捕捉剂在中性和碱性条件下具有较好的水溶性，当溶液调至酸性可以快速沉淀。在沉淀时具有良好的絮凝性，无需另加絮凝剂。

本发明的重金属捕捉剂的外观为白色粉末，其水溶液为无色透明液体。

本发明的重金属捕捉剂，有以下有益效果：

(1)本发明的重金属捕捉剂基于乙二胺四乙酸的螯合原理，具有很强的重金属螯合能力，可以与汞(II)、铅(II)、镉(II)、镍(II)、锌(II)、铬(III)、锰(II)、铜(II)、铁(III)、钴(II)及银(I)等多种重金属离子螯合，生成穏定的螯合物。

(2)本发明的重金属捕捉剂对重金属阴离子、胶体和悬浮物有很强的吸附作用，强化了协同效应，拓宽了的捕集范围，提高了治理效果。