[发明专利]一种重金属捕集剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于污水处理技术领域，提供了本发明提供了一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。本发明提供的重金属捕集剂具有式I所示结构，式I中，n＝1、2、3；R₁为直链烷烃或支链烷烃；所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；所述支链烷烃为异丁基、异戊基或或异辛基。对于本发明提供的重金属捕集剂而言，从分子构型上来讲，R₁的分子链越长，数目越多，电荷分布越均匀，化学稳定性越好；具体为，伯胺上的H活泼性高于仲胺，伯胺也更易和酸性物质发生反应，叔胺上的H都被取代，在酸性物质(溶液)中可以较稳定的存在。因此，式I所示结构的重金属捕收剂具有耐酸特性。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。

背景技术

由于重金属离子(类金属离子)的生物毒性、积累不可代谢、不可降解等原因，其对生态环境系统的污染不容忽视。水体中的重金属污染治理方式包括：化学法、物理化学法、生化法。化学法处理是通过发生化学反应而去除重金属离子的方法，包括铁氧体共沉淀法、中和沉淀法、化学还原法、硫化物沉淀法、电化学还原法、重金属捕集剂法等。经典重金属废水治理方法，通常采用化学沉淀法，如某铜铁矿山酸性含重金属离子废水，通过石灰石-硫化钠-石灰乳处理系统进行，回收金属硫化物，但化学沉淀过程对重金属选择性差、金属硫化物品味偏低，为避免硫化氢产生，化学沉淀法应在碱性条件进行，石灰中和酸性废水会产生大量固体危废，处理流程繁琐，废水治理成本高。

而重金属捕集剂法利用重金属捕集剂能够与废水中的Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺等多种重金属离子进行螯合，快速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀，进而实现废水中重金属离子的去除的优势，而被广泛关注。与传统化学沉淀法相比，重金属捕集剂的优势在于：处理方法简单(可在原化学沉淀法装置上直接投放)，费用低，不受废水中其他重金属共存盐与络合盐(如：EDTA、NH₃、柠檬酸等)的影响，固废量少，无二次污染等。现有技术中，常用的重金属捕集剂主要有黄原酸类重金属捕集剂、硫醇类重金属捕集剂和双巯基类重金属捕集剂。但上述重金属捕集剂在强酸环境下易分解产生H₂S有毒气体，进而导致重金属捕集剂失去螯合作用、重金属离子有二次溶出风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重金属捕集剂及其制备方法和应用。本发明提供的重金属捕集剂在酸性条件下不会分解。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种重金属捕集剂，具有式I所示结构：

式I中，n＝1、2、3；

R₁为直链烷烃或支链烷烃；

所述直链烷烃为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或辛基；

所述支链烷烃为异丁基、异戊基或异辛基。

本发明还提供了上述技术方案所述的重金属捕集剂的制备方法，包括以下步骤：

将二硫化碳和二烷基胺混合，进行加成反应，得到疏基化二硫代氨基甲酸；所述二烷基胺为二甲基胺、二乙基胺、二正丙基胺、二正丁基胺、二正戊基胺、二正辛基胺、二异丁基胺、二异戊基胺或二异辛基胺；

将所述疏基化二硫代氨基甲酸和二氯代烷烃混合，进行取代反应，得到所述重金属捕集剂；所述二氯代烷烃为二氯甲烷、二氯乙烷或二氯丙烷。

优选地，所述二硫化碳和二烷基胺混合的方式为将二硫化碳滴加到二烷基胺中，搅拌；所述滴加的速度为5～25mL/min，所述滴加的温度为-5～15℃。