[发明专利]一种重金属螯合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种重金属螯合剂及其制备方法和应用，其制备方法主要包括以下步骤：S1：将羟乙基乙二胺、水和催化剂混合；S2：向混合液中通入二硫化碳，然后向所述混合液中加入碱性物质，以进行合成反应，得所述重金属螯合剂。本发明中产品效果突出、工艺简单、可实施性强，具有较大的市场价值。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，尤其涉及一种重金属螯合剂及其制备方法和应用。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰中含有大量重金属，处理不当将会造成二次污染危害环境与人类健康。

常用的废水中重金属的处理方法是化学沉淀法，其原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和沉淀等方法使沉淀物从水溶液中去除。随着重金属废水成分日趋复杂，废水排放要求逐渐趋向严格，由于受沉淀剂和环境条件的影响，目前我国大都采用传统中和沉淀法处理的重金属废水已不能满足废水排放要求需做进一步处理。另外，废水处理需要加石灰或大量的碱，使得沉淀物增加，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染，而且传统的化学沉淀法往往需要投加大量的助沉剂而导致污泥量较多，并且污泥不易脱水，甚至粘在滤布或滤带上可能造成堵塞。

相较而言，药剂稳定化处理因其工艺简单、能耗低、增容量小而备受关注。如公开号为CN 103819375 B公开的一种高纯度固体福美钠的合成方法中公开的福美钠螯合剂，作为一种二硫代氨基甲酸盐类(DTCs)螯合剂，它与重金属有较强的配位能力，在飞灰稳定化处理方面存在较大优势。但仍有以下缺陷：螯合效果不稳定、螯合产物中重金属易重新溶出、螯合捕集效率较低、沉淀物沉降性能差、固液分离困难、不适用酸性废水中重金属的去除。

而哌嗪基螯合剂分子量大小适当且具有合理分子空间结构，如公开号为CN108997262 A公开的一种重金属螯合剂哌嗪-N,N-双二硫代氨基甲酸钾的生产方法中提到的哌嗪-N,N-双二硫代氨基甲酸钾，它对螯合捕集效率有较大改善，稳定性也很好，哌嗪基螯合剂作为飞灰螯合剂，适用于生活垃圾焚烧飞灰和医疗垃圾焚烧飞灰的重金属固化稳定但仍具有以下缺陷：哌嗪生产原料价格昂贵，生产工艺也相对复杂，重金属螯合产物具有疏水性、固液分离困难。

针对现有技术的不足，本发明提供了一种重金属螯合剂的制备方法及应用，可以用于污水处理及飞灰螯合，解决了其重金属螯合效率低、螯合产物稳定性能差、成本高昂、工艺复杂、重金属螯合产物固液分离困难等问题。

发明内容

本发明提供一种重金属螯合剂及其制备方法和应用，旨在解决上述重金属螯合效率低、螯合产物稳定性能差、成本高昂、工艺复杂、重金属螯合产物固液分离困难等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种重金属螯合剂，所述重金属螯合剂的结构如下式(Ⅰ)所示：

其中，M⁺为钾离子或者钠离子。

进一步的，本发明提供一种重金属螯合剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将羟乙基乙二胺、水和催化剂在反应容器中混合；

S2：向混合液中通入二硫化碳，然后向所述混合液中加入碱性物质，以进行合成反应，得所述重金属螯合剂。

进一步的，所述羟乙基乙二胺与所述二硫化碳的摩尔比为1∶(2～2.05)；所述羟乙基乙二胺与所述碱性物质的摩尔比为1∶(2～2.10)。

进一步的，所述羟乙基乙二胺与所述水的质量比为1:4～30；

所述合成反应的反应时间为1.5～2h，反应温度为50℃～90℃。

进一步的，所述催化剂用量为所述羟乙基乙二胺质量的0.1～0.2％。

进一步的，所述催化剂包括季铵盐和/或冠醚类化合物；所述碱性物质包括氢氧化钾和/或氢氧化钠。