[发明专利]一种硫化物重金属螯合捕集剂六硫代胍基甲酸或其盐及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于重金属离子的去除、净化或捕集技术领域，具体说是一种硫化物重金属螯合捕集剂六硫代胍基甲酸或其盐，它们的制备方法及其在水处理中的应用。

背景技术

重金属是指比重大于或等于5.0的金属，如铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、锡（Sn）、镍（Ni）、钴（Co）、铬（Cr）、汞（Hg）、镉（Cd）等，砷（As）由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故也列入重金属中。上述重金属离子以多种物理和化学形态存在于水环境之中，并在环境中产生迁移和积累，具有性质稳定、富集系数高、毒副作用较长等特点。若不得到妥善处理，过量重金属对自然环境、生态系统及人体健康造成危害,从而影响到食品安全、生物安全和生态安全等较多领域。水体中重金属污染也是造成生物体内重金属含量过量的最主要途径。

重金属废水的处理目前以成本较低、技术较成熟的化学法为主，常用的是中和沉淀法，即在含重金属的废水中加入碱性化学物质进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。该方法需要精确调节pH值，以保证最佳去除效果。但废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb，Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能使产生的氢氧化物沉淀再溶解，需要改变不同的pH值，进行多级沉淀处理。中和沉淀后，废水中pH值高，上层清液必须泵入中和池，加酸中和处理后才可排放，处理步骤较为繁琐。

硫化物沉淀法是加入硫化钠使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比，重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，而且反应的pH值在7～9之间，处理后的废水一般不用中和。但是硫化物沉淀物颗粒小，沉淀时间太长，易形成胶体，降低重金属离子去除效果，而且硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。

二硫代氨基甲酸及其衍生物，或是它们的钾盐、钠盐等，具有较强的络合配位能力，可直接沉淀或络合重金属离子，以及各种形态共存的重金属离子（曹阳、黄娟、纪晓红等，二硫代氨基甲酸盐重金属捕集剂对废水中镉捕集的研究[J]. 武汉工程大学学报,2011,33(5):38-40.）。以二甲基二硫代氨基甲酸为例，当二硫代氨基甲酸盐与某一金属离子螯合时，均通过其结构中的2个硫原子形成四元环： 

该类二硫代氨基甲酸盐的结构特性，决定了所形成的螯合物相对分子质量不大，影响了其沉降性能，需要与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺共同使用，以提高沉降性能。

发明专利201210000945.4公开了一种硫化物重金属捕集剂N,N'-双(2-巯基乙基) -1,3-苯二甲酰胺，可以在常温下与废水中的各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物：

发明专利201210000944X公开了一种硫化物重金属螯合捕集剂N¹,N²,N⁴,N⁵-四(2-巯基乙基) 1,2,4,5-均苯四甲酰胺，在常温下与废水中的各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀： 

    

与二硫代氨基甲酸盐相比，上述重金属螯合捕集剂与重金属形成的螯合物的相对分子质量较大，改善了絮体沉降性能。

发明专利201210474051.9公开了一种硫化物重金属螯合捕集剂四硫代联氨基甲酸，在常温下与废水中的各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀：

    

与二硫代氨基甲酸、N,N'-双(2-巯基乙基) -1,3-苯二甲酰胺、N¹,N²,N⁴,N⁵-四(2-巯基乙基) 1,2,4,5-均苯四甲酰胺等重金属螯合捕集剂分子相比，四硫代联氨基甲酸与重金属可以形成线性结构的聚合沉淀物，相对分子质量更大，因而沉淀颗粒较大、絮体密实，缩短了沉降时间，提高了重金属捕集剂与重金属所形成的螯合物的稳定性。

发明内容

 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种硫化物重金属螯合捕集剂六硫代胍基甲酸或其盐，以及它们的制备方法。