[发明专利]一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法

说明书

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法。本发明的多硫代酰肼型重金属螯合剂以有机酸二酰肼、二硫化碳为主要反应物，通过加成反应得到。所得的螯合剂产物分子中含有四对配位硫，且螯合剂分子中存在亚胺基、醚键等高效助螯基团，可显著增强重金属的稳定化程度。本发明合成工艺简单，成本较低，投加量少，可显著降低垃圾焚烧飞灰的无害化处理成本。

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法。

背景技术

生活垃圾处理处置是环境工程和环境卫生领域的重要课题之一。目前生活垃圾处理处置的方式有卫生填埋、好氧堆肥、厌氧发酵以及热解、焚烧等，其中卫生填埋应用最普遍。生活垃圾的卫生填埋具有成本低、操作简单等优势，但随着生活垃圾产生量的急剧增加，填埋场的选址及其潜在二次污染风险受到了极大的挑战。焚烧法是一种生活垃圾减量化、无害化、资源化的新途径，得到了越来越广泛的应用。生活垃圾焚烧烟气在除尘过程中产生的飞灰，因其中含有大量的重金属元素，按照国家危险废物名录规定，属于危险废物，必须进行无害化处理后才能进行填埋处置。将焚烧飞灰中的重金属通过螯合作用将其稳定化，是目前最常用的飞灰处理工艺，稳定化后的飞灰可进入填埋场进行填埋处置。

目前稳定飞灰中重金属的螯合剂分为无机和有机两大类，其中有机类螯合剂由于具备用量少、稳定化程度高、无二次污染等优点，得到了普遍的应用。常见的有机类飞灰螯合剂有乙二胺四乙酸盐（EDTA）、二硫代氨基羧酸盐（DTC）、三巯基三嗪三钠盐（TMT）等，主要通过有机分子中配位硫的螯合作用捕集飞灰中的重金属。然而，这一类螯合剂中的配位硫密度相对较低，且无助螯基团，对活性较高的铅、镉等少数重金属的螯合效果仍亟待加强。

发明内容

本发明以有机酸二酰肼、二硫化碳为主要反应物，通过加成反应得到了多硫代酰肼型重金属螯合剂。由于有机酸二酰肼分子两端均具有独特的酰肼结构，在每个螯合剂产物分子中含有四对配位硫，且螯合剂分子中存在亚胺基、醚键等高效助螯基团，可显著增强重金属的稳定化程度。

本发明所述的多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法如下：（1）将有机酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。氢氧化钠的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4-5倍，水的质量是有机酸二酰肼质量的10-15倍。（2）在10-30℃下，往反应釜中滴加二硫化碳，完毕后继续搅拌反应2-5小时。二硫化碳的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4.2-4.5倍。反应后即可得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。

本发明所述的制备多硫代酰肼型重金属螯合剂的反应方程式为：

其中，反应式中n的值为0，或2，或4，或8，或10。

本发明得到的多硫代酰肼型重金属螯合剂，具有羰基与硫羰基电子云交互形成醚键、亚胺基在电子云干涉下活性增强的特点，相对于其他有机类螯合剂，使用量可减少50%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明不应受限于下述实施例。

实施例1

将乙二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中乙二酸二酰肼加入量为118克，氢氧化钠的加入量为160克，水的加入量为1180克。此后，保持反应体系温度为15℃，往反应釜中滴加二硫化碳320克，完毕后继续搅拌反应5小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。

实施例2

将丁二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中丁二酸二酰肼加入量为146克，氢氧化钠的加入量为200克，水的加入量为1600克。此后，保持反应体系温度为25℃，往反应釜中滴加二硫化碳330克，完毕后继续搅拌反应2小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。

实施例3