CN103071467B - 一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法 - Google Patents
一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法，属于环境材料合成与应用领域。本发明采用聚氨酯海绵为基质，表面化学修饰上二硫代氨基，制得新型海绵状重金属捕集材料。该合成方法在聚氨酯海绵预处理后，表面修饰二硫代氨基团反应，制备方法简单、原料价格低廉，所制备的海绵状重金属捕集材料能够通过表面二硫代氨基团作用去除水中EDTA-络合态重金属离子，且使用后的海绵易于回收分离，用酸再生后可重复使用，适用于水/废水中络合态重金属离子的去除。
Description
技术领域：
本发明公开了一种重金属捕集材料及其制备方法，更具体的说是一种利用废旧聚氨酯海绵制备带有黄原酸基团的海绵状重金属捕集材料及制备方法。
背景技术：
近年来，我国重金属水污染日趋严重，特别是对于电镀废水中络合态重金属离子的去除始终是水处理领域的难题。近些年开发出了重金属捕集剂用于去除水中重金属离子，重金属捕集剂是一种操作简便、液状的、含二硫代氨基甲酸盐类和黄原酸酯类的化学药剂，可以去除废水中络合态的重金属离子。但是重金属捕集剂在使用过程中存在着以下不足：
现有重金属捕集剂多为液态药剂，而液态重金属捕集剂的最佳投加量是化学计量的1.2倍，在水体中存在残留。而这些捕集剂本身有毒，进入水生态环境中有可能通过螯合细胞液中的金属离子影响细胞膜渗透性，具有一定的环境风险[（1）高鸣远.不同pH值条件下重金属捕集剂有效性的研究[J].水资源保护.2006，22(5):65-67.（2）Jose L Domingo，Developmental toxicity of metalchelating agents[J].Reproductive toxicology，1998，12(5):499-510.琼斯.多名戈，重金属螯合剂的毒性研究进展，《废物再生过程中的生态毒理学》]；
在《不同pH值条件下重金属捕集剂有效性的研究》文章中，记载了液态重金属捕集剂与重金属离子形成沉淀后，需要进行二次分离，不仅存在着不易彻底分离不的不足，且产生大量絮渣不易处置;
文献报道现有的固体捕集剂大多为粉末状，如二硫代氨基甲酸改性壳聚糖，粉末状的重金属捕集剂应用在水处理中不易回收处理，且存在着生物质原材料来源不稳定，使用过程中可能有其他有机质溶出的风险[（2）Jose L Domingo，Developmental toxicity of metal chelating agents[J].Reproductivetoxicology，1998，12(5):499-510.琼斯.多名戈，重金属螯合剂的毒性研究进展，《废物再生过程中的生态毒理学》（3）相波，李义久，封盛.DTC改性壳聚糖的合成及其对重金属捕集性能的研究[J].水处理技术.2006，32(1):10-13.]。
上述现有的液态重金属捕集剂和大部分的固态重金属捕集材料使用后无法再生，因此使用成本较高；因此急需开发新型可回收重复使用的重金属捕集材料。
另一方面全世界每年的聚氨酯类海绵产品生产量接近700万吨，此类产品在生产过程中和消费使用后都会出现大量废料：由于生产方式的不同，一般会产生8%-15%的边角废料;另外，聚氨酯类海绵产品超过使用年限后，其性能会有所下降而报废，所有这些废料必须进行有效地回收处理和再利用。因此，利用废弃的聚氨酯海绵作为基质，采用化学修饰法将重金属捕集剂上的功能基团修饰到海绵基体材料上，制备海绵状重金属捕集材料，高效去除废水中络合态重金属离子，具有重要的环境保护效应和经济价值。
发明内容：
1、发明要解决的技术问题
针对电镀废水中络合态重金属离子不易去除的难题，而现有重金属捕集剂在使用过程中存在着分离不彻底、会产生大量的絮凝体和污泥，以及大部分重金属捕集剂使用后无法再生重复使用的不足，本发明提供了一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法，以废旧聚氨酯海绵（英文名Polyurethane，英文简称PU，异氰酸酯与乙二醇加聚而成，CAS No.51852-81-4）为基体，采用化学修饰法制得含有二硫代氨基团（英文：Dithiocarbamate，以后简称DTCA）的新型海绵状可回收重金属捕集材料。该发明不仅反应原料廉价易得、合成步骤简单，所制备的新型海绵状重金属捕集材料（以下简称PU-DTCA）能够快速、高效去除水中络合态的铜、镉、镍等重金属离子，且使用后可以用酸再生。
2、技术方案
反应原理：一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料以废旧聚氨酯海棉为基体，采用化学修饰法在海绵基体上修饰二硫代氨基团制备而成。
一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料，由聚氨酯海绵（英文名Polyurethane，英文简称PU，其由异氰酸酯与乙二醇加聚而成，CAS No.51852-81-4）骨架与表面的二硫代氨基团（英文：Dithiocarbamate，以后简称DTCA）构成，其基本结构式和合成流程如下：
其中表面二硫代氨基团含量约为1-1.6mmol/g，n为聚合度，在500-1200范围(所用聚氨酯海绵聚合度通常在500-1200，用凝胶渗透色谱法测定，参考文献:刘永灵，凝胶色谱法测定聚氨酯的分子量及分布，浙江化工，29(4):41-43)。
一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料制备方法，其步骤为：
（1）聚氨酯海绵预处理；
a.抽提：将聚氨酯海绵用有机溶剂抽提剂在索氏抽提器中抽提后晾干；
b.碱洗：将经过抽提的聚氨酯海绵加入到反应器中，加入氢氧化钠溶液，常温下搅拌，滤掉氢氧化钠溶液，用蒸馏水洗涤海绵3次；
步骤(1-a)中所用有机溶剂为丙酮或乙醇；
步骤(1-b)中所用碱洗的氢氧化钠溶液浓度为2-4mol/L，聚氨酯海绵（质量g）：氢氧化钠溶液（体积ml）=1：100-200。
(2)表面修饰二硫代氨基团反应
反应器中加入无水乙醇与二硫化碳，在5-10℃下加压反应，取出海绵，挤掉海绵中的液体，乙醇洗涤后晾干，得到成品海绵状重金属捕集材料（以下简称PU-DTCA）。
步骤（2）中海绵（质量g）：乙醇（体积ml）：二硫化碳（体积ml）=1：100：10-20，反应压强为0.1-0.5兆帕，反应时间为4小时以上。
3、有益效果
本发明提供了一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法，采用废旧聚氨酯海绵为基体，通过化学修饰法在基体上修饰二硫代氨基团，其原料廉价易得、合成工艺步骤简单。本发明所得到的海绵状重金属捕集材料可以吸附去除废水中络合态重金属离子，且吸附后便于从水中分离回收，可广泛应用于废水中EDTA-络合态重金属离子的去除。
（1）与传统重金属捕集剂的制备方法相比，有益效果如下：采用废旧聚氨酯海绵为基体，实现了废物利用；采用一步反应法，合成步骤简单，反应条件温和；充分利用聚氨酯海绵原有胺基，避免胺化剂使用过程中高氨氮废水的排放；
（2）与传统重金属捕集剂相比，有益效果如下：新型可回收海绵状重金属捕集材料密度小，韧性大，机械强度高，可以适用于多种操作模式，如可用作全混式吸附罐内的吸附剂，吸附柱内吸附剂，以及快速滤池内的填料，不仅避免了液体重金属捕集剂过量使用导致水中存在残留的不足，同时克服了粉末状重金属捕集剂不易回收的缺点；新型可回收海绵状重金属捕集材料不仅可以去除水中游离态重金属离子，更可以去除水中EDTA-络合态重金属离子；新型可回收海绵状重金属捕集材料可以回收再生后重复使用。
附图说明
图1一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料化学结构图(n为聚合度，在500-1200范围(所用聚氨酯海绵聚合度通常在500-1200，用凝胶渗透色谱法测定.参考文献:刘永灵，凝胶色谱法测定聚氨酯的分子量及分布，浙江化工，29(4):41-43)，在实施例1中得到体现。
图2一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料的FT-IR图谱，横坐标为波数，纵坐标为透过率，上述图片在实施例1中得到体现，图中标出了特征峰对应的相关功能基团，2600-2900cm-1处的吸收峰为“-SH”，3200-3400cm-1处的吸收峰为“-NH-”。依据参考文献（邢其毅，裴伟伟等，基础有机化学，高等教育出版社，2005年第三版，p184）。图3(a)一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料的13C NMR图谱；图3(b)一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料13C NMR图谱对应的分子基团。上述图片在实施例1中得到体现，图3(a)中横坐标为化学位移；其中图3（a）利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料的13C NMR图谱，其特征峰所对应的结构列在图3（b）中，依据参考文献（有机化学），结合反应原料、反应历程，以及生成物的红外图谱、核磁共振图谱中的特征峰位置，可以识别确定材料的结构。依据参考文献（邢其毅，裴伟伟等，基础有机化学，高等教育出版社，2005年第三版，p216）。
图4实施例1中利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料扫描电镜图，（重金属捕集材料具有多孔结构，这有利于提高对重金属离子的吸附容量）。
图5实施例1中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图6实施例2中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图7实施例3中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图8实施例4中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图9实施例5中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图10实施例6中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图11实施例7中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图12实施例8中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
图13实施例9中制备的新型海绵材料对络合态重金属离子的吸附等温线，从左至右依次为吸附EDTA-络合态铜、吸附EDTA-络合态镍和吸附EDTA-络合态镉的吸附等温线，横坐标表示平衡浓度(单位:毫克/升)，纵坐标表示平衡吸附量(单位:毫克/克)。
具体实施方式
实施例1
将2.0g聚氨酯海绵用乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，加入400毫升2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、20毫升二硫化碳。反应温度5摄氏度，反应压强0.1兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干，得到海绵状重金属捕集材料（PU-DTCA）。实施例1制得的PU-DTCA化学结构如图1所述n为聚合度，在500-1200范围（所用聚氨酯海绵聚合度通常在500-1200），如图2所示PU-DTCA的FT-IR图谱，横坐标为波数，纵坐标为透过率，图中标出了特征峰对应的相关功能基团，2600-2900cm-1处的吸收峰为“-SH”，3200-3400cm-1处的吸收峰为“NH-”。图3(a)PU-DTCA的13C NMR图谱；图3(b)PU-DTCA的13C NMR图谱对应的分子基团。图中横坐标为化学位移。其中图3（a）PU-DTCA的13C NMR图谱，其特征峰所对应的结构列在图3（b）中，依据参考文献（有机化学），结合反应原料、反应历程，以及生成物的红外图谱、核磁共振图谱中的特征峰位置，可以识别确定材料的结构。图4利用PU-DTCA的扫描电镜图，上述图片体现PU-DTCA重金属捕集材料具有多孔结构，这有利于提高对重金属离子的吸附容量。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图5所示，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
实施例2
将2.0g聚氨酯海绵用丙酮在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，再加入400毫升3mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、30毫升二硫化碳。反应温度8摄氏度，反应压强0.1兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图6所示，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下
实施例3
将2.0g聚氨酯海绵加入200毫升乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于3颈瓶中，再加入400毫升4mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、40毫升二硫化碳。反应温度10摄氏度，反应压强0.1兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图7，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
实施例4
将2.0g聚氨酯海绵用乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，加入400毫升2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、20毫升二硫化碳。反应温度5摄氏度，反应压强0.3兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图8，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
实施例5
将2.0g聚氨酯海绵用丙酮在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，再加入400毫升3mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、30毫升二硫化碳。反应温度8摄氏度，反应压强0.3兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干。50℃下真空干燥，得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图9，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下
实施例6
将2.0g聚氨酯海绵加入200毫升乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于3颈瓶中，再加入200毫升4mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、40毫升二硫化碳。反应温度10摄氏度，反应压强0.3兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图10，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
实施例7
将2.0g聚氨酯海绵用乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，加入400毫升2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、20毫升二硫化碳。反应温度5摄氏度，反应压强0.5兆帕，以60r/min的转速搅拌反应6小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图11，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
实施例8
将2.0g聚氨酯海绵用丙酮在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于大烧杯中，再加入400毫升3mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、30毫升二硫化碳。反应温度8摄氏度，反应压强0.5兆帕，以60r/min的转速搅拌反应5小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：
平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图12，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下
实施例9
将2.0g聚氨酯海绵加入200毫升乙醇在索氏抽提器中抽提4小时，晾干后置于3颈瓶中，再加入300毫升4mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌4小时后，用蒸馏水洗涤3次（每次500毫升）。将海绵转入不锈钢反应釜中，加入200毫升乙醇、40毫升二硫化碳。反应温度10摄氏度，反应压强0.5兆帕，以60r/min的转速搅拌反应4小时，将反应所得产物进行固-液分离，用乙醇洗涤，晾干得到海绵状重金属捕集材料PU-DTCA。
静态平衡吸附试验:温度20摄氏度，在5个锥形瓶中分别加入0.1g海绵吸附材料，每个锥形瓶中分别加入100ml初始浓度为40、80、120、160、200mg/L的重金属离子溶液，在恒温摇床中震荡1小时后，测定溶液中剩余重金属离子浓度，并依据以下公式计算平衡吸附量：平衡吸附量=（溶液初始浓度-吸附平衡时溶液浓度）÷海绵质量
以溶液平衡浓度为X轴，平衡吸附量为Y轴，作出吸附等温线，如图13，
其对不同络合态重金属离子的去除效果如下：
上述实施例中利用碱浸泡的聚氨酯海绵作为基体，可以与醇、二硫化碳混合溶液反应，生成带有二硫代氨基团海绵状吸附材料，其结构可以通过红外图谱、固体核磁共振、扫描电镜进行表征和确定；反应过程中，二硫化碳的量、反应温度、反应压力对产品的二硫代氨基含量有影响，从而直接影响对络合态重金属离子的吸附量；在实施例的反应条件下，所制得材料的二硫代氨基团含量约为1.0-1.6mmol/g，其对络合态重金属离子有较好的吸附容量。
Claims (1)
1.一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料的制备方法，其步骤为：
(1)聚氨酯海绵预处理
(1-a)抽提：将聚氨酯海绵用有机溶剂抽提剂在索氏抽提器中抽提后晾干；
(1-b)碱洗：将经过抽提的聚氨酯海绵加入到反应器中，加入氢氧化钠溶液，常温下搅拌，滤掉氢氧化钠溶液，用蒸馏水洗涤海绵3次；
步骤(1-b)中所用碱洗的氢氧化钠溶液浓度为2-4mol/L，聚氨酯海绵g：氢氧化钠溶液ml＝1：100-200；
(2)表面修饰二硫代氨基团反应
反应器中加入乙醇与二硫化碳，在5-10℃下，反应压强为0.1-0.5兆帕搅拌反应后，将反应所得产物进行固-液分离，乙醇洗涤后晾干，得到成品海绵状重金属捕集材料，所述步骤(2)中海绵g：乙醇ml：二硫化碳ml＝1：100：10-20，反应温度10℃，反应压强为0.5兆帕，反应时间4小时；所述步骤(1-a)中的抽提剂选择丙酮或乙醇，抽提4小时；所述步骤(2)中以60r/min的转速搅拌反应；其制备得到的重金属捕集材料基本结构式如下：
表面二硫代氨基团含量为1-1.6mmol/g，n＝500-1200。
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