CN103172159B - 一种复合型重金属螯合剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型重金属螯合剂的制备方法，包括如下步骤：1）在反应釜中加入水和多胺化合物并搅拌均匀；2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度不超过50℃；3）反应釜升温至50～90℃之间，并在此温度下继续搅拌反应2～6小时；4）在反应釜中通冷却水降至25～35℃，然后加入1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐，搅拌0.5～1小时即得复合型重金属螯合剂。本发明制备的重金属螯合剂，保留了TMT-15环境友好，螯合能力强的优点，又克服了它絮体小，沉淀难过滤的缺点，能够在后续无需另加聚丙烯酰胺絮凝剂的情况下使出水重金属含量低于国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合型重金属螯合剂的制备技术。
背景技术
近年来，含重金属离子工业废水处理己成为人们非常关注的问题，这些废水来源多样，主要是由机械加工、电镀、矿山开采，钢铁及有色金属的冶炼和化工企业产生的，重金属离子的种类、含量及其存在形态随着不同的生产行业而存在差异，变化很大。其中电镀废水成为具有代表性的难处理的工业废水之一，主要由于废水中含有大量的重金属离子，直接排入水体不仅污染环境，也浪费了大量有价金属，电镀废水的有效治理在国内外引起广泛重视。
尽管现在开发了多种去除水中有害重金属离子的方法，如吸附法、离子交换法、反渗透法、生物法等，但螯合沉淀法仍是效果较好、成本较低的重金属废水处理方法，原理是含硫、氮功能基团的螯合剂能与重金属离子形成不溶于水的稳定络合物，这些络合物的稳定常数很高，从而使绝大多数重金属离子从水中分离出来，达到净化水质的目的。为了使螯合剂具有较好的絮凝性能，通常使用一定交联度的高分子螯合剂。
目前常用的重金属捕集剂主要是二硫代氨基甲酸类化合物的衍生物，如多胺二硫代甲酸盐、聚乙烯亚胺基黄原酸、多胺-环氧氯丙烷共聚物黄原酸盐、聚丙烯酰胺黄原酸盐等。有较多的文献报道了这类重金属捕集剂的合成和应用效果，例如公开号为CN1831020A的《一种二硫代氨基甲酸二乙烯三胺乙基聚合物的合成方法》公开了一种交联的高分子二硫代氨基甲酸盐的合成及在重金属废水中的应用。公开号为CN101173019A的《一种聚乙烯醇为基链的高分子螯合剂的合成方法》公开了一种具有较高交联度和有效基团的高分子螯合剂的合成方法和应用实例。但在实际应用中，这类重金属捕集剂存在以下缺点：一是具有毒性，对水中生物有杀伤性。二是由于螯合基团部分空缺等原因，需要使用过量数倍的重金属捕集剂才能使废水重金属离子达标，造成处理后的废水含有一定浓度的重金属捕集剂，对环境造成损害，并且使出水色泽偏黄。
另一方面，1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐（TMT-15）无毒无味，被称为环境友好型产品，尤其对重金属以络合盐形式（EDTA、柠檬酸等）存在的情况，也能发挥良好的去除效果，因而在含重金属离子废水处理工业中得到了广泛的应用。这种重金属捕集剂是小分子化合物，螯合能力虽强，但与金属离子络合后形成的絮体小，沉降性能差，长时间悬浮于水中不易沉淀，需要后续加入过量助凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂（聚铁、聚铝），费时费力，常常由于沉淀不干净而使出水重金属超标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种复合型重金属螯合剂的制备方法，对环境更加友好并且使废水处理过程更方便。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）在反应釜中加入水和多胺化合物并搅拌均匀；
2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度不超过50℃；
3）反应釜升温至50～90℃之间，并在此温度下继续搅拌反应2～6小时；
4）在反应釜中通冷却水降至25～35℃，然后加入1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐，搅拌0.5～1小时即得复合型重金属螯合剂。
优选的，所述的多胺化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺或聚乙烯多胺中的一种或其混合物。
优选的，所述的卤代环氧烷为环氧氯丙烷，所述环氧氯丙烷的添加量以摩尔比计是多胺化合物的1/10～1/2。
优选的，所述环氧氯丙烷的添加量以摩尔比计是多胺化合物的1/6～1/3。
优选的，所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐以固体或者水溶液的形式加入，添加量以摩尔比计是多胺化合物的0.1～2.0倍。
优选的，所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐的添加量以摩尔比计是多胺化合物的0.4～1.6倍。
优选的，所述步骤2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度45℃，所述步骤3）反应釜升温至70℃，所述步骤4）反应釜中通冷却水降至30℃。
本发明使用卤代环氧烷与多胺化合物进行增链交联反应制备的聚季铵盐类絮凝剂与1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐有效配合，协同发挥去除废水重金属离子的作用。因而，本发明制备的重金属螯合剂，保留了TMT-15环境友好，螯合能力强的优点，又克服了它絮体小，沉淀难过滤的缺点，能够在后续无需另加聚丙烯酰胺絮凝剂的情况下使出水重金属含量低于国家标准。
具体实施方式
本发明复合型重金属螯合剂的制备方法包括如下步骤：
1）在反应釜中加入水和多胺化合物并搅拌均匀；
2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度不超过50℃；
3）反应釜升温至50～90℃之间，并在此温度下继续搅拌反应2～6小时；
4）在反应釜中通冷却水降至25～35℃，然后加入1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐，搅拌0.5～1小时即得复合型重金属螯合剂。
其中，所述的多胺化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺或聚乙烯多胺中的一种或其混合物。所述的卤代环氧烷为环氧氯丙烷，所述环氧氯丙烷的添加量以摩尔比计是多胺化合物的1/10～1/2，优选为1/6～1/3。所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐以固体或者水溶液的形式加入，所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐（TMT-Na3）可以通过市场购买得到，也可以通过公开号为CN101591303A《用于制备2.4.6-三巯基均三嗪的三钠盐的方法》公开的方法合成得到，另外所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐的添加量以摩尔比计是多胺化合物的0.1～2.0倍，优选为0.4～1.6倍。
以下结合具体实施例进一步说明本发明，但本发明不应受限于下述实施例。
实施例1
反应釜中加入1升水，开启搅拌器，加入41克乙二胺，缓慢滴加环氧氯丙烷63克，滴加过程中保持温度不超过50℃。滴完后升温到70℃搅拌反应2小时。然后降温到25℃，加1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐82克，搅拌半小时后得到无色澄清液体即为重金属螯合剂。
实施例2
反应釜中加入1升水，开启搅拌器，加入70克二乙烯三胺，缓慢滴加环氧氯丙烷32克，滴加过程中保持温度不超过50℃。滴完后升温到85℃搅拌反应2小时。然后降温到25℃，加1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐82克，搅拌半小时后得到无色澄清液体。
实施例3
反应釜中加入1升水，开启搅拌器，加入95克三乙烯四胺，缓慢滴加环氧氯丙烷90克，滴加过程中保持温度不超过50℃。滴完后升温到85℃搅拌反应2小时。然后降温到25℃，加1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐82克，搅拌半小时后得到无色澄清液体。
实施例4
反应釜中加入1升水，开启搅拌器，加入70克二乙烯三胺，缓慢滴加环氧氯丙烷68克，滴加过程中保持温度不超过50℃。滴完后升温到90℃搅拌反应2小时。然后降温到25℃，加1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐82克，搅拌半小时后得到无色澄清液体。
实施例5
反应釜中加入1升水，开启搅拌器，加入70克二乙烯三胺，缓慢滴加环氧氯丙烷32克，滴加过程中保持温度不超过50℃，再在1小时内滴加106克二硫化碳，滴完后升温到85℃搅拌反应2小时。然后降温到25℃，加1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐82克，搅拌半小时后得到橙色液体。
实施例6
将上述所得产品进行重金属去除实验测试，测试步骤如下：先配制含铜离子53.1mg/L和镍离子46.4mg/L的模拟废水。取模拟废水1L，加入按上述实例制备的重金属螯合剂0.7mL，搅拌10分钟后静置15分钟，过滤生成的沉淀物，然后用分光光度法测定废水残余的重金属含量。结果见表一。
表一重金属去除测试结果
结果说明在重金属螯合剂用量很低的情况下，能够保持很高的重金属离子去除率。
实施例7
取与上例相同重金属浓度的废水，将实施例3制得的样品与市售的TMT-15产品性能进行比较。实施例3样品测试方法同上例，市售的TMT-15产品搅拌10分钟，加入少许阴离子型聚丙烯酰胺，再搅拌15分钟后静置15分钟，然后过滤生成的沉淀物，最后用分光光度法测定废水残余的重金属含量。结果见表二。
表二本发明与市售TMT-15产品性能对比
结果表明相对于市售的TMT-15产品，本发明产品用于废水重金属离子去除有更好的应用效果。
Claims (7)
1.一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）在反应釜中加入水和多胺化合物并搅拌均匀；
2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度不超过50℃；
3）反应釜升温至70～90℃之间，并在此温度下继续搅拌反应2～6小时；
4）在反应釜中通冷却水降至25℃，然后加入1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐，搅拌0.5～1小时即得复合型重金属螯合剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述的多胺化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺或聚乙烯多胺中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述的卤代环氧烷为环氧氯丙烷，所述环氧氯丙烷的添加量以摩尔比计是多胺化合物的1/10～1/2。
4.根据权利要求3所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述环氧氯丙烷的添加量以摩尔比计是多胺化合物的1/6～1/3。
5.根据权利要求1所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐以固体或者水溶液的形式加入，添加量以摩尔比计是多胺化合物的0.1～2.0倍。
6.根据权利要求5所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述1.3.5-三嗪-2.4.6-三硫醇三钠盐的添加量以摩尔比计是多胺化合物的0.4～1.6倍。
7.根据权利要求1所述的一种复合型重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）在反应釜中缓慢滴加卤代环氧烷并保持温度45℃，所述步骤3）反应釜升温至70℃，所述步骤4）反应釜中通冷却水降至25℃。
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