CN103663663B - 高效复合重金属螯合剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效复合重金属螯合剂及其制备方法，所述高效复合重金属螯合剂包含组份（按质量百分比计）为：纳米氧化铝为35～40%，乙二胺四乙酸二钠为15～20%，羧甲基淀粉钠为40～60%。本发明高效复合重金属螯合剂无毒性，对水中生物不会造成损害，在处理重金属废水时不需要调节PH值，并且优于传统重金属处理方法的处理效果。

Description

高效复合重金属螯合剂

技术领域

本发明属于水体中重金属离子的去除、净化或捕集技术领域，具体涉及一种重金属螯合剂及其制备方法。

背景技术

重金属污染是指Hg、Cd、Pb、Cr 和As等生物毒性显著的元素及具有一定毒性的一般重金属，如Zn、Cu、Co、Ni、Sn 等元素及其化合物对环境造成的污染。它具有如下特点：① 微量即可产生显著毒性效应，一般重金属产生毒性效应的范围为1.0 ～10mg/L，毒性显著的范围为0.001～0.1mg/L ；②不能被微生物降解，相反某些重金属在微生物作用下会转化成毒性更大的金属有机物，如汞转化为烷基汞；③被生物体摄取后，经食物链的放大作用，逐渐地在较高级的生物体内成千百倍地富集起来；④进入人体后，能与生物高分子(如蛋白质、酶等) 发生强烈地相互作用而使它们失去活性，也可能积累在某些器官中造成累积性中毒。如震惊世界的日本“水俣病”和“骨痛病”就分别是由含汞废水和含镉废水造成的，在我国也多次出现大面积的重金属污染事故，如湘江镉污染，东江铊污染，另外还有许多潜在的重金属危害。重金属主要以离子(或配离子) 随废水即以重金属废水形式排入环境并迁移转化的，主要来源于矿山开采，机械加工，钢铁和有色金属冶炼，以及部分化工企业。由于重金属排入环境后不易除去，并在环境中积累，对生物体产生长期的毒害作用。因此，重金属废水是对环境污染最严重、对人类危害最大的工业废水之一。加强对重金属废水的治理对国民经济的发展和保障人们生命安全与健康具有十分重要的意义。

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。三是处理重金属时，需将原水调节PH=8～10。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的不足，提供一种高效复合重金属螯合剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

高效复合重金属螯合剂，组份（按质量百分比计）为：纳米氧化铝为35～40%，乙二胺四乙酸二钠为15～20%，羧甲基淀粉钠为40～60%。

优选的，所述组份（按质量百分比计）为：纳米氧化铝为38%，乙二胺四乙酸二钠为17%，羧甲基淀粉钠为55%。

上述高效复合重金属螯合剂的制备方法，包括如下步骤：

1）在反应釜中按质量百分配比计量加入纳米氧化铝和乙二胺四乙酸钠；

2）将反应釜加温到60～70℃，搅拌50～70min，使纳米氧化铝和乙二胺四乙酸钠充分混合形成半成品；

3）将半成品倒入搅拌机中，并加入按百分配比计量的羧甲基淀粉钠，搅拌20～40min即得成品。

本发明高效复合重金属螯合剂适用于工业废水处理各类重金属离子前端产品，白色粉末状，易溶于水，是由纳米氧化铝、乙二胺四乙酸二钠、羧甲基淀粉钠复配物，属于长链大分子物质，每条分子链上有几千个螯合剂基团，一个重金属离子会被多个极性的螯合基团所螯合，它强大的结合力远远大于OH^-、S^2-与重金属离子的结合力，并兼有活性氧化铝、羧甲基淀粉钠的吸附、絮凝、离子交换，可以从许多常用的络合剂中将重金属离子快速沉淀下来。

与传统重金属处理方法相比，本发明在处理重金属废水时不需要调节PH值，能适应强酸或强碱的废水，应用范围广，其吸附絮凝能力更强，处理后的废水不但可达到国家排放标准，而且优于传统重金属处理方法的处理效果。

本发明高效复合重金属螯合剂无毒性，对水中生物不会造成损害。

另外，本发明方法是一种高效、简单、可行的工艺路线，所需设备简单，操作方便，条件易于控制，生产成本低。

具体实施方式

高效复合重金属螯合剂，其组份（按质量百分比计）为：纳米氧化铝为35～40%，乙二胺四乙酸二钠为15～20%，羧甲基淀粉钠为40～60%。

实施例1

高效复合重金属螯合剂包含组份（按质量百分比计）为：纳米氧化铝为38%，乙二胺四乙酸二钠为17%，羧甲基淀粉钠为45%。

上述高效复合重金属螯合剂的制备方法，包括如下步骤：

1）在反应釜中按质量百分配比计量加入纳米氧化铝和乙二胺四乙酸钠；

2）将反应釜加温到65℃，搅拌60min，使纳米氧化铝和乙二胺四乙酸钠充分混合形成半成品；

3）将半成品倒入搅拌机中，并加入按百分配比计量的羧甲基淀粉钠，搅拌30min即得成品。

进行重金属去除实验测试：

电镀厂所排放的废水中含铜离子40mg/L 和镍离子35mg/L ，取废水1000mL，加入按上述实例制备的重金属螯合剂0.6 mL，则迅速有沉淀产生，搅拌15min并静置使沉淀完全后，过滤生成的沉淀物，并取上层水溶液，用分光光度法测定废水残余的重金属含量，下表为测试的处理结果：

螯合剂体积（mL）	残余的铜离子浓度（mg/L）	残余的镍离子浓度（mg/L）
			0.6	0.06	0.09

以上结果说明高效复合重金属螯合剂具有很强的重金属离子去除作用。

Claims (1)

1.高效复合重金属螯合剂，由以下组份组成，按质量百分比计：纳米氧化铝为35～40%，乙二胺四乙酸二钠为15～20%，羧甲基淀粉钠为40～60%，所述各组份的质量百分比之和为100%；上述高效复合重金属螯合剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）在反应釜中按质量百分配比计量加入纳米氧化铝和乙二胺四乙酸二钠；

2）将反应釜加温到60～70℃，搅拌50～70min，使纳米氧化铝和乙二胺四乙酸二钠充分混合形成半成品；

3）将半成品倒入搅拌机中，并加入按百分配比计量的羧甲基淀粉钠，搅拌20～40min即得成品。