CN105642234A - 一种复合螯合剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合螯合剂的制备方法，按如下步骤进行：以质量份数计，取褐煤10～15份与0.6～1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、10～15份丙烯酸混合，搅拌，在60～70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10～15份碳酸钠和10～15份盐酸羟胺，搅拌在90～100℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份；再加入5～20份第二组份，在30℃下搅拌2小时后，即可。1、该产品对垃圾飞灰的各种重金属处理明显。2、通过有机与无机的结合减少了螯合剂的用量。3、螯合后的螯合物较稳定，填埋后不易溢出。

Description

一种复合螯合剂的制备方法
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种复合螯合剂的制备方法。
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。
对重金属废水治理的方法可分为两类：①使废水中呈溶解态的重金属转变为不溶的重金属而分离；②将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，如反渗透法，电渗析法和蒸发浓缩法。第二类方法耗资较大，不适于大流量重金属废水的处理。因此，通常都采用第一类方法。在第一类方法中，传统中的沉淀法，由于一般重金属氢氧化物溶度积较大，重金属离子去除不彻底，且pH值改变时易重新析出造成二次污染。特别是对含有配位体的废水，由于重金属离子的配合物一般较稳定，OH-很难与配体竞争夺取重金属离子。硫化物沉淀法，虽产生的重金属硫化物溶度积小，但沉淀物非常细小难于分离，且过量的硫化物会生成H2S气体，造成二次污染。铁氧化体法虽然处理效果好，化学性质较稳定，不易造成二次污染，但铁氧体颗粒成长及反应过程需通空气氧化，温度要求60～80℃，不便于对大量废水的处理。采用离子交换法，虽能比较彻底地去除重金属离子，但树脂交换容量有限且较贵，不适于处理大规模的工业废水。电化学方法能将废水中的重金属作为一种资源来回收，但由于废水中重金属离子浓度一般较低，致使电流效率低，电能消耗较大，处理费用高。其他方法，如活性炭吸附法、扩散渗透法等也因处理费用或实际操作问题，难以在实际中推广。特别是，随着工业生产的发展，各种新型材料的产生以及对各种材料质量的要求提高，在矿物采选、材料的制造加工过程添加的有机添加剂的种类和数量越来越多，致使重金属废水成分越来越复杂，传统处理方法已很难满足日益严格的环保要求。近年来，虽然在利用天然物质或工农业废弃物等廉价吸附剂来处理重金属废水取得一些进展，但至今还没有工业应用例子，其主要原因是这些吸附剂吸附重金属仍存在后处理问题。胶束强化超滤和聚合物络合强化超滤两种方法对废水的处理效率较低，还存在对超滤浓缩液的处理、聚合物或表面活性剂的回收与循环使用，以及膜组件价格偏高、膜污染、有机膜对温度和pH值很敏感、抗溶剂和抗氧化能力差等问题，离工业化应用尚有很大距离。与上述方法比较，螯合沉淀法工艺简单、高效而又经济，适于大规模废水的处理。然而，目前一些市场上金属螯合剂比较单一对各种重金属处理不全面，而且螯合物不稳定，添加量大。不能满足实际的需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足，本发明提供了一种复合螯合剂的制备方法，将无机重金属螯合剂与有机重金属螯合剂按一定的比例复配，增强对垃圾飞灰中重金属的螯合效果，提高对飞灰重金属处理的效率。
技术方案：本发明提供了一种复合螯合剂的制备方法，按如下步骤进行：以质量份数计，取褐煤10～15份与0.6～1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、10～15份丙烯酸混合，搅拌，在60～70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10～15份碳酸钠和10～15份盐酸羟胺，搅拌在90～100℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份；再加入5～20份第二组份，在30℃下搅拌2小时后，即可。
所述的褐煤需要粉碎，过筛，控制粒径大小为0.005～0.01mm。
所述的第二组份为邻菲啰啉。
进一步的优选方案：以质量份数计，取褐煤15份与0.6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、10份丙烯酸混合，搅拌，在70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10份碳酸钠和10份盐酸羟胺，搅拌在90℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份；再加入20份邻菲啰啉，在30℃下搅拌2小时后，即可。
更进一步的！本发明在加入第二组份得到螯合剂后，还可以加入5～20份的第三组份，搅拌均匀即可。
所述的第三组份通过以下方法得到：将1～5份聚丙烯酰胺、20～22份尿素、0.2～0.3份氢氧化钠混合，搅拌，在温度30～35℃下反应4～5小时，升高温度至55～60℃，加入15～18份磺胺嘧啶钠，反应4～5小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
优选的，所述的第三组份通过以下方法得到：将1份聚丙烯酰胺、20份尿素、0.2份氢氧化钠混合，搅拌，在温度30℃下反应4小时，升高温度至55℃，加入15份磺胺嘧啶钠，反应4小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
有益效果：本发明所述的方法通过有机与无机的结合减少了螯合剂的用量。采用本发明所述方法制备得到的螯合剂对垃圾飞灰的各种重金属处理明显。此外，螯合后的螯合物较稳定，填埋后不易溢出。
具体实施方式：
制备试验：
实施例1(制备第一组份)
取的褐煤10g，粉碎，过筛，控制粒径大小为0.005～0.01mm，加入0.6g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和10g的丙烯酸，搅拌，在70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10g碳酸钠和10g盐酸羟胺，搅拌在90℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份。
实施例2(制备第一组份)
取的褐煤15g，粉碎，过筛，控制粒径大小为0.005～0.01mm，加入1g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和15g的丙烯酸，搅拌，在60℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入15g碳酸钠和15g盐酸羟胺，搅拌在100℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份。
实施例3(制备第三组份)
将1g聚丙烯酰胺、20g尿素、0.25g氢氧化钠混合，搅拌，在温度35℃下反应4小时，升高温度至55℃，加入15g磺胺嘧啶钠，反应4小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
实施例4(制备第三组份)
将5g聚丙烯酰胺、22g尿素、0.3g氢氧化钠混合，搅拌，在温度30℃下反应4小时，升高温度至60℃，加入18g磺胺嘧啶钠，反应5小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
复配试验：
以实施例1所得产物为第一组份，以邻菲啰啉为第二组份，以实施例3所得产物为第三组份。通过实施例5～实施例13，采用不同的配比，进行复配，得到不同的复合螯合剂，所采用的复配配比如下表所示：
第一组份 第二组份 第三组份
实施例5 10 5 5
实施例6 10 5 10
实施例7 10 5 20
实施例8 10 10 5
实施例9 10 10 10
实施例10 10 10 20
实施例11 10 20 5
实施例12 10 20 10
实施例13 10 20 20
应用试验
取废水1L(其中含有铜离子53.1mg/L和镍离子46.4mg/L)，加入上述实施例5～实施例13所得产物0.5g，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。结果见下表。

Claims (7)

1.一种复合螯合剂的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
以质量份数计，取褐煤10～15份与0.6～1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、10～15份丙烯酸混合，搅拌，在60～70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10～15份碳酸钠和10～15份盐酸羟胺，搅拌在90～100℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份；再加入5～20份第二组份，在30℃下搅拌2小时后，即得。
2.如权利要求1所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于所述的褐煤需要粉碎，过筛，控制粒径大小为0.005～0.01mm。
3.如权利要求1所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于所述的第二组份为邻菲啰啉。
4.如权利要求1所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于以质量份数计，取褐煤15份与0.6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、10份丙烯酸混合，搅拌，在70℃下反应4小时，水洗，烘干，再加入10份碳酸钠和10份盐酸羟胺，搅拌在90℃下反应4小时，水洗，烘干，得到第一组份；再加入20份邻菲啰啉，在30℃下搅拌2小时后，即可。
5.如权利要求1所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于加入第二组份得到螯合剂后，还可以加入5～20份的第三组份，搅拌均匀即得。
6.如权利要求5所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于所述的第三组份通过以下方法得到：将1～5份聚丙烯酰胺、20～22份尿素、0.2～0.3份氢氧化钠混合，搅拌，在温度30～35℃下反应4～5小时，升高温度至55～60℃，加入15～18份磺胺嘧啶钠，反应4～5小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
7.如权利要求6所述的复合螯合剂的制备方法，其特征在于所述的第三组份通过以下方法得到：将1份聚丙烯酰胺、20份尿素、0.2份氢氧化钠混合，搅拌，在温度30℃下反应4小时，升高温度至55℃，加入15份磺胺嘧啶钠，反应4小时后，过滤，干燥，得到第三组份。
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