CN105693933A - 重金属离子捕集剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及重金属离子捕集剂，具体是一种含氧肟酸基团的淀粉衍生物的重金属离子捕集剂的制备方法。它是由淀粉、引发剂、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物、水制备而成，其制备过程为：首先把淀粉加入水中，然后加入丙烯酰胺，之后加入丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物，在通氮气条件下，滴加引发剂溶液，搅拌反应，即得到本发明的含氧肟酸基团的淀粉衍生物。本发明的淀粉衍生物对铅、镉、铜、锌等具有强力螯合作用，可用于含重金属废水的处理、尤其是低浓度重金属废水的深度处理，净化效率高，经济效益、社会效益显著。

Description

重金属离子捕集剂的制备方法
技术领域
本发明涉及重金属离子捕集剂，具体是一种含氧肟酸基团的淀粉衍生物的重金属离子捕集剂的制备方法。
背景技术
重金属是常见的水体污染物之一，由于不能被微生物分解，可在环境中长期存留，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程，并最终通过食物链传递危及人类健康，对生态环境的危害极大。目前，重金属污染控制的主要方法主要化学沉淀法、电解法、膜分离法、反渗透法等。但是上述方法都不同程度地存在着成本高、能耗大、选择性差、操作困难等缺点。本发明制备的重金属离子捕集剂,由于在天然高分子化合物淀粉骨架上引入了氧肟酸基团,可强力螯合铅、镉、铜、锌等，而且能对水中悬浮微粒特别是细小微粒进行有效捕集，使用成本低、选择性好，操作简便，在低浓度重金属污染物的去除方面具有独特的优势。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一合成的种重金属离子捕集剂的制备方法，该方法以淀粉为骨架，并引入丙烯酰胺、丙烯氧肟酸和丙烯酸酯等功能性基团，可将水中的重金属离子强烈的吸附螯合在淀粉骨架上，从而达到高效去除水中重金属离子的目的。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种重金属离子捕集剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水和淀粉依次投入到反应釜中，搅拌均匀，加热至85℃-90℃糊化；
（2）将上述糊化淀粉冷却至10℃-55℃，依次将丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物投入到糊化淀粉中，在通氮气的条件下，搅拌均匀，然后在不断搅拌下缓慢滴加引发剂溶液，经接枝、聚合后即得本发明的重金属离子捕集剂。
采用上述技术方案的本发明，以淀粉为原料，以丙烯酰胺、丙烯氧肟酸、丙烯酸甲酯为功能性单体，通过接枝共聚反应，在天然高分子化合物淀粉骨架上同时引入丙烯酰胺、丙烯氧肟酸和丙烯酸酯等基团，利用淀粉的亲水刚性链骨架、配以柔性的丙烯酰胺、丙烯氧肟酸、丙烯酸甲酯共聚物支链，形成刚柔相济的网状结构大分子，使其捕集悬浮微粒特别是细小微粒能力显著增加，由于氧肟酸基团与一些金属离子如铅、镉、铜、锌等具有极强的螯合效应,从而生成稳定的絮状沉淀，达到去除重金属离子的目的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的效果：
（1）对铅、镉、铜、锌等具有极强的螯合效应；
（2）沉降性能好，易于分离，适用于含铅、鎘、铜、锌等重金属离子的废水的治理，处理效果好。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
所述的淀粉为玉米淀粉、糯米淀粉、土豆淀粉和木薯淀粉中的一种或两种以上混合物；水和淀粉的质量比为100：3-12。
所述的丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物是由丙烯酸甲酯与盐酸羟胺反应而得到的。
所述的丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.08-0.2。
所述的引发剂为硝酸铈铵的硝酸溶液或过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合物。
所述的过硫酸盐是过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或两种以上混合物。
淀粉、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物的质量比为1:0.05-0.6：0.1-0.5。
接枝聚合反应温度为10℃-55℃；反应时间为1-2.5小时；引发剂加入量为0.5-5mmol/l。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但实施例不对本发明构成任何限制。
实施例1：
（1）将水和玉米淀粉依次投入到反应釜中，水和淀粉的质量比为100：8，搅拌均匀，加热至85℃糊化。
（2）将上述糊化淀粉冷却至30℃，在通氮气的条件下,依次加入丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物,投加量：淀粉、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物的质量比为1:0.2：0.25，丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.11，搅拌均匀。在不断搅拌下，缓慢滴加引发剂硝酸铈铵的硝酸溶液，引发剂加入量为0.55mmol/l，反应1.5小时后，即得本发明的重金属离子捕集剂。
在本实施例中，废水中铅、镉、铜、锌的去除率可分别达到99.82%、99.51%、99.90%、99.73%。
实施例2：
（1）将水和糯米淀粉依次投入到反应釜中，水和淀粉的质量比为100：6.5，搅拌均匀，加热至85℃糊化。
（2）将上述糊化淀粉冷却至38℃，在通氮气的条件下,依次加入丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物,投加量：淀粉、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物的质量比为1:0.3：0.3，丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.15，之后加入过硫酸铵，搅拌均匀。在不断搅拌下，缓慢滴加亚硫酸氢钠溶液，引发剂加入量为3.5mmol/l。反应2小时后，即得本发明的重金属离子捕集剂。
在本实施例中，废水中铅、镉、铜、锌的去除率可分别达到99.53%、99.2%、99.66%、99.57%。
实施例3：
（1）将水和玉米淀粉和木薯淀粉依次投入到反应釜中，水和淀粉的质量比为100：5，玉米淀粉和木薯淀粉的质量比为50：50，搅拌均匀，加热至85℃糊化。
（3）将上述糊化淀粉冷却至40℃，在通氮气的条件下,依次加入丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物,投加量：淀粉、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物的质量比为1:0.35：0.2，丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.12，之后加入过硫酸铵，搅拌均匀。在不断搅拌下，缓慢滴加亚硫酸氢钠溶液，引发剂加入量为4mmol/l。反应2.5小时后，即得本发明的重金属离子捕集剂。
在本实施例中，废水中铅、镉、铜、锌的去除率可分别达到99.36%、99.15%、99.62%、99.59%。
由上述实施例可知，采用本发明制备重金属离子捕集剂用于含重金属离子废水的处理，废水中铅、鎘、铜、锌的去除率均可达到99%以上。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将水和淀粉依次投入到反应釜中，搅拌均匀，加热至85℃-90℃糊化；
（2）将上述糊化淀粉冷却至10℃-55℃，依次将丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物投入到糊化淀粉中，在通氮气的条件下，搅拌均匀，然后在不断搅拌下缓慢滴加引发剂溶液，经接枝、聚合后即得本发明的重金属离子捕集剂。
2.如权利要求1所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，所述的淀粉为玉米淀粉、糯米淀粉、土豆淀粉和木薯淀粉中的一种或两种以上混合物；水和淀粉的质量比为100：3-12。
3.如权利要求1所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，所述的丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物是由丙烯酸甲酯与盐酸羟胺反应而得到的。
4.如权利要求3所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，所述的丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:0.08-0.2。
5.如权利要求1所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为硝酸铈铵的硝酸溶液或过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合物。
6.如权利要求5所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸盐是过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或两种以上混合物。
7.如权利要求1所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，淀粉、丙烯酰胺、丙烯氧肟酸与丙烯酸甲酯混合物的质量比为1:0.05-0.6：0.1-0.5。
8.如权利要求1所述的重金属离子捕集剂的制备方法，其特征在于，接枝聚合反应温度为10℃-55℃；反应时间为1-2.5小时；引发剂加入量为0.5-5mmol/L。
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