[发明专利]一种硫化物重金属捕集剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境中重金属离子的沉淀、固化或捕集技术，具体说是一种硫化物重金属捕集剂和它的制备方法，及其在重金属污染治理中的应用。

背景技术

我国环境保护虽然取得积极的进展，但环境形势严峻的状况依然没有改变。长期积累的环境矛盾尚未解决，特别是重金属污染物排放量超过环境承受能力，严重危害了人民群众的身体健康。近年来，各种重金属废水的排放造成了土壤和水的严重污染，引起了国内外的广泛关注。

传统的pH调节沉淀法处理含重金属离子的废水，即通过投加氢氧化钠、碳酸钠、石灰等碱性化学物质，将废水的pH值调到11左右，形成相应的重金属氢氧化物沉淀以去除重金属离子。pH调节沉淀法，需谨慎控制pH 值，以保证最佳的去除效果，若废水中含有锌离子、铝离子等两性离子，形成的氢氧化物沉淀在高碱性时发生溶解，需要改变不同的pH 值，进行多级沉淀处理。由于处理后废水的pH值太高，上层清液必须泵入中和池，加酸回调pH至6～9，才能排放，处理步骤较为繁琐。

另一种实际采用的方法是采用硫化碱沉淀法处理重金属废水，利用投加的硫化钠与重金属离子形成难溶的硫化物沉淀以去除重金属离子。重金属离子硫化物沉淀在水中的溶解度比相应的金属氢氧化物沉淀低3-10个数量级，残余在水溶液中重金属离子浓度较小，而且多种金属离子可以在一步沉淀过程中去除。与pH 调节沉淀法相比较，沉淀具有易分离、易过滤、后续处理简单等优点。但使用过程中硫化钠对于含有螯合态重金属的沉淀去除效率较低，会产生硫化氢的异味，且重金属硫化物沉淀絮体颗粒细小、沉降时间太久等，降低了重金属离子的去除效果，在实践中均存在一定的局限性，难以保证重金属废水的完全达标排放。

CN101898824A公开了一种硫化物重金属螯合捕集剂，制备方法是将巯基乙胺盐酸与3,3',5,5'-联苯四甲酰氯溶解在氯仿中，以三乙胺作为缚酸剂，在氮气保护下进行缩合反应，然后过滤，分离得到白色沉淀，即为目标产物，是一种高效的硫化物重金属螯合捕集剂。但是参与反应的3,3',5,5'-联苯四甲酰氯的合成路线较长、收率较低。此外，所得到的硫化物重金属螯合捕集剂对锌的去除率不高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种硫化物重金属捕集剂及其制备方法，可以在常温下，与废水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。

为了解决上述问题，本发明通过将一定摩尔比的巯基乙胺盐酸盐和均苯四甲酸酐溶于二甲基甲酰胺中，搅拌反应一定时间，反应产物经抽滤后，制得一种高效的重金属捕集剂N¹,N²,N⁴,N⁵-四(2-巯基乙基) 1,2,4,5-均苯四甲酰胺（简称TMBTC），用于处理含重金属离子的工业废水，在常温下与废水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。

实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种硫化物重金属捕集剂N¹,N²,N⁴,N⁵-四(2-巯基乙基) 1,2,4,5-均苯四甲酰胺。

所述的硫化物重金属捕集剂由以下方法制得：在－5～30℃下，将2.22～5.91g巯基乙胺盐酸盐和2.18g均苯四甲酸酐溶于75mL二甲基甲酰胺中，搅拌反应4～8h，反应产物过滤后，得到重金属螯合捕集剂N¹,N²,N⁴,N⁵-四(2-巯基乙基) 1,2,4,5-均苯四甲酰胺。

所述的硫化物重金属捕集剂结构式为

分子中的N、S可以与重金属成键，从而生成稳定的重金属螯合物：

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本发明还涉及所述的硫化物重金属捕集剂的制备方法，采用的技术方案如下：