[发明专利]一种煤基复合螯合剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于螯合吸附剂的研究技术领域，特别涉及一种一种煤基复合螯合剂的制备方法。

背景技术

螯合沉淀法是是利用高分子重金属螯合剂与水中的重金属离子发生螯合反应，生成不溶于水的絮状重金属络合物沉淀，去除废水中的重金属离子，应用于垃圾焚烧发电方面的飞灰重金属治理方面也有独特功效。螯合沉淀法的去除效率高、pH适用范围宽、处理效果好，特别是对低浓度废水也有非常好的效果，所生成络合物性质稳定，在强酸或强碱性条件下不会析出重金属离子，在-100℃-300℃的温度范围内重金属螯合物也非常稳定。在自然环境下可保持长达数百年的聚合物稳定性。

常用的高分子重金属螯合剂是一类具有螯合功能水溶性的高分子，基体具有亲水性的螯合形成基，它与水中的重金属离子选择性地反应，生成不溶于水的金属络合物，来去除废水中的重金属。但由于重金属螯合剂一般为水溶性液体，储运困难，且螯合剂与重金属离子生成的絮体通常要投加絮凝剂进行沉淀分离，不仅增加了工艺难度和运行费用，在一些不适于液体投加的领域如烟气飞灰、土壤重金属污染等领域，其应用受到限制，大大限制了其适用的范围。因此，国内外的专家学者试图将螯合剂的螯合官能团通过化学接枝等手段固定在颗粒表面，开发既有螯合基团优异的螯合性能又有基体良好机械性能和化学稳定性的重金属离子螯合材料，选择的基体主要包括以下几类：

高分子树脂：XiaoSheng Jing等将N,N’-双(羧甲基)二硫代氨基甲酸钠固定在氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯树脂（Cl-PS-DVB）母体上制得N,N’-双(羧甲基)二硫代氨基甲酸树脂，考察了其对Cu²⁺、Pb²⁺和Ni²⁺离子的吸附行为和机理。刘春萍等以聚氯乙烯为大分子骨架，经三乙烯四胺胺化，再与二硫化碳和乙醇钠反应，得到的二硫代氨基羧酸盐改性聚氯乙烯树脂进一步与氯乙酸钠反应，合成了一种同时含N、S、O的羧甲基二硫代氨基甲酸酯改性聚氯乙烯树脂。合成树脂对Ag⁺、Hg²⁺、Au³⁺、Pb2+离子的吸附容量分别达2.058、1.514、1.125和0.415mmol/g，而对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺等离子吸附容量很小，甚至不吸附。纪春暖研究表明聚苯乙烯负载聚酰胺-胺型螯合树脂对Hg²⁺具有较高的吸附选择性，从二元金属离子混合液中对Hg²⁺的回收率达到85.3%以上。

硅胶微粒：李延斌等以偶联剂γ-氯丙基三甲氧基硅烷为媒介，将聚乙烯亚胺（PEI）以偶合接枝的方式接枝于微米级硅胶微粒表面，制得接枝微粒PEI-SiO₂，然后以氯乙酸为试剂，通过亲核取代反应将亚氨乙酸（IAA）基团键合于硅胶微粒表面，形成了具有多齿配基的亚氨乙酸型螯合微粒IAA-PEI-SiO₂。与接枝微粒PEI-SiO₂相比，螯合微粒IAA-PEI-SiO₂对Cu²⁺及Eu³⁺的吸附容量大幅度提升，显示出强螯合吸附特性。安富强等还通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷媒介，将聚乙烯亚胺偶合接枝到硅胶微粒表面，形成了化学键联的复合材料PEI/SiO₂。以Cu²⁺为模板离子，以环氧氯丙烷为交联剂，通过配位键作用对化学键合在硅胶表面的PEI大分子链进行了离子印迹，制备了对Cu²⁺的结合量大、选择性高的复合型Cu²⁺印迹材料IIP-PEI/SiO₂。

生物质材料：Mohamed等研究了聚乙烯亚胺浸渍棕榈壳活性炭对Pb²⁺的吸附。PEI/AC的比为16.68和29.82wt%时，对Pb²⁺的吸附量增加。Osvaldo Karnitz Jr.等将甘蔗渣用琥珀酸酐进行化学改性得到改性甘蔗渣，研究了其对水溶液中Cu²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附性能。

但是，发明人在研发过程中发现，目前的螯合吸附剂研究仍存在基体来源受限，成本高、效果不够理想等问题。

发明内容

为了克服现有技术中的重金属螯合吸附剂所存在的不足，本发明提供了一种以煤为基体，重金属离子螯合吸附能力强的煤基复合螯合剂的制备方法。