[发明专利]一种重金属离子捕捉剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体是一种重金属离子捕捉剂的制备方法。 

技术背景

当今人类社会对重金属资源需求量迅速增长，在生产、加工和使用过程中产生大量含重金属及其化合物的废弃物，如果其含量超过了一定限量，便会造成重金属污染，严重影响生态系统的结构、功能和资源的利用。尤其是冶炼、化工、电子、汽车、采矿、电镀和轻工等行业因大量使用各类重金属和重金属化合物而排放大量含重金属离子的废水。这些含有重金属的工业废水会对地表水和地下水造成严重的污染，并且在环境中不能生物降解，容易蓄积，且很易通过根系进入植物体而被土壤作物吸收，抑制作物生长发育，促进旱衰，降低产量，并进一步通过食物链的传递和富集进入人体，导致癌变、畸型等，严重危害人体健康。例如，日本发生的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉污染）等公害病，2009年湖南双峰发生的血铅事件，以及陕西凤翔、湖南武冈、云南东川、四川内江、湖南郴州等地发生的重金属离子污染事件，重金属离子污染废水的治理已刻不容缓。 

目前重金属离子废水的处理方法主要有：氧化还原法、离子交换法、电解法、反渗透法、气浮法、化学沉淀法、吸附法等。这些处理方法在净化效率及经济效益方面都存在一些问题，存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。例如，常用的碱沉淀法工艺简单、操作方便，但去除多种重金属离子时不大适用，尤其是对于一些两性金属，如As、Cr、Cd、Pb、Zn等，在一定pH值下可形成沉淀，而另一pH下可能出现反溶，造成二次污染。随着重金属离子污水处理技术的不断发展，国内外相继开发出了各种重金属离子捕捉剂，重金属离子捕捉剂由于具有和重金属离子很强结合力的基团，能有效去除污水中的重金属离子，且不受重金属离子种类和络合剂的影响，已成为重金属离子废水污染治理领域研究的热点。目前国内外的重金属离子捕捉剂主要有两类：黄原酸酯类和二硫代氨基甲酸盐类。 

黄原酸酯类重金属离子捕捉剂是用二硫化碳与含羟基化合物进行黄原酸酯化反应而成。如不溶性交联淀粉黄原酸酯，能有效地脱除重金属离子且沉淀快、易过滤、pH范围宽。我国研究者也对黄原酸酯类高分子捕捉剂进行了研究，国内的公开专利号CN85102714、CN1884344、CN1775751A等介绍了黄原酸酯类重金属离子捕捉剂的制备方法和应用，均属于不溶性黄原酸酯类。虽然对重金属离子有着较好的去除效果，但是由于其本身不溶于水，在实际使用过程中投药时难以准确控制使用量，造成污水中的COD、BOD等指标容易超标。 

二硫代氨基甲酸盐及其衍生物类（DTC）重金属离子捕捉剂基本合成方法是将-CS2-基团接枝到高分子链的氨基上。US5013453,US5372726,US6454963,US20060060538等专利涉及的均属二硫代氨基甲酸盐类重金属离子捕捉剂。 DTC类重金属离子捕捉剂代表了目前性能最好的重金属离子捕捉剂，其处理方法简单（可在原化学沉淀法装置上直接投放），费用低，能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后，即可达到环保要求，即使对废水中重金属离子共存盐与络合盐（如：EDTA、NH3、柠檬酸等）也能充分发挥作用，并具有絮凝体粗大、沉淀快、脱水快、后处理容易、污泥量少且稳定无毒、没有二次公害等特点。但是由于其主要合成物质多胺类化合物存在价格昂贵、有一定毒性等制约因素，从而限制了DTC类重金属捕捉剂的大规模推广应用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的重金属离子捕捉剂，用于含重金属离子污水处理，并克服传统捕捉剂的生产成本高、使用不便、易造成二次污染的缺陷。 

本发明以如下技术方案解决上述技术问题： 

本发明一种重金属离子捕捉剂的制备方法，它主要由尿素、胺类化合物、二硫化碳、辅助剂、碱性物质和蒸馏水制备而成，各组分按重量百分比配比如下：尿素9-30%，胺类化合物1-6%，辅助剂0-4.5%，二硫化碳21-45%，碱性物质8-17%，蒸馏水20-35%； 

制备工艺步骤为：将尿素和碱性物质置于反应釜中加入蒸馏水搅拌溶解，控制反应温度为25-60℃，再加入胺类化合物，混合搅拌反应30-60分钟；需添加辅助剂时，在40-60℃下加入辅助剂混合搅拌反应30-60分钟，再于常压及25-40℃下，逐滴加入二硫化碳，维持反应温度不变，搅拌反应90-300分 钟，得到橙黄色的混合液体，将该液体用水洗涤、乙醇脱水后经真空干燥，即可得成品。 

本发明重金属离子捕捉剂的制备方法，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种混合。