[发明专利]一种超支化型重金属捕捉剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种超支化型重金属捕捉剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，环境的污染越来越严重，含有重金属离子的污水量也越来越大。含有重金属离子污水主要来源于金属冶炼、矿山开采、机械加工、电子行业和部分化工企业。含有重金属离子的工业废水会对地表水、地下水和土壤造成严重污染，而且很容易通过根系进入植物体内而被吸收，抑制作物的生长发育，降低产量，并进一步通过食物链的传递和富集进入人体而导致癌变、畸形等，严重危害到人体健康。

近年来人们对重金属污水处理的研究十分重视，主要的处理方法有氧化还原法、离子交换法、电解法、反渗透法、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。随着重金属离子污水处理技术的不断发展，国内外相继开发出各种金属离子螯合剂，由于其具有对重金属离子有很强结合力的基团，因此能够有效地去除污水中的重金属离子，但是常用的螯合剂分子基本上是线性结构，且所含有的螯合基团密度较小，其螯合能力还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种超支化型重金属捕捉剂，含有高密度的螯合基团，因此具有很强的重金属离子螯合能力，能够大大提高对废水中重金属离子的捕捉效率，具有添加量少、螯合效率高的优点。本发明的另一个目的是提供该超支化型重金属捕捉剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超支化型重金属捕捉剂，其为超支化的二硫代氨基甲酸盐重金属捕捉剂，具有高度支化的主链，其各支链上含有重金属离子捕捉基团。

优选地，其由超支化的多元胺基化合物与二硫化碳反应得到。

优选地，所述超支化的多元胺基化合物是由三元环氧化合物与二元伯胺化合物聚合而成。

优选地，所述三元环氧化合物为丙三醇三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚中的任意一种或多种。

优选地，所述二元伯胺化合物为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种或多种。

优选地，所述三元环氧化合物和所述二元伯胺化合物的摩尔比为1：(2～3)。

优选地，所述二硫化碳和所述二元伯胺化合物的摩尔比为(2～6)：1。

一种制备所述的超支化型重金属捕捉剂的方法，包括以下步骤：

a：将二元伯胺化合物注入反应釜中，一边搅拌一边加热，另外将三元环氧化合物注入到高位槽中备用；

b：当反应釜中温度升到40-80℃时，在搅拌的同时滴加高位槽中的三元环氧化合物，滴完后继续保温搅拌反应2-4h，得到超支化的多元胺基化合物；

c：调整温度至30-50℃，滴入强碱溶液，搅拌熟化使其溶解均匀；

d：维持温度在30-50℃，滴加二硫化碳，滴完后继续搅拌反应3-5h，反应完全后冷却出料。

优选地，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

优选地，所述强碱溶液的质量百分比浓度为20-40％。

在本发明的一种实施方式中，主要发生的反应如下，其中R表示三元环氧化合物的分子主链，A表示二元伯胺化合物的分子主链：

在本发明的另一种实施方式中，在上述反应生成R’的基础上，还可进一步进行下述反应：

该产物进一步与CS₂反应。

在本发明的一些其他实施方式中，二元伯胺化合物的加入量可以变化，使得上述反应产物的部分三元环氧基团不进行开环反应。

本发明的有益效果是：本发明的超支化型重金属捕捉剂，具体地说，是超支化的二硫代氨基甲酸盐重金属捕捉剂，通过三元环氧化合物和二元伯胺化合物的反应，后者的胺基与前者的环氧基发生开环反应，一个二元伯胺化合物分子可以结合2个三元环氧化合物分子，每个三元环氧化合物分子可以结合3个二元伯胺化合物分子，所得产物之间通过互相交联，最终可以得到超支化的多元胺基化合物，其含有大量的支链，各个支链上也含有大量的胺基；接着再加入硫化剂二硫化碳，将-CS₂-基团接枝到高度支化的高分子链的胺基上，由此得到超支化的二硫代氨基甲酸盐重金属捕捉剂，其含有高密度的螯合基团，因此具有很强的重金属离子螯合能力，能够大大提高对废水中重金属离子的捕捉效率，具有添加量少、螯合效率高的优点。

附图说明

图1是实施例1的产品进行铜离子去除效果测试的结果；