[发明专利]一种N-二硫代甲酸基-N;N-二乙酸钠螯合剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种N‑二硫代甲酸基‑N,N‑二乙酸钠螯合剂的制备方法。它先将亚氨基二乙腈与二硫化碳和碱在有机溶剂中发生取代反应，从而将二硫代甲酸基引入分子中，再通过加碱使其中氰基水解转化为羧基而制备N‑二硫代甲酸基‑N,N‑二乙酸钠螯合剂。本发明明显提高了硫代甲酸基在产物分子中的接枝率，从而提高了产品的螯合絮凝能力；产生絮体粗大，沉降速度快。且本发明流程较简单，工艺条件较温和，易于操作控制；工艺过程中产生的污染很少，过程环保，具有较好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及重金属废水处理领域，尤其是涉及一种N-二硫代甲酸基-N,N-二乙酸钠螯合剂的制备方法。

背景技术

随着工农业生产的快速发展，涉及重金属的行业日趋增多，如矿物的采选、冶炼和加工、电镀与表面精饰、金属腐蚀与防腐蚀、纺织印染、电子制造和机械加工、油漆、新能源与新材料制造、农药、肥料以及日用化学品等的生产等，都会产生大量含有各种不同的重金属离子的废水，如铜、汞、镍、锌、镉、锰、铬、铅、砷、铊、锑、钴等，这些重金属由于高毒性且不能生物降解，已经对人类健康和环境产生了严重的危害。因此，迫切需要研发切实可行的重金属废水处理方法，以应对日趋严重的重金属污染，促进经济社会的可持续发展。虽然针对重金属污染已研发了多种水处理方法，如传统化学沉淀法(氢氧化物和硫化物)、螯合絮凝法、铁氧体法、离子交换法、浮选法、膜过滤方法、电化学方法、吸附法和生物法等。但这些方法均存在一些缺点和不足，因此，普适的方法尚少，能在实际重金属废水处理中普遍推广应用不多。在上述处理方法中，螯合絮凝法因处理效果好、效率高，操作较简便，适用范围广，特别适合大规模废水的处理，在实际重金属废水处理中应用较为广泛。螯合絮凝法处理重金属废水的关键在于螯合絮凝剂的性能。优异的螯合絮凝剂主要表现在优异的结构、强的螯合重金属的功能基团和较低廉的价格上。已有重金属螯合剂如铜试剂、镍试剂、氨羧络合剂等，有些络合效果不理想，有些螯合重金属后生成水溶性的产物而分离困难，有些制造成本较高。在氨羧络合剂中，乙二胺四乙酸(EDTA)是最具代表性的强螯合剂，但其螯合物多是水溶性的，不便分离。但由于EDTA具有独特的优势结构，能与重金属离子形成稳定的五元或六元螯合环，使形成的螯合物具有较高的稳定性，因此，研发新型螯合剂可借鉴这种结构，如N-二硫代甲酸基-N,N-二乙酸钠。目前制备这种螯合剂都以亚氨基二乙酸(钠)和二硫化碳在碱存在下合成，由于受分子结构和基团大小的影响，二硫代甲酸基的接枝率不高(一般在60％以下)，影响了其使用效果。

发明内容

针对现有制备方法存在的缺点，本发明从原料和合成路线入手，设计了新的合成路线，提高二硫代甲酸基的接枝率，提高产品的性能。本发明的目的就是提供一种N-二硫代甲酸基-N,N-二乙酸钠螯合剂的制备方法，其特点是：(1)首先以亚氨基二乙腈、二硫化碳和碱为原料，以四氢呋喃或乙醇等有机溶剂为溶剂，将二硫代甲酸基高效地引入到分子中；(2)再与碱反应进行水解，方便地把氰基(—CN)转化为羧基(—COO^—)。本发明为N-二硫代甲酸基-N,N-二乙酸钠的制备提供一种高效、高质而简便的制备方法，提高了二硫代甲酸基的接枝率和使用效果，便于推广应用。

本发明的技术方案为：

一种N-二硫代甲酸基-N,N-二乙酸钠螯合剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按亚氨基二乙腈、二硫化碳和碱的摩尔比为1∶1～1.1∶1.05～1.15，先将亚氨基二乙腈加入到反应器中，然后加入其质量10～15倍的有机溶剂，充分搅拌均匀后，加入固体碱，然后缓慢滴加二硫化碳，加完后在室温下继续反应2～3h；然后升温到50～60℃继续反应1～2h；

(2)将步骤(1)获得的混合物旋蒸至无溶剂滴出，得棕色或棕黑色粘稠物；