[发明专利]一种重金属捕集剂N-甲基-N-苯基氨基二硫代甲酸钠的合成方法及应用

说明书

本发明提供了一种重金属捕集剂N‑甲基‑N‑苯基氨基二硫代甲酸钠的合成方法，及其在含重金属废水处理以及飞灰中重金属去除的应用。本发明提供的合成方法以N‑甲基苯胺、氢氧化钠、二硫化碳为原料，根据反应物料的物理化学性质、反应机理和反应条件，分阶段控制反应温度，采用三个不同反应温度实现反应完全，缩短了反应时间、提升了产物收率，通过调整反应物配比，制备的成品无含硫无机物的臭味，无二硫化碳分解产生的细小的碳颗粒，产品贮存稳定性高，工艺操作简单，反应过程便于控制，生产过程中无“三废”产生，对环境无污染，操作安全。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，尤其涉及一种重金属捕集剂N-甲基-N-苯基氨基二硫代甲酸钠的合成方法及应用。

背景技术

随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快、城市化的高度发展以及人们物质生活的提高，生活垃圾产量剧增，全国城市生活垃圾年产生量已达1.5亿吨以上，并以每年8％～10％的速率增加。焚烧处理以显著的减量化、无害化和资源化优势而被认为是我国垃圾处置的最佳手段，然而在焚烧过程中将产生大量飞灰，飞灰中含有较高浸出浓度的重金属如Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺和Zn²⁺等，因此被列为危险废弃物(HW18)。特别是飞灰中十分复杂的组分和有毒有害物质，更是对生活环境产生极大的污染。因此对飞灰进行无害化处置，做好减量化控制意义非凡。药剂稳定化是一种较常用的飞灰无害化处理技术,金属螯合剂的螯合基团对飞灰中的各种重金属进行捕捉、螯合，可将飞灰中的重金属转化为难溶解、难迁移的络合物,使重金属离子得到固定，避免二次污染。

工业、农业等生产活动中产生的重金属离子如Cu²⁺，Pb²⁺等具有高毒性和不可降解性，且其一旦自水体进入生物体内，不仅会逐级积累，更会导致疾病甚至死亡等严重后果，因此，含重金属废水的高效处理已成为全球环境保护领域所面临的的重要问题。目前，针对废水中的重金属离子，较为常用的处理手段有化学沉淀法，螯合沉淀法，膜分离法，离子交换法，吸附和电渗析等去除方法，而其中，螯合沉淀法由于其简单快速且低成本的优势被公认为一种可以高效且大规模处理重金属废水的重金属去除方法。

二硫代氨基甲酸盐(简称DTC)，由于可与金属离子实现牢固结合而被广泛用作有效去除重金属离子的螯合剂，其多种衍生物已被用于无机分析和重金属捕集剂,按分子结构DTC类螯合剂大致可分为两类：一类是以高分子母体接枝DTC基团的大分子量螯合剂；另一类是小分子DTC螯合剂。大分子量螯合剂的絮凝和沉降性能较好，但由于高分子链存在空间位阻，使得DTC基团与重金属的螯合效率较低，且母体成本较高；小分子DTC螯合剂与重金属的螯合效率高，但所形成的絮体小，沉降性能较差。N-甲基苯胺及其系列衍生物作为N-烷基芳胺系列中的重要中间体，与二硫化碳、氢氧化钠合成的N-苯基-N-烷基二硫代氨基甲酸钠多个系列产品，广泛应用于橡胶、石油、农业、矿业、医药、环境保护、分析化学等领域，目前作为矿物浮选捕收剂方面的应用、研究较多，而在去除重金属离子领域的基础研究以及工业化应用较少。N-甲基-N-苯基氨基二硫代甲酸钠因其分子结构特点以及官能团与重金属络合物表面电荷分布等特性，在去除络合态铜、镍离子等方面有独到的优势，该螯合剂官能团表面电荷多，更容易极化变形生成电场，破坏络合键，从而吸附阳离子生成螯合键，除去络合态重金属，与目前行业上使用的其它捕集剂相比，对部分重金属具有很高的螯合能力。