[發明專利]一種硫化物重金屬捕集劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210000945.4
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102531138A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王風賀;王國祥;張帆
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C02F1/62
• 分類號: C02F1/62;C07C323/42;C07C319/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及環境中重金屬離子的沉淀、固化或捕集技術，具體說是一種硫化物重金屬捕集劑和它的制備方法，及其在重金屬污染治理中的應用。

背景技術

我國環境保護雖然取得積極的進展，但環境形勢嚴峻的狀況依然沒有改變。長期積累的環境矛盾尚未解決，特別是重金屬污染物排放量超過環境承受能力，嚴重危害了人民群眾的身體健康。近年來，各種重金屬廢水的排放造成了土壤和水的嚴重污染，引起了國內外的廣泛關注。

傳統的pH調節沉淀法處理含重金屬離子的廢水，即通過投加氫氧化鈉、碳酸鈉、石灰等堿性化學物質，將廢水的pH值調到11左右，形成相應的重金屬氫氧化物沉淀以去除重金屬離子。pH調節沉淀法，需謹慎控制pH?值，以保證最佳的去除效果，若廢水中含有鋅離子、鋁離子等兩性離子，形成的氫氧化物沉淀在高堿性時發生溶解，需要改變不同的pH?值，進行多級沉淀處理。由于處理后廢水的pH值太高，上層清液必須泵入中和池，加酸回調pH至6～9，才能排放，處理步驟較為繁瑣。

另一種實際應用的方法是采用硫化堿沉淀法處理重金屬廢水，利用投加的硫化鈉與重金屬離子形成難溶的硫化物沉淀以去除重金屬離子。重金屬離子硫化物沉淀在水中的溶解度比相應的金屬氫氧化物沉淀低3-10個數量級，殘余在水溶液中重金屬離子濃度較小，而且多種金屬離子可以在一步沉淀過程中去除。與pH?調節沉淀法相比較，沉淀具有易分離、易過濾、后續處理簡單等優點。但使用過程中硫化鈉對于含有螯合態重金屬的沉淀去除效率較低，會產生硫化氫的異味，且重金屬硫化物沉淀絮體顆粒細小、沉降時間太久等，降低了重金屬離子的去除效果，在實踐中均存在一定的局限性，難以保證重金屬廢水的完全達標排放。

CN101898824A公開了一種硫化物重金屬螯合捕集劑，制備方法是將巰基乙胺鹽酸與3，3'，5，5'-聯苯四甲酰氯溶解在氯仿中，以三乙胺作為縛酸劑，在氮氣保護下進行縮合反應，然后過濾，分離得到白色沉淀，即為目標產物，是一種高效的硫化物重金屬螯合捕集劑。但是參與該反應的3，3'，5，5'-聯苯四甲酰氯的合成路線較長、收率較低。此外，所得到的硫化物重金屬螯合捕集劑對鋅的去除率不高。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術存在的缺陷，提供一種硫化物重金屬捕集劑及其制備方法，可以在常溫下，與廢水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等重金屬離子迅速反應，生成水不溶性硫化物沉淀。

為了解決上述問題，本發明通過將一定摩爾比的巰基乙胺鹽酸鹽和間苯二甲酰氯溶于氯仿中，加入縛酸劑三乙胺，攪拌反應一定時間，制得一種高效的重金屬捕集劑N,N'-雙(2-巰基乙基)?-1,3-苯二甲酰胺（簡稱NBMIPA），用于處理含重金屬離子的工業廢水，在常溫下與廢水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cr⁶⁺等各種重金屬離子迅速反應，生成水不溶性硫化物沉淀。

實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種硫化物重金屬捕集劑N,N'-雙(2-巰基乙基)?-1,3-苯二甲酰胺。

所述的硫化物重金屬捕集劑由以下方法制得：在－10～20℃、氮氣保護下，將3.92～4.94g巰基乙胺鹽酸鹽和3.05g間苯二甲酰氯溶于65mL氯仿中，加入縛酸劑5mL三乙胺，攪拌反應3～5h，反應產物經適量去離子水提取后，用旋轉蒸發儀蒸餾出溶劑，即可得到重金屬螯合捕集劑N,N'-雙(2-巰基乙基)?-1,3-苯二甲酰胺。

所述的硫化物重金屬捕集劑結構式為：

分子中的N、S可以與重金屬成鍵，從而生成穩定的重金屬螯合物：

。

本發明還涉及所述的硫化物重金屬捕集劑的制備方法，采用的技術方案如下：

在一定溫度、氮氣保護下，將一定摩爾比的巰基乙胺鹽酸鹽和間苯二甲酰氯溶于氯仿中，加入縛酸劑，攪拌反應一定時間，即可得到重金屬螯合捕集劑N,N'-雙(2-巰基乙基)?-1,3-苯二甲酰胺。