[發明專利]一種聚酰胺樹狀重金屬螯合劑及制備方法

有效

• 申請號: 201410835504.5
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104436512B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 胡竹云;盧四平;秦曉東;程遠芳;姚蘭;陳興海;季玉玄
• 申請（專利權）人: 寶鋼金屬有限公司
• 主分類號: A62D3/33
• 分類號: A62D3/33;C08G83/00;A62D101/43
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及固體廢物的重金屬處理領域，特別涉及一種聚酰胺樹狀 重金屬螯合劑及制備方法。

背景技術

重金屬污染已成為我國環境污染治理最嚴峻的問題，以土壤、粉塵、 尾礦和工業廢渣等固體廢物中的重金屬污染處置需求尤為迫切，而且處置 技術難度遠高于重金屬廢水處理。

固體廢物中的重金屬不僅具有一定的隱蔽性，還具有潛在遷移性，可 因所處環境的變化而釋放，造成嚴重的二次污染。然而，上述固體廢物的 物性差異性極大，如工業廢渣既可能呈現強酸性(pH<2)，也可能呈現強堿 性(pH>13)。為防止重金屬的再次釋放(浸出)，常規的處理方法有氫氧化 物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體沉淀法和磷酸鹽沉淀法，但上述常規處 理手段僅在較窄的pH范圍內可阻止重金屬浸出，且極大的增加了固體廢 物的重量，既不環保也不經濟。

采用帶功能基團的螯合劑絡合并穩定重金屬，不僅處理后的固體廢物 增量小，而且形成的金屬絡合物或螯合物具有更低的溶度積和更高的穩定 性，已被廣泛推廣應用。然而，重金屬螯合劑常規的有效使用范圍為 pH＝4～12，在pH<4或pH>12的范圍內使用時，重金屬螯合劑的性能會急 速降低，其本身也易分解，釋放出H₂S、CS₂、NH₃等毒性物質，直接污 染環境。采用線性高分子量的重金屬螯合劑，雖可部分解決自身分解問題， 但反應生成的重金屬絡合物或螯合物極不穩定，容易再次溶出，造成二次 污染。

現有的高度支化的聚合物主要應用于污水絮凝領域，因無嫁接的特定 功能基團，與重金屬的結合能力較弱，對重金屬的處理效率較低。

發明內容

本發明為了解決固體廢物中重金屬的處理過程中存在的抗酸堿沖擊 能力弱，重金屬沉淀物在環境中的長期穩定性弱的問題，提供了一種聚酰 胺樹狀重金屬螯合劑及制備方法，其可在pH1～14范圍使用，具有極高的 抗酸堿沖擊能力和長期穩定性，而且該聚酰胺樹狀重金屬螯合劑與重金屬 形成的重金屬絡合物或螯合物具有持久穩定性，可有效降低甚至杜絕固體 廢物中重金屬的二次污染風險。

為達到上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種聚酰胺樹狀重金屬螯合劑，其為樹狀有機化合物，包括內芯、與 內芯連接的n級重復單元以及與第n級重復單元連接的末端結構，所述的 內芯為三聚三嗪環，如結構式I所示：

其中，R₁、R₁’和R₁”是相同或者不同的取代基團，各自獨立地代表n 級重復單元與末端結構；

所述的重復單元由分支點叔胺基和分支鏈A₁及A₂組成，如結構式Ⅱ 所示；第1級重復單元通過分支點叔胺基與三聚三嗪環相連；

分支鏈A₁如結構式III所示：

分支鏈A₁中的-CO(CH₂)_p-端與分支點的氨基連接，-N(R₂)CH₂CH₂-端 連接下一級重復單元的分支點，該分支點再連接分支鏈A₁和A₂，如此重 復，向外擴散至R₁、R₁’和R₁”中具有n級重復單元，第n級重復單元的 分支鏈A₁和A₂接末端結構，n的取值為1～99，p取值1～6；

R₂基團如結構式IV所示或者為H：

其中，Me為H、Li、Na、K或NH₄；

分支鏈A₂的結構同分支鏈A₁，或者為R₂；

所述的末端結構為氨基硫代羧酸鹽，如下所示：

其中，Me為H、Li、Na、K或NH₄。

進一步，所述R₁、R₁’和R₁”取代基團中的A₂分支鏈全部是R₂，此 時，所述的聚酰胺樹狀重金屬螯合劑為僅有三個線性支鏈的樹狀分子結 構。