[發(fā)明專利]一種以二硫代羧酸鹽為側(cè)基及端基的乙氧化三羥甲基丙烷芯超支化聚合物及螯合金屬的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911214423.2
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111100052B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郅玉聲
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C07C333/16
• 分類號: C07C333/16;A62D3/33;C02F1/62
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王術(shù)娜

本發(fā)明提供了一種以二硫代羧酸鹽為側(cè)基及端基的乙氧化三羥甲基丙烷芯超支化聚合物以及制備方法和作為重金屬螯合劑的應(yīng)用，涉及化工及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的以二硫代羧酸鹽為側(cè)基及端基的乙氧化三羥甲基丙烷芯超支化聚合物化學(xué)式為CH₃CH₂C[CH₂OCH₂CH₂OCOCH₂CH₂N(CSSM)CH₂CH₂NHCSSM]₃，式中M為Na⁺、K⁺或NH₄⁺。本發(fā)明提供的超支化聚合物制備方法簡單，原料易得，易于工業(yè)化。所述超支化聚合物可作為重金屬螯合劑使用，其特殊的三維空間結(jié)構(gòu)可與重金屬交替螯合形成溶解度低、穩(wěn)定性強(qiáng)的三維超大分子結(jié)合體，可有效處理含重金屬的廢水和廢物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以二硫代羧酸鹽為側(cè)基及端基的乙氧化三羥甲基丙烷芯超支化聚合物及螯合金屬的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，重金屬污染已經(jīng)成為中國最主要的環(huán)保危機(jī)，對生態(tài)系統(tǒng)和群眾健康造成了嚴(yán)重威脅，“砷毒”、“血鉛”、“鎘米”等事件頻發(fā)，讓重金屬污染成為最受關(guān)注的公共事件之一。隨著監(jiān)督力度的加大，解決重金屬污染已成為刻不容緩的環(huán)保需求。

重金屬廢水處理技術(shù)，主要有中和沉淀法、螯合沉淀法、吸附法、離子交換法、反滲透法、電化學(xué)法等。中和沉淀法處理重金屬廢水，由于受其氫氧化物溶度積的限制，排放廢水難以達(dá)標(biāo)，且處理的殘?jiān)纂S環(huán)境的pH值改變而重新釋放出來，造成二次污染；吸附法存在廢渣產(chǎn)生量大，殘?jiān)y處理的問題；離子交換、反滲透、電化學(xué)等方法存在投資高、處理成本高等問題，不適于大量重金屬廢水的處理。螯合沉淀法處理重金屬廢水，由于工藝簡單、高效、經(jīng)濟(jì)，適用于大規(guī)模重金屬廢水的處理。

螯合沉淀法要求所使用的有機(jī)螯合劑一方面要能有效地螯合重金屬離子，另一方面要求產(chǎn)生的螯合體沉淀不溶于水且而易于從廢水中分離出來。二硫代羧酸鹽(CSS^-，以下簡稱DTC)類有機(jī)螯合劑，憑借其與重金屬形成結(jié)合強(qiáng)、穩(wěn)定的不溶性沉積，而應(yīng)用于重金屬廢水處理。此外，與無機(jī)沉淀劑相比，可直接處理絡(luò)合態(tài)重金屬、pH適應(yīng)范圍變寬、重金屬殘留變低、污泥量減少。

目前二硫代羧酸鹽(DTC)類有機(jī)螯合劑主要有三類：含1個DTC基團(tuán)的單DTC小分子有機(jī)螯合劑、含2個以上DTC基團(tuán)的多DTC小分子有機(jī)螯合劑、DTC線性高分子聚合物螯合劑。

單DTC小分子螯合劑，如N,N-二甲基二硫代羧酸鹽、N,N-二乙基二硫代羧酸鹽，由于分子小、分子結(jié)構(gòu)中只有一個DTC基團(tuán)，與重金屬形成的螯合配體分子小、密度輕、懸浮于水中難沉積，需大量的絮凝劑助沉，而且處理效果有限，難以穩(wěn)定達(dá)到現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)。

多DTC小分子螯合劑，通常是小分子多氨基化合物接枝多個DTC基團(tuán)，如乙二胺-N,N'-雙二硫代羧酸鹽、哌嗪-N,N'-雙二硫代羧酸鹽、二乙烯三胺 -N,N',N”-叁二硫代羧酸鹽等。由于分子結(jié)構(gòu)小，其DTC基團(tuán)完全暴露，利用效率高。可通過同一重金屬離子與來自不同的分子的二硫代羧酸基結(jié)合生成較大的分子螯合體沉淀，與單DTC小分子螯合劑相比，沉積體積變大、密度提高、沉降也加快；但螯合體沉淀較為松散、在攪拌或曝氣條件下絮體易破碎，仍需加入絮凝劑助沉。

DTC線性聚合物螯合劑，是在線性聚合物上的氨基或羥基上枝接多個 DTC，如聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、淀粉等。由于分子量大、分子鏈上有多個DTC基團(tuán)，與重金屬螯合后可迅速絮凝形成體積大、密實(shí)、沉降快、易分離的沉積，顯示出較好的絮凝性，但線性高分子鏈由于分子量大，易于卷曲，其DTC基團(tuán)不能完全暴露而產(chǎn)生空間位阻，DTC基團(tuán)利用效率較低，藥劑使用量較大；此外高分子鏈的空間位阻使螯合基團(tuán)的利用效率降低，使絮團(tuán)帶有過剩的負(fù)電荷而互相排斥，反過來又影響了其絮凝沉降性能，仍需加入少量的絮凝劑助沉。