[發(fā)明專利]具備樹枝狀Dendrimer分子結(jié)構(gòu)的重金屬螯合劑、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210205319.2
• 申請(qǐng)日: 2022-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN114316292A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周繼柱;馮春暉;柯建怡;馬凱;李雁鴻;孫松厚;王國(guó)瑞;馮嵩;石偉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神美科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00;C02F1/56;C02F101/20
• 代理公司: 北京智乾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11552
• 代理人: 劉瑩瑩

本發(fā)明提供具備樹枝狀Dendrimer分子結(jié)構(gòu)的重金屬螯合劑、制備方法及其應(yīng)用，所述重金屬螯合劑具備以聚胺PA為分子結(jié)構(gòu)核心，分子支鏈及末端上接枝多組二硫代氨基甲酸鹽功能基團(tuán)，形成六元環(huán)結(jié)構(gòu)的分子腔體及支鏈纏繞結(jié)構(gòu)。通過金屬螯合劑的空間分子架構(gòu)、星型空腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分子內(nèi)與重金屬的高效螯合作用，對(duì)廢水、工業(yè)固廢中的重金屬高效捕獲和螯合，形成穩(wěn)定的絮凝/沉淀物，且重金屬不易分解析出。本發(fā)明重金屬螯合劑較現(xiàn)有的梳型、線性及小分子的二硫代氨基甲酸鹽DTC類重金屬螯合劑，具備更優(yōu)秀的分子空間結(jié)構(gòu)、更強(qiáng)的重金屬螯合能力及穩(wěn)定性、效率高、PH適用性好等優(yōu)勢(shì)，可有效提高重金屬螯合效率和降低二次污染風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水、廢水、污水、污泥或固體廢物的重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具備樹枝狀Dendrimer分子結(jié)構(gòu)的重金屬螯合劑、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，金屬材料的使用量劇增，礦山、冶煉、機(jī)械制造、化工、電子、儀表、垃圾及固體廢物焚燒處置等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬污染變的越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響環(huán)境、人和生物的健康及生存。重金屬污染是指具備明顯生物毒性的汞、鉛、砷、鎘、鉻、銅、鈷等重金屬及其化合物對(duì)環(huán)境造成的污染，重金屬污染不能被環(huán)境分解降解、難于去除，只能轉(zhuǎn)移其位置或轉(zhuǎn)變其形態(tài)，極易在土壤、水環(huán)境中積累富集，易形成對(duì)環(huán)境和人身健康的長(zhǎng)期毒害，是環(huán)境和人類危害最大的污染之一，也是近代世界環(huán)境的重大難題和研究熱點(diǎn)。加強(qiáng)對(duì)重金屬的治理，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和保障人民生命安全、健康具有十分重要的意義。

重金屬的去除和處理方法，主要包括化學(xué)螯合沉淀法、電解法、膜法、離子交換法等?？紤]到其他方法投資高、處理成本高、處理效率低等問題，化學(xué)螯合沉淀法以工藝簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)、適用于大規(guī)模處理等優(yōu)勢(shì)在重金屬處理中得到廣泛的應(yīng)用。

重金屬螯合劑，又名絡(luò)合劑，是一種能夠與重金屬離子形成以孤電子對(duì)和π鍵電子空軌道配位體的形式形成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定不溶于水的絡(luò)合物。其含有兩個(gè)或多個(gè)電子基團(tuán)，可以與重金屬形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定絡(luò)合物，而使重金屬?gòu)乃蟹蛛x沉淀、鈍化、形成穩(wěn)定的化合物或沉淀，從而抑制重金屬的污染。

常用的重金屬螯合沉淀藥劑分為無(wú)機(jī)類和有機(jī)類。無(wú)機(jī)類藥劑雖然成本低，但是存在需要投加大量堿調(diào)PH、螯合/絡(luò)合穩(wěn)定性差、處理效率低、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差等問題，目前市場(chǎng)上普遍使用的主要是有機(jī)螯合劑。

有機(jī)螯合劑具備用量少、穩(wěn)定效果好、效率高、二次污染風(fēng)險(xiǎn)小、PH適用性好等優(yōu)點(diǎn)，得到普遍應(yīng)用。常見的有機(jī)重金屬螯合劑主要包括乙二胺四乙酸鹽（EDTA）類、二硫代氨基羧酸鹽（DTC）類、三巰基三嗪三鈉鹽（TMT）類。含有硫原子的N—CSS官能團(tuán)具有很強(qiáng)的配位能力及軟堿特征，與幾乎所有的過渡金屬均可形成配合物、沉淀化合或絡(luò)合。同時(shí)，大多數(shù)重金屬都屬于酸性和交界酸，因此含有硫原子的重金屬螯合劑與軟酸型重金屬離子更有利于形成穩(wěn)定配位鍵，其絡(luò)合穩(wěn)定性避免了重金屬的二次污染。鑒于成本原因以及硫原子優(yōu)異的配位重金屬螯合作用優(yōu)勢(shì)，二硫代氨基羧酸鹽（DTC）類重金屬螯合劑在市場(chǎng)上應(yīng)用最廣。

目前市場(chǎng)上使用的二硫代氨基羧酸鹽（DTC）類重金屬螯合劑主要是以二甲胺/乙二胺等小分子胺與強(qiáng)堿、二硫化碳等原材料合成的小分子DTC螯合劑（福美鈉），以及聚合多胺與強(qiáng)堿、二硫化碳合成的線性梳型的高分子螯合劑，如公開號(hào)為CN102216410A的中國(guó)發(fā)明專利公開的固態(tài)重金屬處理劑與制造方法及其用途、公開號(hào)為CN1831020A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的一種二硫代氨基甲酸二乙烯三胺乙基聚合物的合成方法、以及公開號(hào)為CN101081827A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開的一種具有同時(shí)處理多種重金屬離子的螯合劑。二甲基二硫代氨基甲酸鹽/DTC類、多二甲基二硫代氨基甲酸鹽/DTC類的化學(xué)式如下式Ⅰ和式Ⅱ所示。

式Ⅰ，式Ⅱ。