[发明专利]一种硫化物重金属螯合捕集剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体中重金属离子的去除、净化或捕集技术，具体说是一种硫化物重金属螯合捕集剂的制备及其在水处理中的应用方法。 

背景技术

重金属是指比重大于4或5的金属，如铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、钴(Co)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)等，约有45种，砷(As)虽不属于重金属，但因其来源以及危害与重金属相似，通常也将砷列入重金属类。上述重金属离子具有在自然环境下性质稳定、在生物体内累积、低浓度且具有长期的毒副作用等特点，若得不到妥善处理，将对环境造成严重污染。 

传统的pH调节沉淀法处理含重金属离子的废水，即通过投加氢氧化钠、碳酸钠、石灰等碱性化学物质，将废水的pH值调到11左右，形成相应的重金属氢氧化物沉淀以去除重金属离子。pH调节沉淀法，需精确控制pH值，以保证最佳的去除效果，若废水中含有锌离子、铝离子等两性离子，形成的氢氧化物沉淀在高pH时发生溶解，需要改变不同的pH值，进行多级沉淀处理。由于处理后废水的pH值太高，上层清液必须泵入中和池，加酸回调pH至6～9，才能排放，处理步骤较为繁琐。 

另一种处理方法是采用硫化碱沉淀法处理重金属废水，利用投加的硫化钠与重金属离子形成难溶的硫化物沉淀以去除重金属离子。重金属离子硫化物沉淀在水中的溶解度比相应的金属氢氧化物沉淀低3-5个数量级，残余在水溶液中重金属离子浓度较小，而且多种金属离子可以在一步沉淀过程中去除。与pH 调节沉淀法相比较，沉淀具有易分离、易过滤、后续处理简单等优点。但使用过程中硫化钠会产生硫化氢的异味，溶解时会发生氧化副反应，而且重金属硫化物沉淀絮体颗粒细小、沉降时间太久等，降低了重金属离子的去除效果。 

此外，以氢氧化物沉淀或硫化物沉淀进行重金属污染物的控制，尤其对于含有螯合状态重金属离子的电镀废水治理，在实践中均存在一定的局限性：首先重金属的氢氧化物沉淀或硫化物沉淀遇酸均会重新溶解，或被空气氧化分解，产生二次污染；其次上述两种重金属沉淀所产生的污泥含水量较大，沉淀不完全，难以保证重金属废水的完全达标排放。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种硫化物重金属螯合捕集剂，可在常温下与废水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Hg²⁺、Cr⁶⁺等各种重金属离子迅速反应，生成稳定的非水溶性重金属螯合物沉淀。同时，本发明还提供了硫化物重金属螯合捕集剂的制备方法。 

为了解决上述问题，本发明通过将3，3’，5，5’-联苯四甲酰氯的氯仿溶液与巯基乙胺盐酸(又称之为半胱胺盐酸盐)的氯仿溶液在冰水浴中反应，以三乙胺为缚酸剂，得到目标产物，高效的重金属捕集剂，用于处理含络合重金属离子的工业废水，本技术发明有效地抑制了硫化氢的产生，在常温下与废水中的Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cr⁶⁺等各种络合重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。 

3，3’，5，5’-联苯四甲酰氯的氯仿溶液与巯基乙胺盐酸的氯仿溶液在冰水浴中反应，以三乙胺为缚酸剂，得到目标产物。反应方程式如下： 

以M为代表的重金属离子(M＝Cu，Zn，Ni，Pb，Hg，Cd，Cr，et al)与本发明硫化物重金属螯合捕集剂或其钠盐、钾盐通过螯合反应，生成稳定的非水溶性重金属硫化物沉淀，其分子结构式如下所示。 

实现本发明的目的所采取的技术方案是： 

一种硫化物重金属螯合捕集剂，其反应原料组分配比是： 

3，3’，5，5’-联苯四甲酰氯            400g 

巯基乙胺盐酸                           550g 

三乙胺                                 900g 

氯仿                                   5L 

按下述方法制得：