[发明专利]一种重金属螯合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，特别的是涉及一种重金属螯合剂及其制备方法。

背景技术

重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动的日益增多，造成大量重金属如铅，铬，镉，砷进入土壤。以各种化学形态存在的重金属进入土壤后就会留存、积累，引起土壤的污染，同时伴随着迁移，产生食物链浓缩，造成对人类及其他生物的危害。

目前市场上针对重金属污染土壤修复所用的试剂主要有生物类和化学类两类物质。生物类有：草本植物、活性污泥、生物及微生物细菌；化学类常见物质则为：EDTA和硫化钠。生物类试剂虽然采用的技术比较环保，缺点是修复周期长，技术不成熟仅限于实验室水平。例如草本植物运用于土壤修复的机理是：通过重金属被植物体吸收达到降低土壤中重金属含量，处理周期太长；活性污泥及其他微生物细菌进行土壤修复时，污染物的非连续分布会阻断自身生产，容易失活；而化学类中EDTA具有很强金属螯合性能，但是分子量较小，形成的螯合物容易在酸性溶液(PH＝4.5-5)淋洗下流入水体，造成二次污染。而硫化钠的缺陷是具有恶臭，不适宜大规模的用作环境污染治疗领域。

发明内容

本发明的目的在于提供螯合能力强、热稳定性好并可反复使用的重金属螯合剂，以及这种重金属螯合剂的制备方法。

一种重金属螯合剂，具有如下结构式：

一种制备如上所述的重金属螯合剂的制备方法，包括如下步骤：在装有搅拌、滴液漏斗、温度计的烧瓶内依次加入30％甲醛溶液及聚乙烯亚胺硅胶，在冰浴冷却同时滴加10％～20％二乙酸亚胺水溶液，控制滴加速度，使得烧瓶内温度不超过25℃，搅拌反应液至少12小时，过滤后得到的胶粒即为所需的重金属螯合剂。

进一步的，按摩尔比计，所述的甲醛溶液和聚乙烯亚胺硅胶的投料比为1～1.2∶1。

进一步的，按摩尔比计，所述的二乙酸亚胺水溶液的投料量为聚乙烯亚胺硅胶的1～2倍。

上述制备方法中，将制得的重金属螯合剂再用纯水洗涤成硅胶颗粒，在60～65℃的温度条件下，真空干燥至水分＜10％，得到的重金属螯合物密封冲氮保存。

上述中，聚乙烯亚胺硅胶的结构式为：

本发明的反应式为：

本发明的有益效果在于：由于本发明采用的基体是市售的聚乙烯亚胺硅胶(结构式如上)，聚乙烯亚胺硅胶是性能优异的用于采矿行业的矿物质提取剂，它具有如下特性：树脂本身没有溶胀性，对Na⁺¹、K⁺¹、Ca⁺²等环境友好型离子基本没有装载能力；pH在3～10范围内，能很好的装载Cu⁺²、Ni⁺²、Co⁺²、Zn⁺²、Pd⁺²、Fe⁺²、Fe⁺³、Mn⁺²、Al⁺³等离子，同时，本发明采用了将聚乙烯亚胺硅胶与二乙酸亚胺水溶液作为反应的原料，是由于二乙酸亚胺的基团为类似乙二胺四乙酸(EDTA)双羧酸结构的基团，而EDTA是大家熟知的螯合能力很强的螯合剂，聚乙烯亚胺在二乙酸亚胺的存在下金属装载能力及种类更广，极大地提高了本发明的的金属螯合性能。并且，聚乙烯亚胺在硫酸、硝酸的作用下，能洗脱出所螯合的金属离子，如此反复使用3000次，其装载能力仅降低10％，甚至小于10％。聚乙烯亚胺具有超强的热稳定性，甚至在环境温度达到110℃时仍具有很好的装载效果，利用聚乙烯亚胺为本发明的基体人人提高了本发明产品的人稳定性。

综上，本发明具有如下优点：

1、螯合能力强：兼具聚乙烯亚胺硅胶的金属装载能力及EDTA类似基团的金属螯合能力，能有效地捕捉多种重金属及过渡金属离子，且不同金属的螯合能力至少达到10mg/g。

2、稳定性好：在pH值3～10范围内能稳定住所螯合的物质，不产生金属离子的游离。

3、热稳定性好：不随着地表温度的升高产生金属离子的游离。

4、可反复使用；所螯合的金属离子能被硫酸及硝酸溶液洗脱下来，达到收集金属离子，循环使用金属螯合剂的目的。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式，对本发明做详细的描述。

实施例1

本发明提供了一种重金属螯合剂，其结构式如下：

本发明的螯合剂的外观为白色颗粒，目数为350-650um。