[发明专利]低成本螯合复合型重金属捕捉剂及其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种低成本螯合复合型重金属捕捉剂，其特征在于包括1～10份的水溶性聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺基二硫代氨基甲酸钠）(PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVACS₂Na))、1～30份的二正丁基二硫代氨基甲酸钠（TP）、1～60份的水和1～5份的氢氧化钾；

所述聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺基二硫代氨基甲酸钠）(PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVACS₂Na))的具体合成步骤如下：

步骤一 合成聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM）

通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链；

步骤二 功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH

其主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；

步骤三 合成1,2-乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)

将1～80份的1,2-乙二醇二乙醚二胺四乙酸和1～80份的乙酸酐溶解于1～80份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得1,2-乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐；

步骤四 合成PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVACS₂Na)

将步骤一中所得到的1～10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM）与1～80份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于100～500份的水里，加入1～5份的催化剂和1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH₃I)，控温于50～80℃，进行酯化反应10～70小时，使聚合物主链的每个单元的羟基功能基团与末端含羧基的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF无规地发生酯化反应，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-聚N-乙烯基甲酰胺(PHAM-g-PNVF)；再加1～10份氢氧化钾，控温于50～80℃，对接枝于聚合物主链功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF进行水解反应12～48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-聚乙烯胺（PHAM-PVA)；再加入步骤三中所得到的1～80份的1,2-乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)，酰基化反应5～24小时，酰化度范围控制为80～99%，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺）(PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVA))；再加入1～10份二硫化碳，控温于20～40℃，进行加成反应1～3小时，最终获得水溶性聚合物分子刷聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺基二硫代氨基甲酸钠）(PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVACS₂Na))，所述催化剂是N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)；

低成本螯合复合型重金属捕捉剂的生产方法为：将1～10份的水溶性聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺基二硫代氨基甲酸钠）(PHAM-g-(PVAEGTANa-r-PVACS₂Na))，1～30份的二正丁基二硫代氨基甲酸钠（TP）、1～60份的水和1～5份的氢氧化钾混合后，常温搅拌1小时，获得低成本螯合复合型重金属捕捉剂；

以上均为质量份数。

2.根据权利要求1所述的低成本螯合复合型重金属捕捉剂，其特征在于所述聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM）的聚合度为1～1000，所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的聚合度均为10～200，螯合型高分子侧链PVAEGTANa的接枝率5～80%及助沉降高分子侧链PVACS₂Na的接枝率为1～5%。

3.根据权利要求1所述的低成本螯合复合型重金属捕捉剂的应用，其特征在于取0.1～1份的低成本螯合复合型重金属捕捉剂，加入到100～1000份的废水中，常温下搅拌1～5分钟，调节pH至1～14，再加入0.01～0.1份的助沉降剂，常温下搅拌1分钟，5秒内生成粒径大于700 μm的絮体沉淀，可快速实现去除废水中的络合型重金属离子，以上均为质量份数。

4.根据权利要求3所述的低成本螯合复合型重金属捕捉剂的应用，其特征在于所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。