一种重金属捕捉剂及其制备方法，有效处理污水中的重金属

一种重金属捕捉剂及其制备方法，有效处理污水中的重金属

一种改性木质素磺酸钠重金属清除剂及其制备方法

【专利说明】一种改性木质素磺酸钠重金属清除剂及其制备方法【技术领域】

[0001] 本发明涉及污水重金属处理技术领域，特别涉及一种重金属清除剂及其制备方法。

[0002] 随着工业的发展，环境污染越来越严重，含有重金属离子的污水量也越来越多。人类在工农业生产和生活中使用含有重金属的化工原料、农药、生活用品等，由于处理不当导致重金属进入水体；印染、化工、电镀、冶炼等行业排放的重金属废水。工业生产中大量的工业废水含有金属离子，如电镀废水、各种工业废水等。人为和自然灾害造成的大规模灾害不断发生，有的已成为人类生存发展的潜在威胁，已成为全球性问题。

目前重金属离子废水的处理工艺主要有氧化还原法、离子交换法、电解法、反渗透法、气浮法、化学沉淀法、吸附法等。这些处理工艺在净化效率和经济效益方面都存在一些问题，存在去除不彻底、价格昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。随着重金属离子污水处理技术的不断发展，国内外相继开发了各种重金属离子捕获剂。重金属离子捕获剂由于对重金属离子具有较强的结合力的基团，能有效去除污水中的重金属离子，且不受重金属离子种类及螯合剂的影响，已成为重金属离子废水污染控制领域研究的重点。目前国内外的重金属离子捕获剂主要有两类：黄原酸盐和二硫代氨基甲酸盐。

二硫代氨基甲酸酯及其衍生物(DTC)重金属离子捕获剂的基本合成方法是在聚合物链的氨基上接枝-CS2-基团，而二硫代氨基甲酸酯聚合物的合成方法一般是以多胺为原料，通过与二硫化碳反应生成二硫代氨基甲酸酯结构。该方法的主要缺点是若原料中多胺的碳链较短，则合成产物与重金属离子螯合后产生的矾花较小，不利于沉淀。若原料中多胺的碳链较长，则原料价格较昂贵，产品往往无法推广。但由于其主要合成原料多胺化合物存在价格昂贵、有一定毒性等限制性因素，从而限制了DTC重金属捕获剂的大规模推广应用，同时DTC重金属捕获剂的储存时间不能过长。

【发明概要】

】

发明内容针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种重金属清除剂及其制备方法，将木质素磺酸钠进行二硫代氨基甲酸改性，得到的重金属清除剂性质稳定，具有很强的重金属离子捕获能力，产生的矾花絮体大而重，沉降速度快，保存时间长。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种重金属清除剂，其特征在于：由以下重量份的原料制成：木质素磺酸钠30～50份、尿素5～10份、浓度为3～6mol/L的甲醛4～8份、浓度为6～9mol/L的二硫化碳20～30份。

本发明还提供了重金属捕获剂的具体制备步骤：

步骤1、称取木质素磺酸钠，加入去离子水搅拌，配成木质素磺酸钠溶液；木质素磺酸钠的份数可以为30~50份，去离子水的用量为木质素磺酸钠的1~3.5倍。

步骤2，加入甲醛，搅拌加入尿素，一定温度水浴加热，搅拌回流；甲醛的份数可以为4～8份，尿素的份数可以为5～15份，水浴温度可以为40～65℃，反应时间可以为1.0～3.0h。

[0011] 步骤3、在搅拌下将二硫化碳缓慢滴加到木质素磺酸钠溶液中，加入浓度为2～4mol/L的碱溶液，控制反应pH为8～9，进行二硫代氨基甲酸盐反应；二硫化碳可为20～30份，反应温度控制在10～40℃，反应时间可为2.0～6.0h。

[0012] 步骤4、滴加浓度为2～4mol/L的稀盐酸溶液，使改性木质素磺酸盐充分沉淀，再加乙醇洗涤，真空抽滤后即得成品。

[0017] 优选的，步骤2中所述水浴温度为40~65°C。

优选的，所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液。

优选的，所述抽滤步骤具体为先真空抽滤一次，再用蒸馏水洗涤至中性，再真空抽滤两次，真空干燥后研磨成细粉即得产品；真空干燥的温度可为45～55℃。

本发明的技术原理：

1、木质素基衍生物的结构单元上，苯环上的酚羟基的对位和邻位加上侧链上羰基Q位上的氢原子均属于活性原子，容易被醛、胺取代，发生反应。因此木质素磺酸钠与尿素在交联剂甲醛条件下反应，可以引入胺基。

反应化学方程式：

[0019]

2、二硫代氨基甲酸酯主要由二硫化碳与胺基反应生成，本发明通过二硫化碳上的胺基与木质素磺酸钠反应，使产物中插入了对重金属具有强捕获能力的二硫代氨基甲酸酯自由基，从而保证了产物具有较大的分子量。

[0021]

本发明的优点及效果：

1、插入二硫代氨基甲酸盐制成重金属捕获剂，具有强的离子交换容量，对重金属离子有良好的捕获能力；

2、二硫代氨基甲酸钠木质素磺酸盐稳定性较高，可长期保存；

3、木质素磺酸钠分子量很大，因此制备的重金属清除剂与重金属离子螯合后产生的矾絮体较重，沉淀速度较快，污水处理后固液分离快速、简单。

[0026] 4、同时木质素磺酸盐中含有较多的酚羟基、醇羟基、羧基和羰基，含有芳香环、脂肪族侧链和许多活性官能团，可以与重金属离子进行交换吸附，这些基团可以与重金属离子进行螯合。

5、本发明采用来源广泛、价格低廉的木质素磺酸钠和尿素为原料，降低了生产成本。

下面通过具体实施例对二硫代氨基甲酸钠木质素磺酸盐的制备方法及其在处理重金属废水中的应用作进一步说明。应当理解，本发明的实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明，凡是根据本发明的本质对本发明所做的简单改进均属于本发明的保护范围。

实施例1：

1、称取30g木质素磺酸钠，加入60mL去离子水，搅拌，配成木质素磺酸钠溶液。

2、加入4g甲醛（浓度6mol/L），搅拌下加入5g尿素，40℃水浴加热，回流搅拌反应1h。

3.量取20g的二硫化碳(浓度9mol/L)，边搅拌边缓慢滴加至木质素磺酸钠溶液中，加入浓度为2mol/LNaOH溶液控制反应pH为8，进行二硫代氨基甲酸盐反应；控制反应温度10°C，反应时间为2. Oh。

4、滴加2mol/L稀盐酸溶液，使改性木质素磺酸盐充分沉淀，用乙醇洗涤，真空过滤一次，再用蒸馏水洗至中性，真空过滤两次，45℃真空干燥后研磨为细粉，即得产品。

实施例2：

1、称取50g木质素磺酸钠，加入75mL去离子水，搅拌，配成木质素磺酸钠溶液。

2、加入8g甲醛（浓度3mol/L），搅拌下加入15g尿素，65℃水浴加热，回流搅拌反应3h。

3、称取30g二硫化碳(浓度6mol/L)，搅拌下缓慢滴加到木质素磺酸钠溶液中，进行二硫代氨基甲酸盐反应。加入4mol/L NaOH溶液控制反应pH为9；控制反应温度为40℃，反应时间为6.0h。

4、滴加3mol/L稀盐酸溶液，使改性木质素磺酸盐充分沉淀，用乙醇洗涤，真空过滤一次，再用蒸馏水洗至中性，真空过滤两次，55℃真空干燥后研磨成细粉，即得产品。

实施例3：

1、称取35g木质素磺酸钠，加入70mL去离子水，搅拌，配成木质素磺酸钠溶液。

2、加入5g甲醛(浓度5mol/L)，搅拌下加入7g尿素，50℃水浴加热，回流搅拌反应1h。

3. 称量20g二硫化碳（浓度8mol/L），在搅拌下缓慢滴加到木质素磺酸钠溶液中，加入浓度