高效多 DTC 基团的巯基类重金属捕集剂合成及应用研究

高效多 DTC 基团的巯基类重金属捕集剂合成及应用研究

概括：

电镀废水是重金属废水的重要来源，随着电镀废水排放标准的日益严格，废水中络合重金属的高效去除成为当前研究的热点。二硫代氨基甲酸酯（DTC）重金属清除剂对大多数重金属离子，甚至是络合重金属离子都有很强的螯合能力，但其在酸性反应体系中效果一般不理想。本文旨在合成一种高效的多DTC基团硫醇重金属清除剂用于去除酸性电镀废水中的络合铜和低浓度络合镍。本文首先合成了一种多DTC基团硫醇重金属清除剂N，N-双（二硫羧基）乙二胺，命名为EDTC，并通过紫外光谱、红外光谱和元素分析对EDTC的结构进行了表征。主要内容如下：以乙二胺和二硫化碳为原料，以无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂，采用混合反应法高效制备EDTC。考察了氢氧化钠用量、有机溶剂、二硫化碳用量、反应温度、反应时间等对EDTC产率的影响。最佳制备条件为：混合有机溶剂：V（乙醇）/V（H20）=1:2；乙二胺与二硫化碳的摩尔比n（乙二胺）：n（二硫化碳）=1:2.5；反应温度25℃，反应时间20h，EDTC产率为82.39%。紫外光谱、红外光谱及元素分析结果表明，EDTC分子中存在二硫代氨基甲酸基团，EDTC的分子式为，其分子结构中存在两个DTC基团，能有效去除络合重金属。

EDTC不溶于丙酮、四氯化碳、无水乙醇，微溶于水，易溶于NaOH溶液，EDTC的熔点为158℃。其次，分别采用EDTC去除酸性络合铜和低浓度络合镍，考察了EDTC投加量、反应体系pH、反应时间、沉淀时间、絮凝剂PAM等因素对处理效果的影响。结果表明:对于模拟Cu2+浓度为50 mg/L的3种酸性复杂铜废水,即EDTA-Cu、CA-Cu(柠檬酸铜)、TA-Cu(酒石酸铜),pH值范围为3~9,EDTC投加量为MEDTC/MCu=8(质量比),反应时间为3min,PAM投加量为1 mg/L,出水Cu2+浓度低于0.25 mg/L,去除率达99.5%以上。对于Ni2+浓度为5mg/L的模拟酸性复杂镍废水，CA-Ni（柠檬酸镍）、]TA-Ni（酒石酸铜）、SP-Ni（焦磷酸镍），pH值为4～8，EDTC投加量分别为60mg/L/55mg/L和70mg/L，反应时间2min，PAM 1mg/L，相应的去除率分别为99.31%、99.23%和99.51%，残余Cu2+和Ni2+浓度均满足《电镀污染物排放标准（-2008）》中对Cu、Ni污染物的特别排放限值要求。最后，通过红外光谱和元素分析研究了EDTC去除酸性复杂铜/镍的作用机理。结果表明，EDTC与Cu、Ni的作用机理为解络合-螯合，即反应过程中，由于EDTC对Cu2+和Ni2+有较强的螯合能力，Cu2+和Ni2+首先与CA等络合剂分离，然后EDTC与Cu2+、Ni2+生成较稳定的螯合沉淀EDTC-Cu和EDTC-Ni，可深度去除络合Cu和络合Ni。同时，根据螯合沉淀的溶解特点，实验结果表明，EDTA-Cu和EDTA-Ni两种螯合沉淀在弱酸性和弱碱性条件下均能长期稳定存在，不易造成二次污染。

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