新型重金属捕集剂 EDTC：同时去除废水中络合态重金属和有机染料的高效方法

新型重金属捕集剂 EDTC：同时去除废水中络合态重金属和有机染料的高效方法

论文 DOI: 10.19965/ki.iwt.2023-0387

图形摘要

研究思路

随着现代工业化进程的加快，污染物的种类和数量日益增多，复合污染已成为各类环境介质中普遍存在的现象，寻找一种经济、高效的药剂同时去除废水中的复合重金属和有机染料具有十分重要的意义。

本文以乙二胺(EDTC)和二硫化碳(CS2)为原料,采用简单的混合法合成了重金属清除剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC)作为污水处理剂。

常温下,向含180 mg/L EDTA-Cu和1 800 mg/L RhB的复合废水中添加1.3 g/LEDTC时,EDTA-Cu和RhB的去除量分别高达150 mg/g和850 mg/g,且废水的pH值在2~10范围内稳定运行。

与EDTC处理水中单组分EDTA-Cu及RhB的去除效果相比，EDT可以同时有效去除水中络合物Cu和RhB，且具有协同效应，表现出优异的处理效果。

因此EDTC作为水处理剂，为复杂金属及染料复合废水的协同处理提供了有参考价值的实践案例。

简介

将本文合成的EDTC用于复杂金属及染料复合废水的协同处理，与其单体系处理单一污染物EDTA-Cu或RhB相比，在二者组成的二元体系废水处理中，EDTC对EDTA-Cu和RhB的去除量有显著提高。且具有以下去除特点：

（1）EDTA-Cu和RhB的初始浓度对EDTC去除性能影响较大，EDTC对络合铜的去除与其浓度呈正相关，而对RhB的去除则呈现减小的趋势。另外，在二元体系中，RhB的初始浓度随着EDTC浓度的增加，RhB的去除率随之增大，但对络合铜的去除影响不大，基本可以维持在150mg/g左右。

（2）络合铜和RhB的去除率与EDTC投加量呈正相关，随着EDTC投加量的增加，络合铜和RhB的去除率均增大。

(3)初始pH值对EDTC的去除性能有影响，在pH=2~10时，EDTC均能保持良好的去除性能，络合铜的去除量保持在154.1~163.3 mg/g，RhB的去除量保持在154.1~163.3 mg/g。当pH>12时，EDTC去除性能明显下降，络合铜和RhB的去除率明显下降，分别降至29.70 mg/g和112.7 mg/g。其能适应大部分实际水体的pH环境，但在强碱性环境下无法达到良好的去除效果。

(4)废水温度对EDTC协同处理去除络合铜和RhB影响不大。

创新发展

基于二硫代氨基甲酸酯对重金属的强螯合能力，结合“协同去除”的思路，合成了重金属清除剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC)，实现了协同去除水体中的染料和络合铜，提高了EDTC的利用率，达到了“一举两得”的效果。

为了实现不同类型污染物的同时去除，本文基于吸附剂活性位点与不同类型污染物相互作用的思路，对复合污染物进行去除，为污水中复合污染物的协同处理提供了参考，提出了处理新思路。

全文介绍

随着现代工业化进程的加快，污染物的种类和数量不断增多，复合污染已成为各类环境介质中普遍存在的现象。重金属和有机物是典型的复合污染物，在工业废水中通常不可避免地共存，因此其存在范围远大于单一污染物，因此研究一种简便、友好的协同去除环境水体中染料和重金属的方法具有重要意义。

以二硫化碳和乙二胺为原料混合合成重金属清除剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),并将其作为废水处理剂去除RhB和EDTA-Cu,探究重金属清除剂EDTC对EDTA-Cu/RhB二元体系的去除性能。

与单一污染物EDTA-Cu或RhB的单组分体系相比，双组分体系中EDTC对EDTA-Cu和RhB的去除存在协同效应，浓度研究表明，EDTA-Cu和RhB的初始浓度对EDTC的去除性能影响显著。

随着络合铜初始浓度的增加，EDTC对络合铜的去除呈上升趋势，而对RhB的去除呈下降趋势；随着RhB初始浓度的增加，EDTC对RhB的去除呈上升趋势，但对络合铜的去除影响不大，基本可以维持在150mg/g左右。

EDTA-Cu和RhB的去除率与EDTC投加量呈正相关，随着EDTC投加量的增加，络合铜和RhB的去除率均增加，在RhB溶液中加入2.1 g/L EDTC时，络合铜可被完全去除，RhB的去除率也达到83.95%。

废水pH对EDTC去除性能有影响，在pH=2~10时，EDTC均能保持良好的去除性能，络合铜的去除量保持在154.1~163.3mg/g，RhB的去除量为519.2~638.2mg/g；但在强碱性环境下去除效果较差。不同温度下EDTC对废水中络合铜和RhB的去除量变化不大，这说明EDTC适用于大多数实际水体pH环境，可用于常温下废水中染料及络合金属的协同处理，具有较强的实际应用价值。

根据推测顺序的影响，推测了EDTA-Cu和RhB的吸附机理，EDTC与重金属离子的作用机理为解络合-螯合，即EDTC进攻络合的Cu2+，其强的结合能力使Cu2+从EDTA上脱离，形成更为稳定的疏水交联网络螯合物EDTC-Cu沉淀，从而有效去除络合的铜。

RhB的去除是通过与Cu-EDTC交联螯合物发生沉淀实现的。当RhB与EDTA-Cu混合时，EDTA-Cu是带负电荷的多齿配合物，会与RhB产生静电作用。当加入EDTC后，EDTC与EDTA-Cu发生置换螯合，迅速生成Cu-EDTC絮凝物，絮凝物聚集在RhB周围，一部分RhB随Cu-EDTC交联螯合物沉淀下来，而一部分RhB与释放出的EDTA在静电引力的作用下原位分离，与RhB发生反应，生成少量的EDTA(RhB)n聚集体，分散在水中。

图2 水中RhB与EDTA-Cu的协同去除机理

吸附机理表明，EDTC、EDTA-Cu与RhB之间的吸附是通过它们特定的活性位点进行的，并通过多种机理促进协同去除，因此本工作为用简单的水处理剂协同处理废水中的不同类型的污染物提供了重要的研究思路。

主要作者

第一作者：赵丹华，女，博士，教授，主要研究方向为环境功能材料的制备及应用。E-mail：。

通讯作者：陈作毅，讲师，博士，主要从事新型功能材料、节能减排、传热传质等研究。E-mail:。