一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硫化物重金屬螯合捕集劑及其制備方法和應(yīng)用。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑為具有式Ⅰ結(jié)構(gòu)的六硫代胍基甲酸，或其水溶性鹽。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法是，鹽酸胍或者硝酸胍的水溶液與過(guò)量堿反應(yīng)生成游離胍，然后在適量磷酸鹽的作用下，與二硫化碳反應(yīng)，得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鹽，再加入適量酸中和后，即可得到六硫代胍基甲酸。所述的硫化物重金屬螯合捕集劑可應(yīng)用于水體中重金屬離子的去除或捕集，通過(guò)螯合作用，與水體中重金屬離子形成的具有網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的重金屬硫化物沉淀，能提高螯合物的相對(duì)分子質(zhì)量，縮短沉降時(shí)間，增加與重金屬所形成的螯合物的穩(wěn)定性。----Ⅰ
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬離子的去除、凈化或捕集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說(shuō)是一種硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸或其鹽，它們的制備方法及其在水處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬是指比重大于或等于5.0的金屬，如銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉻(Cr)、汞(Hg)、鎘(Cd)等，砷(As)由于其化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境行為與重金屬多有相似之處，故也列入重金屬中。上述重金屬離子以多種物理和化學(xué)形態(tài)存在于水環(huán)境之中，并在環(huán)境中產(chǎn)生遷移和積累，具有性質(zhì)穩(wěn)定、富集系數(shù)高、毒副作用較長(zhǎng)等特點(diǎn)。若不得到妥善處理，過(guò)量重金屬對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及人體健康造成危害，從而影響到食品安全、生物安全和生態(tài)安全等較多領(lǐng)域。水體中重金屬污染也是造成生物體內(nèi)重金屬含量過(guò)量的最主要途徑。
[0003]重金屬?gòu)U水的處理目前以成本較低、技術(shù)較成熟的化學(xué)法為主，常用的是中和沉淀法，即在含重金屬的廢水中加入堿性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。該方法需要精確調(diào)節(jié)PH值，以保證最佳去除效果。但廢水中常常有多種重金屬共存，當(dāng)廢水中含有Zn、Pb，Sn、Al等兩性金屬時(shí)，pH值偏高，可能使產(chǎn)生的氫氧化物沉淀再溶解，需要改變不同的PH值，進(jìn)行多級(jí)沉淀處理。中和沉淀后，廢水中PH值高，上層清液必須泵入中和 池，加酸中和處理后才可排放，處理步驟較為繁瑣。
[0004]硫化物沉淀法是加入硫化鈉使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀除去的方法。與中和沉淀法相比，重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，而且反應(yīng)的pH值在7~9之間，處理后的廢水一般不用中和。但是硫化物沉淀物顆粒小，沉淀時(shí)間太長(zhǎng)，易形成膠體，降低重金屬離子去除效果，而且硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。
[0005]二硫代氨基甲酸及其衍生物，或是它們的鉀鹽、鈉鹽等，具有較強(qiáng)的絡(luò)合配位能力，可直接沉淀或絡(luò)合重金屬離子，以及各種形態(tài)共存的重金屬離子(曹陽(yáng)、黃娟、紀(jì)曉紅等，二硫代氨基甲酸鹽重金屬捕集劑對(duì)廢水中鎘捕集的研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(5):38-40.)。以二甲基二硫代氨基甲酸為例，當(dāng)二硫代氨基甲酸鹽與某一金屬離子螯合時(shí)，均通過(guò)其結(jié)構(gòu)中的2個(gè)硫原子形成四元環(huán):
【權(quán)利要求】
1.一種具有式I結(jié)構(gòu)的硫化物重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑，其特征在于，所述的水溶性鹽為鈉鹽或鉀鹽。
3.權(quán)利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，鹽酸胍或者硝酸胍的水溶液與過(guò)量堿反應(yīng)生成游離胍，在適量磷酸鹽的作用下，與二硫化碳反應(yīng)，得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鹽，再加入適量酸中和后，即可得到六硫代胍基甲酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的磷酸鹽為磷酸鉀或磷酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的堿與鹽酸胍或硝酸胍的物質(zhì)的量的比為4: f 5:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的二硫化碳與鹽酸胍或硝酸胍的物質(zhì)的量的比為3: f 4:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的方法中，與二硫化碳的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間為40°C恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2~3小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化物重金屬螯合捕集劑的制備方法，其特征在于，所述的方法具體步驟是，將水、氫氧化鈉或氫氧化鉀、磷酸鉀或磷酸鈉固體加入到反應(yīng)器中，攪拌溶解，然后加入鹽酸胍或硝酸胍，氫氧化鈉或氫氧化鉀與鹽酸胍或硝酸胍的物質(zhì)的量的比為4: f 5:1，在10°C以下攪拌15分鐘；然后緩慢滴加二硫化碳-丙酮混合溶液，二硫化碳與鹽酸胍或硝酸胍的物質(zhì)的量的比為3: f 4:1，滴加時(shí)控制滴加速度，使溫度維持在10°C以下；二硫化碳滴加完畢后，升溫至40°C恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2~3小時(shí)；得到棕紅色液體，冷卻、結(jié)晶并過(guò)濾，取濾液分別用丙酮和乙醇萃取，產(chǎn)物烘干至恒重，可得到重金屬螯合捕集劑六硫代胍基甲酸鈉鹽或鉀鹽；繼續(xù)加入適量鹽酸中和，即可得到六硫代胍基甲酸。
10.權(quán)利要求1所述的硫化物重金屬螯合捕集劑在水體中重金屬離子的去除或捕集中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C02F1/64GK103601660SQ201310516300
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】王風(fēng)賀, 郝昊天, 雷武, 夏明珠, 王風(fēng)云, 姚宇昂, 黃澍, 史均清 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)