專利名稱：一種高分子重金屬螯合絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重金屬污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種集螯合重金屬離子和絮凝功能于一體的高分子重金屬螯合絮凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
采礦選礦、有色金屬冶煉、機(jī)械加工、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè)排出的廢水都含有各種不同的重金屬離子，其種類、含量及存在形態(tài)隨不同生產(chǎn)企業(yè)而異。由于重金屬不能生物降解，且易于在生物體內(nèi)蓄積而引起中毒，因此重金屬?gòu)U水已成為對(duì)人類危害最大的廢水之一。重金屬不能分解破壞，目前開(kāi)發(fā)的各種處理方法都只能轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理和化學(xué)形態(tài)。如采用化學(xué)沉淀法處理重金屬?gòu)U水，是將廢水中的重金屬?gòu)娜芙獾碾x子形態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來(lái)，從水中轉(zhuǎn)移到污泥中；經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換柱上，經(jīng)再生后又從離子交換樹(shù)脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。目前已開(kāi)發(fā)的重金屬?gòu)U水處理方法有多種，如化學(xué)沉淀法、吸附法、 氧化還原法、絡(luò)合物強(qiáng)化和膠束強(qiáng)化超濾法、離子交換法、電化學(xué)方法和電滲析法等，但都存在缺點(diǎn)，難以在實(shí)際應(yīng)用中推廣。如氫氧化物沉淀法處理重金屬?gòu)U水，由于受其氫氧化物溶度積的限制，排放廢水難以達(dá)標(biāo)，且處理的殘?jiān)纂S環(huán)境的PH值改變而重新釋放出來(lái)， 造成二次污染；吸附法存在廢渣產(chǎn)生量大，殘?jiān)y處理的問(wèn)題；離子交換法、電化學(xué)方法和電滲析法等方法存在處理費(fèi)用高，不適于大量重金屬?gòu)U水的處理等問(wèn)題；目前研究得較多的絡(luò)合物強(qiáng)化和膠束強(qiáng)化超濾法，也存在處理效率較低的缺點(diǎn)，還存在對(duì)超濾濃縮液的處理、聚合物或表面活性劑的回收與循環(huán)使用，以及膜組件價(jià)格偏高、膜污染、有機(jī)膜對(duì)溫度和PH值很敏感、抗溶劑和抗氧化能力差等問(wèn)題。與上述方法比較，螯合沉淀方法工藝簡(jiǎn)單、 高效而又經(jīng)濟(jì)，適于大規(guī)模重金屬?gòu)U水的處理，其關(guān)鍵在于所用螯合絮凝劑的性能優(yōu)劣。螯合沉淀法要求使用的螯合絮凝劑一方面要能有效地螯合重金屬離子，另一方面要求產(chǎn)生的螯合物不溶于水而易于從廢水中分離出來(lái)。小分子螯合劑，如目前應(yīng)用較廣泛的氨基硫代甲酸鹽存在形成的絮體顆粒小，沉降性能較差，對(duì)絡(luò)合重金屬?gòu)U水處理效率較低等問(wèn)題；高分子螯合劑雖具有一定絮凝作用，但螯合基團(tuán)數(shù)量有限，高分子鏈的空間位阻使螯合基團(tuán)與重金屬離子的結(jié)合能力降低，且由于螯合基團(tuán)空間不匹配造成絮團(tuán)帶有過(guò)剩的負(fù)電荷而互相排斥，形成的絮團(tuán)較松散，降低絮凝沉降性能。因此，無(wú)論小分子還是高分子螯合劑處理重金屬?gòu)U水，一般都需添加助凝劑才能獲得較好的絮凝沉淀效果。中國(guó)專利CN 101585572A公布了一種兩性高分子螯合絮凝劑，在高分子鏈中引入陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)單元二甲基二烯丙基氯化銨在一定程度上解決高分子螯合劑使用過(guò)程中形成的絮體負(fù)電荷過(guò)剩的問(wèn)題。但該發(fā)明是通過(guò)二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚的方式引入正電荷，由于二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺兩種單體的聚合活性相差很大，導(dǎo)致正電荷在共聚物上得分布常常很不均勻，因此，難以很有效地中和形成的絮體上過(guò)剩負(fù)電荷，對(duì)促進(jìn)絮體的形成和生長(zhǎng)作用較有限。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有高分子螯合絮凝劑存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高分子重金屬螯合絮凝劑及其制備方法。本發(fā)明的特點(diǎn)是在每個(gè)高分子的結(jié)構(gòu)單元中均有一個(gè)正電荷，正電荷分布均勻，不僅能更有效地中和形成絮體上過(guò)剩的負(fù)電荷，也更有利于改善絮體結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)絮體的形成和生長(zhǎng)，因此螯合絮凝性能得到明顯提高。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案一種高分子重金屬螯合絮凝劑，其主要成分的結(jié)構(gòu)式如下
一一H2CCH2—一\ / ηHC — CHI IH2C CH2 \+/N Cl-H3C CH2—CH—CH2 十 NCH2CH2~^NH2 OHC=SI- +S Na
其中η為20 3000的整數(shù)，m為2 4的整數(shù)。
上述的高分子重金屬螯合絮凝劑中，還包含輔助成分黃原酸和氫氧化鈉，外觀為淡黃色或黃色半透明液體。
一種高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟
(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1 1.05，先分別將二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷加入到反應(yīng)器中，再加入體積為二烯丙基甲基胺體積10 20倍的有機(jī)溶劑，然后升溫至60 75°C反應(yīng)8 IOh ；
(2)在步驟(1)溶液中滴加與二烯丙基甲基胺等摩爾的多亞乙基多胺繼續(xù)反應(yīng) 4 他，然后蒸出溶劑，得到淡黃色膏狀物，即粗單體；
(3)將步驟( 所得膏狀物用去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)60 70%，得精制單體溶液；然后通隊(duì)驅(qū)氧30min，升溫至60 70°C，再按單體質(zhì)量的1. 2 2. 0%加入水溶性自由基引發(fā)劑，反應(yīng)8 12h，得無(wú)色或淡黃色粘稠液體；
(4)將步驟(3)所得粘稠液體降溫至室溫，加入去離子水配制成質(zhì)量百分濃度為1 5%溶液，然后按多亞乙基多胺分子中N原子、氫氧化鈉和二硫化碳的摩爾比為 1.0 1.0 1.3 0.9 1.2，先加入氫氧化鈉，再滴加二硫化碳在室溫下反應(yīng)3 釙，然后升溫到50 60°C反應(yīng)1 2h，即得產(chǎn)物高分子重金屬螯合絮凝劑。
上述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法中，所述步驟(1)中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。
上述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法中，所述步驟O)中的多亞乙基多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺的任一種。
上述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法中，所述步驟(3)中的水溶性自由基引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、偶氮二異丁脒鹽酸鹽或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽的任一種。
本發(fā)明采用先以二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷在四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺中季銨化，再與等摩爾量的多亞乙基多胺反應(yīng)制成含活潑氨基的單體，然后采用自由基水溶液聚合方式合成陽(yáng)離子型高分子，再與氫氧化鈉性和二硫化碳反應(yīng)將強(qiáng)螯合基團(tuán)-CSS-引入到高分子鏈上的技術(shù)方案。實(shí)現(xiàn)了高分子鏈上每個(gè)結(jié)構(gòu)單元都具有正電荷， 從而使正電荷分布均勻。因此，本發(fā)明克服了中國(guó)專利CN 101585572A中兩性高分子螯合絮凝劑中正電荷分布不均勻的缺點(diǎn)，有利于促進(jìn)螯合絮體的形成和生長(zhǎng)，使絮體密實(shí)粗大， 重金屬?gòu)U水處理效果得到明顯提高。本發(fā)明的制備高分子重金屬螯合絮凝劑的方法，原料易得，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作和控制；收率高，三廢排放少；投資省，易于推廣和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所具有的技術(shù)效果(1)本發(fā)明產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，除在分子鏈上引入對(duì)多種重金屬離子如Hg2+、 Pb2\ Cu2+、Cd2+、Ni2+、Mn2+、Zn2\ Ag2+等有強(qiáng)螯合作用的基團(tuán)-CSS—外，在高分子鏈的每個(gè)結(jié)構(gòu)單元上都有一個(gè)正電荷，正電荷分布均勻，分子鏈上正、負(fù)電荷的比例可根據(jù)需要通過(guò)控制二硫化碳與接入的多亞乙基多胺的氮原子摩爾比來(lái)調(diào)節(jié)。(2)本發(fā)明產(chǎn)物與重金屬離子螯合時(shí)，能利用高分子鏈上自身的正電荷有效地中和絮體形成過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)剩負(fù)電荷；由于正電荷分布均勻，更加有利于改善形成的絮體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)絮體的形成和生長(zhǎng)，使絮體密實(shí)而粗大，因此，與其它高分子螯合劑比較，本發(fā)明產(chǎn)物去除重金屬離子的效果更好，絮凝沉降速度更快，不需要添加其它助凝劑。(3)本發(fā)明產(chǎn)物適用范圍廣，能在常溫下與廢水中的Pb2+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Ni2+、 Mn2+、Zn2+、Ag+等多種重金屬離子迅速反應(yīng)，生成不溶于水且具有良好化學(xué)穩(wěn)定性的螯合物； 既可適應(yīng)游離態(tài)重金屬離子，也可適應(yīng)絡(luò)合態(tài)重金屬離子的去除。應(yīng)用本發(fā)明產(chǎn)物，污水處理工藝簡(jiǎn)單，只需將一定量的本發(fā)明產(chǎn)物加入重金屬污水中并充分?jǐn)嚢杈湍苎杆佼a(chǎn)生不溶性絮體，經(jīng)沉降分離和過(guò)濾即可，不需要增加復(fù)雜的設(shè)備和工序。由于螯合基團(tuán)-ess—連接在高分子鏈上，在處理水中的殘留量很少，比小分子氨基二硫代甲酸鹽生物毒性更小，更加安全可靠。(4)本發(fā)明制備工藝路線先進(jìn)，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，易于操作和控制，“三廢” 少，所需設(shè)備為常規(guī)設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明產(chǎn)物適合采礦選礦廢水、有色金屬冶煉和加工廢水、金屬制品制造廠廢水、 電解電鍍廢水、印刷電路板廠廢水、電池廠廢水、精密儀器制造廠廢水、各種化工廢水、石化煉油廠廢水、光學(xué)儀器制造廠廢水、垃圾焚燒廠廢水和垃圾填埋浸出廢水等的處理。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明產(chǎn)物的制備工藝流程圖。圖2為本發(fā)明產(chǎn)物高分子重金屬螯合絮凝劑的頂譜圖。圖3為使用本發(fā)明產(chǎn)物與其它螯合劑處理重金屬?gòu)U水時(shí)產(chǎn)生的絮體沉降速度圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
參見(jiàn)圖1，圖1是本發(fā)明的制備工藝流程圖，其具體的實(shí)施例如下
實(shí)施例1
(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1，分別將二烯丙基甲基胺和15. SmL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的500mL三頸瓶中，再加300mL四氫呋喃攪拌均勻，升溫至60°C反應(yīng)IOh ；
(2)滴加21. 9mL二乙烯三胺，在60°C下繼續(xù)反應(yīng)他，然后蒸出溶劑四氫呋喃，得粗單體(淡黃色膏狀物)63. 7g；
(3)將步驟( 所得膏狀物加入575mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)60%，得精制單體溶液；然后通N2驅(qū)氧30min，升溫至60°C，再加入712mg過(guò)硫酸銨，反應(yīng)恥，得淡黃色粘稠液體；
(4)將步驟( 所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至1. 19L，然后轉(zhuǎn)入2L的三頸瓶中攪勻，再加入22. 8g氫氧化鈉，然后緩慢滴加31. 7mL二硫化碳在室溫下反應(yīng)池，再升溫到60V反應(yīng)池，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。
實(shí)施例2
(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.02，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. 2mL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 IOOOmL三頸瓶中，再加450mL四氫呋喃攪拌均勻，升溫至65°C反應(yīng)Mi ；
(2)在步驟(1)溶液中滴加三乙烯四胺于65°C下繼續(xù)反應(yīng)證，然后蒸出溶劑四氫呋喃，得粗單體(淡黃色膏狀物)73. Ig;
(3)將步驟( 所得膏狀物加入658mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)65%，得精制單體溶液；然后通隊(duì)驅(qū)氧30min，升溫至60°C，再加入IOOOmg過(guò)硫酸鉀，反應(yīng)8h，得淡黃色粘稠液；
(4)將步驟( 所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至2. ML，然后轉(zhuǎn)入5L的三頸瓶中攪勻，再加入33. 2g氫氧化鈉，然后緩慢滴加46. 6mL二硫化碳在室溫下反應(yīng)4h，再升溫到55°C反應(yīng)池，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。
實(shí)施例3
(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.05，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. 7mL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 IOOOmL三頸瓶中，再加600mL四氫呋喃攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)Mi ；
(2)在步驟(1)溶液中滴加38. 4mL四乙烯五胺于70°C下繼續(xù)反應(yīng)證，然后蒸出溶劑四氫呋喃，得粗單體(淡黃色膏狀物)81. 2g;
(3)將步驟( 所得膏狀物加入730mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)70%，得精制單體溶液；然后通隊(duì)驅(qū)氧30min，升溫至65°C，再加入1500mg偶氮二異丁脒鹽酸鹽，反應(yīng) llh，得淡黃色粘稠液；
(4)將步驟( 所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至7. 5L，然后轉(zhuǎn)入IOL的三頸瓶中攪勻，再加入44. 5g氫氧化鈉，然后緩慢滴加63mL 二硫化碳在室溫下反應(yīng)5h，再升溫到60°C反應(yīng)1.證，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。實(shí)施例4(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.04，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. 5mL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 IOOOmL三頸瓶中，再加400mL N, N- 二甲基甲酰胺攪拌均勻，升溫至75°C反應(yīng)8h ；(2)在步驟(1)溶液中滴加三乙烯四胺于75°C下繼續(xù)反應(yīng)他，然后蒸出溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，得粗單體(淡黃色膏狀物)73. 2g ；(3)將步驟(2)所得膏狀物加入659mL離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)70 %，得精制單體溶液；然后通N2驅(qū)氧30min，升溫至60°C，再加入IOOOmg偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，反應(yīng)12h，得無(wú)色粘稠液；(4)將步驟(3)所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至3. 34L，然后轉(zhuǎn)入5L的三頸瓶中攪勻，再加入38. 7g氫氧化鈉，然后緩慢滴加55. 2mL二硫化碳在室溫下反應(yīng)證，再升溫到60°C反應(yīng)lh，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。將產(chǎn)物滴入無(wú)水丙酮中沉析3次，在40°C下真空干燥至恒重，在Spectrum One (B) FIlR紅外光譜儀(美國(guó)PE公司)上測(cè)定其紅外光譜(KBr壓片)，結(jié)果見(jiàn)圖2。各峰歸屬(v/cnT1) :3418. 69處強(qiáng)而寬的吸收峰為N-H和O-H的伸縮振動(dòng)峰，2949. 16和2837. 69
為-CH2-和—的不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1633. 62為N-H的變形振動(dòng)峰，1487. 57
為氨基二硫代甲酸基團(tuán)中C-N伸縮振動(dòng)峰，1386. 05和1314. 33處為-CH2-和—對(duì)應(yīng)
的C-H變形振動(dòng)峰，1240. 25為C-N的伸縮振動(dòng)峰，1158. 60、1104. 04和953. 86處的較強(qiáng)尖峰可歸屬為-CSS_中C = S和C-S的伸縮振動(dòng)峰，介于C = S雙鍵的特征吸收(1501 1200cm"1)和C-S單鍵的特征吸收(700 600CHT1)，表明C-S鍵也具有部分雙鍵的性質(zhì)， 780. 86處可歸屬為-CSS_的變形振動(dòng)。以上表明高分子中成功接上了 _CSS_。實(shí)施例5(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.03，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. 3mL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 500mL三頸瓶中，再加300mL N, N- 二甲基甲酰胺攪拌均勻，升溫至75°C反應(yīng)8h ；(2)在步驟(1)溶液中滴加三乙烯四胺于75°C下繼續(xù)反應(yīng)他，然后蒸出溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，得粗單體(淡黃色膏狀物)72. Sg ；(3)將步驟( 所得膏狀物加入655mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)68%，得精制單體溶液；然后通N2驅(qū)氧30min，升溫至70°C，再加入1350mg偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽， 反應(yīng)10h，得淡黃色粘稠液；(4)將步驟( 所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至2. 25L，然后轉(zhuǎn)入5L的三頸瓶中攪勻，再加入36. 4g氫氧化鈉，然后緩慢滴加46. SmL二硫化碳在室溫下反應(yīng)證，再升溫到55°C反應(yīng)1.證，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。實(shí)施例6(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.01，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. OmL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 500mL三頸瓶中，再加500mL N, N- 二甲基甲酰胺攪拌均勻，升溫至75°C反應(yīng)9h ；
(2)在步驟(1)溶液中滴加21.9mL 二乙烯三胺于75°C下繼續(xù)反應(yīng)他，然后蒸出溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，得粗單體(淡黃色膏狀物)63. 4g ；
(3)將步驟( 所得膏狀物加入570mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)65%，得精制單體溶液；然后通N2驅(qū)氧30min，升溫至70°C，再加入885mg偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽， 反應(yīng)1 Ih，得淡黃色粘稠液；
(4)將步驟(3)所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至1. 97L，然后轉(zhuǎn)入5L的三頸瓶中攪勻，再加入四.4g氫氧化鈉，然后緩慢滴加34. 9mL二硫化碳在室溫下反應(yīng)證，再升溫到50°C反應(yīng)池，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。
實(shí)施例7
(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1 1.02，分別將提純的二烯丙基甲基胺和16. 2mL環(huán)氧氯丙烷加入到帶有滴液漏斗、回流冷凝管和機(jī)械攪拌器的 IOOOmL三頸瓶中，再加450mL N, N-二甲基甲酰胺攪拌均勻，升溫至65°C反應(yīng)IOh ；
(2)在步驟(1)溶液中滴加38. 4mL四乙烯五胺于65°C下繼續(xù)反應(yīng)證，然后蒸出溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，得粗單體(淡黃色膏狀物)80. 6g ；
(3)將步驟( 所得膏狀物加入720mL去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)70%，得精制單體溶液；然后通N2驅(qū)氧30min，升溫至65°C，再加入961mg過(guò)硫酸銨，反應(yīng)10h，得淡黃色粘稠液；
(4)將步驟(3)所得粘稠液體降溫至室溫，加水稀釋至1. 85L，然后轉(zhuǎn)入5L的三頸瓶中攪勻，再加入48. Ig氫氧化鈉，然后緩慢滴加57. ImL二硫化碳在室溫下反應(yīng)證，再升溫到60V反應(yīng)池，得黃色半透明溶液，即產(chǎn)物。
以實(shí)施例4所得樣品為藥劑，分別配制含ai2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+和Ni2+的模擬重金屬水樣。絮凝試驗(yàn)條件分別取500mL模擬重金屬水樣，調(diào)節(jié)pH值至6 9，在MY3000-6G 智能型彩屏混凝試驗(yàn)攪拌儀器上(武漢市梅宇儀器有限公司)，加入藥劑，在200 240r/ min下快攪5min,在100 120r/min下攪拌IOmin,再在50 60r/min下慢攪IOmin,靜置 35min,取液面下2cm處的清液在AA100型原子吸收光譜儀(美國(guó)PE公司)上測(cè)定，處理效果見(jiàn)表1。
表1本發(fā)明產(chǎn)物對(duì)游離重金屬離子的去除效果
權(quán)利要求
1. 一種高分子重金屬螯合絮凝劑，其主要成分的結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子重金屬螯合絮凝劑，還包含輔助成分黃原酸和氫氧化鈉，外觀為淡黃色或黃色半透明液體。
3.如權(quán)利要求1所述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟(1)按二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1廣1.05，先分別將二烯丙基甲基胺和環(huán)氧氯丙烷加入到反應(yīng)器中，再加入體積為二烯丙基甲基胺體積1(Γ20倍的有機(jī)溶劑，然后升溫至6(T75°C反應(yīng)8 IOh ；(2)在步驟(1)溶液中滴加與二烯丙基甲基胺等摩爾的多亞乙基多胺繼續(xù)反應(yīng)4 6h， 然后蒸出溶劑，得到淡黃色膏狀物，即粗單體；(3)將步驟(2)所得膏狀物用去離子水溶解配成質(zhì)量百分濃度為10%的溶液，加入活性炭脫色，然后過(guò)濾，濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮至單體質(zhì)量百分濃度達(dá)6(Γ70%，得精制單體溶液； 然后通隊(duì)驅(qū)氧30min，升溫至6(T70°C，再按單體質(zhì)量的1. 2^2. 0%加入水溶性自由基引發(fā)劑，反應(yīng)8 12h，得無(wú)色或淡黃色粘稠液體；(4)將步驟(3)所得粘稠液體降溫至室溫，加入去離子水配制成質(zhì)量百分濃度為廣5% 溶液，然后按多亞乙基多胺分子中N原子、氫氧化鈉和二硫化碳的摩爾比為1.0 1.0 1.3 0.9 1.2，先加入氫氧化鈉，再滴加二硫化碳在室溫下反應(yīng)3 證，然后升溫到50 60°C反應(yīng)1 2h，即得產(chǎn)物高分子重金屬螯合絮凝劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法，所述步驟(1)中的有機(jī)溶劑為四氫呋喃或N，N- 二甲基甲酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法，所述步驟(2)中的多亞乙基多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子重金屬螯合絮凝劑的制備方法，所述步驟(3)中的水溶性自由基引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、偶氮二異丁脒鹽酸鹽或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高分子重金屬螯合絮凝劑及其制備方法。其高分子重金屬螯合絮凝劑是先以二烯丙基甲基胺與環(huán)氧氯丙烷在有機(jī)溶劑中季銨化后再與多亞乙基多胺經(jīng)環(huán)氧基開(kāi)環(huán)將多亞乙基多胺接在分子上，然后經(jīng)活性炭脫色、蒸發(fā)濃縮制成二烯丙基季銨鹽單體溶液，再通過(guò)自由基水溶液聚合合成二烯丙基季銨鹽聚合物，然后與二硫化碳和氫氧化鈉反應(yīng)制得。其特點(diǎn)是高分子鏈的每個(gè)結(jié)構(gòu)單元都有一個(gè)正電荷和多個(gè)帶負(fù)電的強(qiáng)螯合基團(tuán)—CSS—，克服了現(xiàn)有兩性高分子螯合絮凝劑正電荷分布不均勻的缺陷，更有利于中和絮體形成過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)電荷，改善絮體結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)絮體的形成和生長(zhǎng)，提高螯合重金屬離子的能力和絮凝沉降性能，并減少沉渣體積。
文檔編號(hào)C02F1/56GK102491473SQ20111040704
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉立華, 周智華, 徐國(guó)榮, 曾榮今, 李鑫 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)