重金属捕集剂应用概述
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重金属离子捕捉剂及其性能、合成技术分析论述纳森化工技术部摘要:高分子重金属离子捕捉剂已经成为一种比较常用的重金属废水处理药剂。
本文对重捕剂的合成技术进行了论述,提出了重捕剂合成要解决的几个关键点;并对考察重捕剂关键性能的指标进行了分析。
最后分析了降低重金属捕捉剂合成成本的关键,列出了MCP TM的性能及技术特点。
1.前言含重金属废水的处理技术,一般采用中和絮凝沉降法、硫化物沉淀法、铁酸盐法及鳌合树脂法(离子交换法)等,其中,中和絮凝沉淀法是常用的一种处理方法。
这些方法中,从重金属的去除效果、装置运转管理的难易程度及运行管理费用等方面看,还存在一定问题。
因此寻找一种简单、实用及经济的处理技术,势在必行。
美国于20世纪70年代研制出了不溶性黄原酸酯类高分子螯合剂,并用于重金属废水处理,能有效地脱除重金属离子且沉淀快、易过滤、PH范围宽,被称为“最佳金属捕集剂 ”并被评为1978年美国100项得奖新产品之一。
我国也于70年代末开始对黄原酸酯类高分子螯合剂进行了研究应用,并取得了良好地效果。
日本80年代末成功开发了另一种新型的高分子重金属捕集剂的处理技术,此法一问世,就受到人们的关注,它又是重金属处理技术方面的一次突破。
重金属离子捕捉剂技术在我国已经有广泛应用,并拥有了一批专利技术和产品,例如:公开号为CN 1069008A 的《利用二硫胺基类螯合剂处理废水中重金属的方法》;申请号为86 1 08746 的《水溶液中重金属离子的胶除剂及其制备法》;公开号为CN 1382170A的《有机高分子材料及其制备方法和由其构成的重金属离子除去剂》;公开号为CN 1495225A的《一种含有壳聚糖衍生物的重金属螯合剂组合物》;公开号为CN 1323747A的《高分子重金属捕集沉淀剂》;公开号为CN 1603249A的《一种重金属沉淀剂》;公开号为CN 1631940A的《用于危险废物稳定化的高分子重金属螯合剂及其制备方法》;公开号为CN 1831020A的《一种二硫代胺基甲酸盐二乙烯三胺乙基聚合物的合成方法》。
重金属捕集剂的作用—去除铜、镍、铅、锌、镉
工业废水中含量大量的重金属,这类废水若不经过处理排放会对环境造成严重污染,工业废水包括化学工业废水、印染工业废水、造纸工业废水、染料生产废水、食品工业废水和农药废水等,而重金属废水主要来源于矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。
为解决重金属废水的排放问题,研发高效、绿色的水处理药剂是非常重要的。
HMC-M1重金属捕集剂解决了含络合物和重金属的废水处理问题。
它能在常温下与废水中重金属离子(铜、镍、铅、锌、镉等)迅速反应,生成不溶性的螯合沉淀,加入少量絮凝剂,形成絮状沉淀达到去除重金属的目的。
普通的重金属捕集剂虽然使用范围广,但不能很好的处理不同低浓度或者高浓度的废水,HMC-M1重金属捕捉剂解决了现有技术中的重金属捕捉剂使用范围,但对低浓度的含重金属废水的处理效果并不佳,且针对性不强;而对于高浓度的含重金属废水,一次性处理不能达标,需循环处理才能达到排放标准的技术问题。
HMC-M1重金属捕集剂,处理方法简单,能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后,即可达到环保要求;尤其对废水中络合重金属也能充分去除达标。
重金属捕集剂主要成分重金属捕捉剂是一种与重金属离子强力螯合的化工药剂,因能在常温和很宽的PH值条件范围内,与废水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子进行化学反应,并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀,从而达到从污水中去除重金属离子的化学品被称为重金属捕捉剂。
重金属捕捉剂的物理性质● 在广泛pH值范围内沉淀金属● 实现工厂生产废水循环● 可用于常规处理工艺,或作为废水处理抛光剂● 对各种金属,如镉、铬、铜、铅、汞、镍、银和锌均有效重金属捕捉剂产品说明重金属捕捉剂是液体金属沉淀剂。
它可以有效沉淀金属离子,使废水中的金属离子浓度降低。
该产品常作为抛光步骤,用于传统金属沉淀工艺(如氢氧化物沉淀)之后。
与沉淀高浓度金属离子的传统技术相比,它被认为是可供选择的方法之一。
好的重金属捕捉剂由于其强螯合性,反应不仅能在常温和很宽的PH值条件范围内进行,而且不受重金属离子浓度高低的影响。
即使所处理废水中含有络合物成份,也能一次沉淀废水中各种重金属离子,使废水达到排放标准。
重金属捕捉剂的主要合成途径有两种:一种是含有螯合基的单体经过加聚、缩聚、逐步聚合或开环聚合等方法制取;另一种是利用合成的或天然的高分,通过高分子化学反应引入具有螯合功能的链基来合成。
在实际研究应用较多的重金属捕捉剂主要有两类:黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物(DTC类),而DTC类衍生物是应用广泛的。
重金属捕捉剂使用行业1、电镀厂废水处理重金属去除;2、电子线路板厂废水处理重金属去除;3、矿山尾矿废水处理重金属的去除;4、冶金废水处理重金属的去除;5、化工、皮革行业废水处理的重金属去除。
重金属捕捉剂特点1、具有强大的螯合力能有效地与重金属发生化学反应生成不溶物,尤其是汞、镉,主要应用于湿法硫工艺过程中;2、几乎能吸附所有的重金属,尤其在废水处理中,通过简单的处理可以去除所有溶解的残留重金属;3、金属—沉淀物具有良好的温度稳定性,重金属很难重新释放到环境中去,是环境友好的重金属捕捉剂;4、具有良好的毒理学和生物学特性,其毒性很低;5、具有良好的存储稳定性和操作安全性,不属于危险物品,大部分无不良气味,不分解出有毒物质。
高效除镍剂一、高效除镍剂HMC-M2介绍高效除镍剂HMC-M2是湛清环保与清华大学联合研发的,第三代重金属捕集剂(简称重捕剂),是利用特大高分子网捕的原理,将工业废水中的铜、镍等重金属螯合沉淀除去。
HMC-M2特别针对重金属废水中的电镀镍、化学镍,螯合效果好,作用快,污泥少,成本低,目前在全国各大电镀厂、线路板厂、发电厂广泛使用。
关键词:高效除镍剂、除镍剂、第三代重捕剂、重捕剂、湛清环保HMC-M2二、HMC-M2产品特点1. 在pH值2-12范围之内均可使用,使用范围广2. 可以把铜、镍处理至国家表三标准,污泥少,作用快3. 相比于液体重捕剂,以及固体重捕剂,效果更好,成本更低三、HMC-M2适用范围工业废水中的重金属铜、镍等超标,尤其是化学镍、络合镍四、HMC-M2适用废水类型电镀厂废水;线路板厂废水;化学镍废水;锌镍合金废水;重金属土壤废水;发电厂脱硫废水;其他含有重金属的工业废水五、HMC-M2外观指标:HMC-M2固体 HMC-M2水溶液六、HMC-M2与液体重捕剂对比实验效果:种类:某电镀厂化镍原水 水量:30吨/天 络合剂:次磷酸指标:Ni=30ppm pH=5.4处理办法:加入液体重捕剂 处理效果:Ni=0.3ppm少许沉淀,但是絮凝效果不好,溶液浑浊处理办法:加入等量HMC-M2 处理效果:Ni=0.05ppm固液分离,絮凝沉淀效果好 上层溶液无色透明七、实验室小试步骤1.预估用量:M2用量一般为镍的7-10倍,如果是碱性锌镍合金废水,M2用量可能要增加至镍的10-30倍。
2.确定最佳pH值:分别在pH=3-4,11-12两个pH条件下加入等量的M2,均匀搅拌反应10min以上,过滤后测滤液浓度,以浓度最低的样品确定最适pH;3.确定最佳用量:在最适pH条件下,分别加入不同量的M2,均匀搅拌反应10min 以上,过滤后测滤液浓度,以用量最小且可达标的样品确定最佳用量;4.确定工艺流程:根据现场条件,确定投加M2反应后直接过滤或者加入助凝剂进行沉淀。
重金属捕集剂
一、重金属捕集剂简介
重金属捕集剂是一种有机白色高分子化合物,微观分子中含有大量的重金属螯合基团,能够吸附重金属离子铜、锌、镍、铬等,与其发生化学反应并形成沉淀,从而达到去除废
水重金属的效果。
二、重金属捕集剂性能
1、适用pH更广
湛清环保研发的重金属捕集剂可用于2-12范围pH值废水,也就是说既适用于碱性废水,也适用于酸性废水,并且对于酸性重金属废水,比如酸性锌镍合金废水、酸性化学镍
废水、酸性含镍废水等,处理效果能达到国家标三标准。
而DTCR在酸性条件下会分解,
失去捕捉的作用,因此不能处理酸性废水。
2、结合重金属能力更强
重金属捕集剂的结构更为复杂,分子量更大,单位比表面积的螯合基团更多,对于等
量的湛清重金属捕集剂、DTCR,湛清重金属捕集剂可以结合的重金属量更多,若结合等
量的重金属离子,使用湛清重金属捕集剂的量更少。
3、可以去除络合态重金属
对于比较难处理的络合态重金属废水,加入DTCR以后效果一般,难以去除。
而湛清重金属捕集剂能够与络合态重金属发生结合,对于络合小分子,比如柠檬酸、酒石酸、EDTA、氨基磺酸等,均具有很好的去除作用。
对于电镀废水中的化学镀镍废水、锌镍合
金废水,里面含有大量的络合剂,使用湛清重金属捕集剂效果好。
TMT-15重捕剂产品使用说明书TMT-15重捕剂一、TMT-15重捕剂产品简介重金属捕捉剂能在常温和很广泛的PH值条件范围内,与废水中的铜、铬、铅、锌、汞、锰、锡、镍、钴、锑、镉和铋等各种重金属离子进行反应,并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀,从而达到从污水中去除重金属离子目的。
二、TMT-15重捕剂性能指标项目标准项目标准外观浅黄至无色液体密度g/cm3>1.1气味气味芳香略带刺激不溶物%<0.05螯合容量mmol Cu2+/g>1.0有效物质含量%>15对各重金属螯合能力强弱顺序:Hg2+>Ag+>Cu2+>Pb2+>Cd2+>Zn2+>Ni2+Cr3+>Fe2+> Mn2+三、TMT-15重捕剂产品特点本品螯合性强,不受重金属离子浓度高低的影响,即使废水中有络合物成分存在,多种重金属离子共存也能螯合沉淀处理,使废水达标排放。
1.使用简单,可完全溶于水,迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀2.具有强大的螯合力,重金属很难重新释放到环境中去,是环境友好的重金属捕捉剂,能同时与多种重金属,如Hg、Cd、Zn、Cu、Ni、As、Fe、Co、Ag等反应产生不溶物3.重捕剂与各类重金属结合力极佳,根据大量实验结果证明,经过合理的配比投加,处理的重金属浓度可近于04、具有良好的存储稳定性和操作安全性四、TMT-15重捕剂使用方法小试步骤:1.烧杯取500ml-1000ml要处理的含重金属废水2.取一定量的重金属捕捉剂(理论上一升废水加100~200mg重金属捕捉剂,由于各废水水质情况复杂,为保险起见,实际使用量通常增加2~3倍),加入水样中3.搅拌5—10min让药剂混合均匀,充分反应4.充分反应一段时间后,水中有重金属螯合物沉降5.加入适当的混凝剂和絮凝剂PAM,搅拌均匀6.静置半小时,过滤分离絮状沉淀7.取上层清液,检测水质,达标排放现场使用:可以连续或分批投加废水中,工艺条件为根据小试方法确定的量,反应时重捕剂和废水必须充分搅拌均匀,搅拌时间约为10-15分钟。
一:重金属捕捉剂的概要重金属捕捉剂在无需经过任何破络合处理的情况下能够与镍铜强力螯合生成不溶于水的无害污泥重金属捕捉剂能够将铜降低到0.3mg/L,镍降低到0.1mg/L以下。
二:重金属捕捉剂特性及优势经过分子结构层面的系统设计,在性能方面有了更大的优势,分子极性增加,与重金属离子的作用力提高,因而具有更强的重金属螯合能力,电荷布局更科学,能够自组装成更复杂的架桥结构,因而絮凝效果显著提高。
以铜为例,重金属捕捉剂可将含铜废水的铜离子浓度降至0.1ppm以下,但是用量仅为市场同类产品的1/2-1/5(游离态铜),对于络合铜用量优势更明显。
而重金属捕捉剂自身无毒性,在使用过程中不会产生硫化氢等有毒有害物质,使用量也不会增加废水COD.重金属捕捉剂与重金属的螯合物在高温(不高于250℃)及强酸强碱条件下不分解,因此由重金属捕捉剂稳定化处理的重金属土壤不会产生二次污染。
三:注意事项1.管道投加要注意防堵2. 人工投加要做好保护措施:戴口罩、手套3. 包装与储存4. 25KG/袋,牛皮纸包装5. 存放于阴凉、干燥、通风处,不可与酸类物质一起存放四:重金属捕捉剂使用方法1.首先,根据重金属含量和络合剂种类计算重金属捕捉剂的用量。
根据重金属离子用量列表计算。
(对于铜,重金属捕捉剂的用量是铜的3-6倍左右(重量比);对于镍,重金属捕捉剂的用量是镍的7.5倍左右,实际用量依具体情况而定。
2.用自来水将重金属捕捉剂溶解成2%的溶液。
3.调整废水的PH值,重金属捕捉剂适应的PH为2-14,最佳PH=8-9。
具体的起始PH根据水质情况来定。
4.在快速搅拌下(>150转/分),加入计量的重金属捕集剂重金属捕捉剂溶液,反应时间2-5分钟。
若废水有强络合剂(如EDTA),反应时间适当延长到10-15分钟。
5.取反应后的少许废水过滤,A.定性检测滤液重金属的去除情况。
检测方法:在滤液中加入重金属捕捉剂溶液,如变色或有沉淀产生,说明重金属离子尚未除净,继续在废水加重金属捕捉剂溶液;如不变色或无沉淀产生,证明重金属已除净。
重金属捕集剂应用概述重金属是指相对密度大于5 g/cm³的金属元素,具有高杂质挥发性、毒性、致癌性和生物蓄积性等特点。
由于人类活动的持续发展,重金属污染成为全球环境保护的重要问题之一、重金属在环境中的存在会对生态环境和人类健康造成严重威胁,因此需要采取相应的措施来减少和消除重金属污染。
目前,常用的重金属捕集剂主要有两类:有机捕集剂和无机捕集剂。
有机捕集剂是指由有机物质构成的捕集剂,其优点是溶解度高、可再生性好、选择性强等。
常见的有机捕集剂有胺类、酚类、硫化类等。
例如,乙二胺(EDA)是一种常用的胺类有机捕集剂,它可以与铅、铜、镉等重金属离子形成络合物,从而达到捕集重金属的效果。
此外,酚类有机捕集剂如苯酚、萘酚也常用于重金属捕集处理。
无机捕集剂是指由无机物质构成的捕集剂,其优点是热稳定性好、选择性高、成本低等。
常用的无机捕集剂有碱金属氢氧化物、硫化物、氧化物等。
铁、铝和锰是常用的无机捕集剂。
例如,氢氧化铁是一种常用的无机捕集剂,它可以与镉、铬、铅等重金属离子形成络合物,从而实现重金属的捕集。
在废水处理中,重金属捕集剂可以被添加到废水中,与重金属离子形成络合物,使其变为不溶于水的沉淀物,从而减少重金属对环境的危害。
例如,乙二胺可以与废水中的重金属离子反应,形成难溶于水的络合物,通过物理方法如沉淀、过滤等从废水中去除。
在土壤修复中,重金属捕集剂可以被添加到重金属污染的土壤中,与重金属离子发生化学反应,降低其生物有效性和生物可蓄积性。
例如,氢氧化铁可以与土壤中的重金属形成络合物,减轻重金属对土壤生态系统的影响。
在废物处理中,重金属捕集剂可以与废物中的重金属离子发生反应,将重金属固定在废物中,防止其对环境的进一步污染。
例如,将含重金属的废物与无机捕集剂反应,形成重金属固化体,减少其对环境的危害。
总结起来,重金属捕集剂是一种可以与重金属离子形成络合物,从而达到减少和消除重金属污染的目的的物质。
其应用广泛,可在废水处理、土壤修复和废物处理等领域发挥重要作用,为环境保护工作做出贡献。
重金属捕集剂的合成与应用研究修莎;周勤;林冰【摘要】将两种低分子量多胺物质与二硫化碳通过二步反应制得重金属捕集剂.通过正交实验优化,所合成重金属捕集剂对2 mg·L-1Cu2+和Ni2+废水的去除率分别达到98.35%和95.65%.并讨论了重金属捕集剂投加量、pH值及Cu2+、Ni2+共存条件对捕集剂处理低浓度Cu2+和Ni2+废水的影响.结果表明,重金属捕集剂投加量为0.0621~0.0955 mg·L-1时,处理后的水即可达到国家排放标准;pH值为7~10时,重金属捕集剂处理效果较好;在不同比例的Cu2+、Ni2+共存情况下,重金属捕集剂对两种离子均有较高的去除率,具有进一步研究应用价值.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2009(026)003【总页数】3页(P62-64)【关键词】重金属捕集剂(重捕剂);合成优化;应用【作者】修莎;周勤;林冰【作者单位】华南理工大学环境科学与工程学院,广东,广州,510006;华南理工大学环境科学与工程学院,广东,广州,510006;华南理工大学环境科学与工程学院,广东,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】X703.5长期以来,重金属废水治理技术一直是人们普遍关注的研究课题。
传统的化学、物理法存在着效果不稳定、经一次处理后仍难以达到国家排放标准等问题。
近年来,重金属废水治理技术发展较快,新技术、新方法不断出现。
重金属捕集剂(简称重捕剂)处理重金属废水成本低、效果稳定[1],常被应用于低浓度重金属废水的处理。
作者在前期研究的基础上,将两种低分子量的多胺类物质与二硫化碳通过二步反应合成了一种重金属捕集剂。
对其合成条件进行优化,并对含有低浓度Cu2+和Ni2+的模拟废水进行了去除实验研究。
1 实验1.1 试剂与仪器低分子量多胺物质、二硫化碳、氢氧化钠、环氧氯丙烷、氯化铜、氯化镍、EDTA,均为分析纯;1‰PAM,配制溶液用水为去离子水。
重金属捕集剂应用概述(上海轻工业研究所有限公司研发中心杨林)摘要:本文介绍了重金属捕集剂在处理重金属离子的原理,以及目前应用较多的重金属捕集剂类别和研究现状,重点介绍了应用最为广泛的DTC类重金属捕集剂的应用范围和特点,同时与化学沉淀法经济性进行对比。
关键词:重金属捕集剂处理种类 DTC 应用前言重金属捕集剂是一种操作简便、液状的、高分子有机化合物、可以迅速将废水中重金属离子沉淀去除的化学药剂。
重金属捕集剂在常温下与废水中各种金属离子如:铬、镍、铜、锌、汞、锰、镉、钒及锡等迅速反应,生成水不溶性的高分子螯合盐,并形成絮状沉淀,从而达到去除重金属离子的目的。
目前,传统化学沉淀法无法完全达到环保要求,而重金属捕集剂经有关应用证明:处理方法简单(可在原化学沉淀法装置上直接投放),费用低,能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后,即可达到环保要求,即使对废水中重金属共存盐与络合盐(如:EDTA、NH3、柠檬酸等)也能充分发挥作用,并具有絮凝体粗大、沉淀快、脱水快、后处理容易、污泥量少且稳定无毒等特点。
可广泛应用于电镀工业、电子工业、石化工业、金属加工业、垃圾焚烧处理、电厂烟道气洗涤等行业的含重金属离子废水处理。
1 重金属捕集剂作用原理重金属捕集剂通常含有O、N、P、S等配位原子,如羟肟酸类重金属捕集剂主要是以O为配位原子,磷酸类重金属捕集剂主要以P为配位原子。
由于S既是配位原子,又可以结合重金属离子形成硫化物沉淀;另外从酸碱理论上说,重金属离子一般属于弱酸或中间酸,而有机硫化物则属于软碱或中间碱,二者易结合生成稳定的络合物。
因此市售的很多重金属捕集剂均为有机硫类。
图1.1为常见有机硫类重捕剂基本结构及捕集重金属的原理。
2 重金属捕集剂种类与研究2.1 DTC类重金属捕集剂二硫代氨基甲酸盐(DTC:Dithiocarbamate),早在19世纪中期就已经实现实验室合成,但DTC衍生物作为重金属捕集剂的研究始于20世纪中叶,美国20年代八十年代申请了一系列合成DTC重捕剂的专利。
我国对DTC类重金属捕集剂的研究起步较晚,20世纪末期清华大学蒋建国等人合成了一系列DTC产品用于废水和废气中重金属的去除。
图1.1为常见有机硫类重捕剂基本结构及捕集重金属的原理(备注:M指常见的二价重金属如Cu2+、Zn2+、Cd2+等)DTC中二硫代羧基的硫原子半径比较大、且带负电,易极化变形而产生负电场,它能够捕捉阳离子并趋向成键,生成难溶性氨基二硫代甲酸盐(DTC盐)沉淀而使重金属离子去除,且形成的沉淀物化学性质稳定,无二次污染。
此外,DTC 通常由伯胺或仲胺在碱性环境中与二硫化碳反应合成,本质是二硫化碳取代氨基上的氢原子。
其合成过程简单,合成条件温和,捕集重金属效率高,因此成为目前应用最多的一类重金属沉淀剂。
按照分子量的大小,DTC可以分为小分子沉淀剂和高分子螯合树脂;按照原料的来源来分,DTC可以分为化工合成的DTC重捕剂和天然高分子改性的DTC重捕剂。
由于DTC类重金属捕集剂与重金属离子反应生成的螯合物具有较强的稳定性,其在重金属废水处理应用方面最为广泛。
2.2 黄原酸类重金属捕集剂黄原酸是应用广泛的重金属捕集剂种类之一,通常由醇和二硫化碳在碱性环境中合成,是羟基中的氢原子被二硫化碳取代后生成的产物。
黄原酸类捕集剂包括乙基黄原酸盐和天然高分子改性的黄原酸酯。
黄原酸盐,又名为黄药,1815年由Zdse首先合成。
乙基黄原酸钾和乙基黄原酸钠常用在分析化学和冶金工业中常用作铜和镍的沉淀剂。
Chang等人用乙基黄原酸钾去除废水中的络合铜,研究表明乙基黄原酸钾是一种有效的重金属去除剂,能将铜的浓度从50,100,500,1000mg/L降到排放标准以下,而且其与铜形成的化合物达到毒性特征沥滤方法规定的无毒无害物质的标准。
但这种方法的缺点是乙基黄原酸盐不稳定,尤其在低pH值的条件下乙基黄原酸钾会分解出二硫化碳,产生二次污染。
有机天然高分子改性黄原酸酯在使用过程中没有残余硫化物的存在,因此在重金属废水处理领域应用更广泛。
这类研究最多的天然高分子是淀粉和纤维素,因为它们来源广泛,价格低廉,且分子中含有羟基。
淀粉基黄原酸酯和纤维素基黄原酸酯分别是淀粉和纤维素与CS2在碱性环境下合成。
2.3 TMT类重金属捕集剂三巯三嗪三钠TMT(trimercaptotriazine)也叫2,4,6-三硫醇基钠硫代三嗪,曾经被美国评为最有前途的重金属捕集剂产品。
TMT通常由三聚氯氰和NaHS或Na2S在NaOH溶液中合成。
TMT类重金属捕集剂最大的优点是本身的生物毒性较小,是一种环境友好型有机硫重金属捕集剂。
TMT-55是美国Degussa公司1993年研制的产品,国内的TMT商品有TMT-15系列和TMT-18系列,其中TMT-18分为ABCD四种,分别用于处理四种不同行业的重金属废水。
TMT对大多数的单价和二价金属均有较强的捕集作用,不仅可以捕集离子态的重金属离子,也可以捕集某些状态下的络合态重金属,如EDTA,柠檬酸盐等,TMT与重金属形成的沉淀物为粗絮体,易于固液分离和脱水,而且TMT用于处理重金属废水时的pH应用范围较广,在酸性环境中仍然有较好的捕集效果,因此有着良好的市场应用前景。
廖冬梅等人用T MT-15处理铜氨络合物废水,表明TMT能与铜强力螯合并沉淀。
邓樱花等人用TMT-18捕集废水中的Pb和Hg,研究表明在pH=4,室温静置40min后TMT-18对铅和汞的去除率均超过99.6%。
TMT的缺点是和某些重金属结合的沉淀物不稳定,在水体中有二次溶出的风险。
Htmke等人研究TMT-Hg的不同形态下的溶解性,表明其中几种形态的Hg-TMT在水体中能溶解。
Matloc k等人随后又对Cd-TMT,Pb-TMT,Zn-TMT的溶解度和稳定性进行研究,表明在pH=3或是pH=6时,这三种重金属和TMT形成的沉淀物比相应的硫化物沉淀和氢氧化物沉淀的溶解度更大。
2.4 STC类重金属捕集剂STC(三硫代碳酸钠)是一种硫代碳酸盐,它的商品名是Thio—Red,外观为橘红色液体,STC最常用的合成方法是用二硫化碳和氢氧化钠反应,方程式为:3CS2+6NaOH—>2Na2CS3+Na2C03+3H20。
因此,STC是合成DTC和黄原酸酯过程中的一种副产物。
此外,STC还可以由二硫化碳和硫化钠反应生成。
STC在20世纪80年代就已经用于去除重金属,elfline等人将STC用于去除废水中的重金属,研究表明和黄原酸酯类相比,STC结合重金属产生的污泥不需要经过二次处理,并认为STC捕集重金属的原理是STC结合重金属生成硫代碳酸盐如CuCS3,HgCS3,PbCS3,ZnCS3等去除重金属。
henke等人通过X射线衍射研究表明STC与重金属结合生成硫化物沉淀而不是硫代碳酸盐,因为硫代碳酸盐不稳定容易分解为二硫化碳和硫化物沉淀。
STC在使用的过程中产生二硫化碳气体,容易产生二次污染,这极大地限制了它的应用。
很多研究表明STC与其他的重金属捕集剂有显著的协同作用。
如Geraldine等人例将STC和DTC一起用于去除废水中的镍,结果表明STC的加入能使DTC捕集镍后形成沉淀的颗粒增大,提高沉降速度,两种药剂具有协同作用。
J.A.Venter 等人研究表明STC和黄原酸酯类重金属捕集剂同时使用也具有协同作用。
2.5 新型的有机硫类重金属捕集剂双巯基类重金属捕集剂是近年来研究的热点。
Matlock等人先后合成了两种芳香族的双巯基配位体结构:2,6一二酰胺吡啶乙硫醇(PyDET)和1,3一二苯甲酰胺乙硫醇(BDET)。
前者通过吡啶和酰胺基引入3个N作为新的配位原子,与巯基的两个S形成五元环结构;后者通过酰胺基引入2个N作为新的配位原子,与巯基的两个S形成稳定的四面体结构。
这两种新的螯合剂与TMT仅仅依靠S原子和重金属结合形成沉淀相比,能显著增强重金属沉淀物的稳定性。
但这两种新的螯合剂存在的问题是合成过程比较复杂,合成原料的价格昂贵,与重金属反应时间较长,如去除50ppm的Cu2+,需要的反应时间长达4个小时,这在实际应用中会增加处理的费用。
Hutchison等人研究了烷基一硫醇配体(3S2SH),利用C链中的两个S原子和巯基中的两个S原子形成正四面体结构捕集重金属,研究表明脂肪族的硫醇类配体可以和重金属形成稳定的沉淀物,但是和芳香族的硫醇类相比,脂肪族的硫醇可以降低生产成本。
二硫代磷酸盐类也是一种新型的有机硫类重金属捕集剂。
Xu Ying等人用五硫化二磷和丙醇在碱性溶液中合成一种新的二丙基二硫代磷酸盐重捕剂。
二硫代磷酸类配体的结构和DTC,黄原酸酯类的结构相似,不同的是CS2取代P上的H而不是取代N或是O上的H,捕集原理也相似,4个S在重金属周围形成稳定的四面体网状结构,二硫代磷酸可以在酸性溶液中螯合重金属离子形成稳定沉淀物,和硫醇类重捕剂相比,二硫代磷酸盐类配体捕集重金属的时间缩短,有利于降低工业处理成本。
国内高鸣远等人也曾用二烃基二硫代磷酸盐捕集剂去除Cu2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+,去除率均可达99%以上。
3 DTC类重金属捕集剂应用情况DTC类重金属捕集剂凭借其与金属离子极强的络合能力,对多种重金属包括络合态的重金属均有较高的去除率,生成的螯合物沉淀无稳定无二次污染。
而且DTC合成条件温和,操作简单,是目前市场上应用最广泛的重捕剂种类之一。
因此合成、研制DTC类重金属捕集剂具有重大的意义。
市售的DTC类重金属捕集剂产品种类繁多,价格不等。
多数产品有效成分含量不明,使用前需要通过小试实验确定重捕剂的最佳投加量。
对于不同浓度的含重金属离子废水的处理,加入量也可通过ORP来自动控制。
而且市售的重金属捕集剂在pH<6时对游离态重金属离子的去除效果较差,或对络合态重金属的去除效果较差,产品的广谱性能有待进一步提高。
3.1 DTC小分子沉淀剂DTC小分子沉淀剂是用小分子量的伯胺或者仲胺和二硫化碳在强碱中反应制得。
主要应用于成分复杂的重金属废水处理。
其优点是原料廉价易得,产品水溶性好,应用方便。
缺点是合成的产物和重金属结合所产生的矾花较小,沉降时间较长,不易于分离沉降,所以使用过程中需要加入PAC,PAM等絮凝剂助凝,增加处理成本。
因此,提高絮凝性能是小分子DTC的研究热点。
为了提高DTC 的絮凝作用,最常用的途径是引入交联剂使分子量增大,从而提高其沉降速度,常见的交联剂有环氧卤丙烷,l,2.二氯乙烷,甲苯等。
Mariya等人用环氧氯丙烷和环氧溴丙烷作交联剂使小分子的DTC连结成大分子,改善其絮凝作用,提高其沉降速度。
Carey等人用环氧氯丙烷做交联剂合成了具有支链结构的可溶性DTC聚合物并成功应用于重金属的处理。