重金属螯合剂的合成方法
【专利摘要】本发明属于螯合剂【技术领域】，特别涉及一种重金属螯合剂的合成方法，包括以下步骤：第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1：(5-15)；第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到有机胺中，使有机胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，得到中间产物；第三步，向中间产物中加入氢氧化物粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。相对于现有技术，采用本发明的方法合成的重金属螯合剂具有较高的絮凝性能，从而使得其与重金属形成的螯合物具有较大的分子集团，进而使得螯合物容易沉降，实现重金属离子的有效分离。
【专利说明】重金属螯合剂的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于螯合剂【技术领域】，特别涉及一种重金属螯合剂的合成方法。
【背景技术】
[0002]重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子和仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。而且废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上；经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。
[0003]其中，化学处理时经常要用到重金属螯合剂，该螯合剂与废水中的重金属螯合时，会生成不溶于水的重金属螯合物，该螯合物在水中以悬浊液的行使存在。因此，在实际应用过程中，一般需要采用在悬浊液中加入絮凝剂或沉降剂的方法使螯合物沉降下来，从而达到分离重金属的目的。
[0004]但是，如果重金属螯合物的分子集团较小，就会造成絮凝和沉降困难，从而大大影响重金属的去除效果。因此，提高重金属螯合剂的凝聚性能，使之形成的重金属螯合物能形成较大的分子集团，易于从废水中分离一直是重金属螯合剂研宄的热点。
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种重金属螯合剂的合成方法，采用该方法合成的重金属螯合剂具有较高的絮凝性能，从而使得其与重金属形成的螯合物具有较大的分子集团，进而使得螯合物容易沉降，实现重金属离子的有效分离。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于:针对现有技术的不足，而提供一种重金属螯合剂的合成方法，采用该方法合成的重金属螯合剂具有较高的絮凝性能，从而使得其与重金属形成的螯合物具有较大的分子集团，进而使得螯合物容易沉降，实现重金属离子的有效分离。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案:
[0008]重金属螯合剂的合成方法，包括以下步骤:
[0009]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1: (5-15);
[0010]第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到有机胺中，使有机胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，得到中间产物；
[0011]第三步，向中间产物中加入氢氧化物粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0012]作为本发明重金属螯合剂的合成方法的一种改进，第二步所述的有机胺为液态二甲胺、二乙胺、乙二胺和二乙醇胺中的至少一种。
[0013]作为本发明重金属螯合剂的合成方法的一种改进，第二步中，所述二硫化碳与所述有机胺的摩尔比为(1.1-2.2):1，即二硫化碳是过量的，以保证有机胺反应完全。
[0014]作为本发明重金属螯合剂的合成方法的一种改进，第三步所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铁中的至少一种。
[0015]作为本发明重金属螯合剂的合成方法的一种改进，第二步中，反应温度控制在10°C以下。这是因为有机胺类物质(乙二胺、二甲胺和二乙胺等)与CS2反应较为剧烈，为防止局部过热发生有机物分解等副反应，需要在较低的温度下进行反应。
[0016]作为本发明重金属螯合剂的合成方法的一种改进，第二步之前，先用乙醇将有机胺稀释2-10倍，第二步中反应温度控制在30-50°C之间。这也是本发明的一大创新，因为传统的重金属螯合剂的生产工艺是:将纯二甲胺(纯度彡99% )与CSjP NaOH反应，生成二硫代氨基甲酸钠盐类金属螯合剂。由于二甲胺的含量较高，与0&反应时较为剧烈，为防止局部过热发生有机物分解等副反应，需要在较低温度进行反应(通常反应温度低于10°C )。因此，就需要更低温度的冷冻盐水对反应设备进行冷却，同时需设立冷冻机、盐水配制槽、盐水贮槽等设备设施，方能保证产品的正常生产，以年产一万吨螯合剂为例，就需要60万大卡冷冻机组2台，盐水贮槽I台，盐水配制槽I台。60万大卡冷冻机组配电机功率为150KW，以年生产300天计算，仅冷冻机耗电就有108万KW.h，运行成本很高。
[0017]本发明通过降低有机胺的浓度(即稀释)，可有效降低反应的激烈程度，使得反应较为平稳，同时试验表明，控制温度在30-50°C之间时，产品质量与原先并无差异。因此，在正常情况下，用普通的循环水就可满足正常的生产，不但省却了冷冻机组冷却等设备设施，还减少了操作人员的劳动强度，单冷冻机组的电耗每年就可节约108万KW.h。
[0018]相对于现有技术，本发明利用单质硫能够溶解于二硫化碳这一性质，先将单质硫按一定的比例溶解于二硫化碳中，然后再与有机胺类物质反应，在反应过程中，单质硫并不能析出，而是与产物分子相结合，因为在有机物中，单质硫原子易与其他的I个、2个、3个或5个硫原子相结合，从而形成一个较为稳固的硫原子集团。因此，每一个含有硫原子的螯合剂分子可能与其他的I个、2个、3个或5个含有硫原子的螯合剂分子相结合，而与之结合的分子又有可能与I个、2个或4个含有硫原子的螯合剂分子相结合，如此扩展，就可形成一个具有立体交叉结构的大分子集团，当该螯合剂与重金属离子反应后，在废水中就会形成较大的矾花，易于絮凝和沉降，降低了重金属分离的难度。
[0019]总之，采用本发明的方法合成的重金属螯合剂具有较高的絮凝性能，从而使得其与重金属形成的螯合物具有较大的分子集团，进而使得螯合物容易沉降，实现重金属离子的有效分尚。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
[0021]实施例1
[0022]本实施例提供的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0023]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:10;
[0024]第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到液态二甲胺中，使液态二甲胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，反应温度控制在10°c以下，得到中间产物，其中，二硫化碳与液态二甲胺的摩尔比为1.5:1 ;
[0025]第三步，向中间产物中加入氢氧化钠粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0026]实施例2
[0027]本实施例提供的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0028]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:8 ;
[0029]第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到二乙胺中，使二乙胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，反应温度控制在10°C以下，得到中间产物，其中，二硫化碳与二乙胺的摩尔比为1.7:1 ;
[0030]第三步，向中间产物中加入氢氧化钾粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0031]实施例3
[0032]本实施例提供的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0033]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:12;
[0034]第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到乙二胺中，使乙二胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，反应温度控制在10°C以下，得到中间产物，其中，二硫化碳与乙二胺的摩尔比为1.2:1 ;
[0035]第三步，向中间产物中加入氢氧化铁粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0036]实施例4
[0037]本实施例提供的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0038]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:6 ;
[0039]第二步，先用乙醇将二乙醇胺稀释5倍，然后将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到稀释后的二乙醇胺中，使二乙醇胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，反应温度控制在40°C左右，得到中间产物，其中，二硫化碳与二乙醇胺的摩尔比为2:1 ；
[0040]第三步，向中间产物中加入氢氧化钠粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0041]实施例5
[0042]本实施例提供的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0043]第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:8 ;
[0044]第二步，先用乙醇将二乙胺稀释7倍，乙二胺稀释3倍，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到稀释后的二乙胺和乙二胺的混合物中，使二乙胺和乙二胺分别与溶解有单质硫的二硫化碳反应，反应温度控制在45 °C左右，得到中间产物，其中，二硫化碳与二乙胺和乙二胺的混合物的摩尔比为1.8:1 ;
[0045]第三步，向中间产物中加入氢氧化钠粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
[0046]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【权利要求】
1.重金属螯合剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，将单质硫溶解于二硫化碳中，单质硫和二硫化碳的摩尔比为1:(5-15);第二步，将第一步的溶解有单质硫的二硫化碳加入到有机胺中，使有机胺与溶解有单质硫的二硫化碳反应，得到中间产物； 第三步，向中间产物中加入氢氧化物粉末并搅拌，然后进行固液分离，得到重金属螯合剂。
2.根据权利要求1所述的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于:第二步所述的有机胺为液态二甲胺、二乙胺、乙二胺和二乙醇胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于:第二步中，所述二硫化碳与所述有机胺的摩尔比为(1.1-2.2):1。
4.根据权利要求1所述的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于:第三步所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铁中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于:第二步中，反应温度控制在10°C以下。
6.根据权利要求1所述的重金属螯合剂的合成方法，其特征在于:第二步之前，先用乙醇将有机胺稀释2-10倍，第二步中反应温度控制在30-50°C之间。
【文档编号】C02F1/54GK104495998SQ201410789288
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】段会伟, 张斌, 李纪文, 张哲
申请人:淄博金鼎光电科技有限公司