一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及废水处理，具体是一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球工业化进程的加快，水体重金属离子污染问题日益严重。这些重金属主要来源于印染、电镀、采矿等行业，在将废水排放到生态系统之前，必须将这些重金属离子浓度达到排放要求。cu2+、ni2+、pb2+、cr6+、hg+等重金属会对生物体产生严重的毒害作用，重金属主要通过植物和鱼类进入食物链。植物倾向于吸收溶解在水中的重金属，这些金属会在根部积累，然后转移到蔬菜和水果等可食用部分。虽然人体需要某些低浓度的金属，但超过限值可能对人体有害，例如，来自电子工业和设备废料的cu2+会导致失眠、威尔逊病和肝损伤；同样，铬、汞和锌等其他金属对生物体也会造成危害，因此，必须在将工业废水排放到生态系统之前对其进行适当处理。

2、目前国内外相继开发出各种重金属离子捕集剂，它是利用配位原子与重金属离子以配位键相连接，生成稳定螯合沉淀物，这种方法去除效率高，生成螯合物性质稳定。目前国内外研究比较多的重金属离子捕集剂主要是二硫代氨基甲酸盐及其衍生物类(dtc)重金属离子捕集剂，其基本合成方法是将–cs2–基团接枝到高分子链的氨基上。dtc重捕剂使用方法简单，可以同时去除多种重金属离子。虽然dtc重金属捕集剂实现了工业化应用，但存在着一些反应速度慢、重金属离子沉降效果不理想的缺陷，从而限制了其大规模的推广和应用。

3、羧甲基壳聚糖(ccs)为天然多糖中的一种，由于其具有价廉易得、亲水性好、丰富官能团、易于改性等优势被广泛应用于重金属离子的吸附。但是ccs作为吸附剂用于重金属废水处理的效果一般，且受很多影响因素的限制。一般地，s2-与重金属离子之间电负性差值最小，可与重金属形成螯合沉淀物；若将含硫基团通过接枝共聚的方式引入到羧甲基壳聚糖分子链上，可通过s原子的配位作用，羧甲基壳聚糖分子结构中的–nh2、–oh和–cooh的螯合、络合作用与重金属离子生成重金属螯合沉淀物，从而去除废水中的重金属离子。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用，用于重金属离废水处理，提高重金属去除率的同时克服传统重捕剂反应时间长的缺陷。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：

4、先将羧甲基壳聚糖加水搅拌溶解，加入小分子胺类物质进行混合，然后加入碱性物质，搅拌均匀后在冰水中缓慢滴加二硫化碳，最后在一定的温度下反应一定时间得到产品。

5、作为技术方案的优选，所述羧甲基壳聚糖的重量为1～4％、小分子胺类物质0.5～1％、碱性物质5～10％、二硫化碳5～10％。

6、作为技术方案的优选，所述小分子胺类物质为二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种。

7、作为技术方案的优选，所述羧甲基壳聚糖与小分子胺类物质的重量比为5:1～20:1。

8、作为技术方案的优选，所述的碱性物质为氢氧化钾或者氢氧化钠中的一种或两种。

9、作为技术方案的优选，所述的反应温度为25～45℃，所述的反应时间为1～4h。

10、一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用，是采用上述方法制得。

11、本发明通过将羧甲基壳聚糖与小分子胺类物质以一定比例混合，然后进行二硫代氨基甲酸改性得到一种新型复配型重金属离子捕集剂，由于羧甲基壳聚糖具有生物可再生性，含有丰富的官能团，合成的重金属捕集剂具有很强的螯合和络合作用，对重金属离子具有螯合沉淀和絮凝沉淀双重作用。与原dtc类重捕剂形成复配效果，产生协同作用，同等投加量下对重金属的捕集效果更好，能够降低药剂投加量，进一步节约成本。

技术特征：

1.一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖的重量为1～4％、小分子胺类物质0.5～1％、碱性物质5～10％、二硫化碳5～10％。

3.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于：所述小分子胺类物质为二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖与小分子胺类物质的重量比为5:1～20:1。

5.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于：所述的碱性物质为氢氧化钾或者氢氧化钠中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为25～45℃，所述的反应时间为1～4h。

7.一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备方法，其特征在于采用如权利要求1-6所述的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂及其制备方法和应用，属于水处理技术领域。这种新型的羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂由以下原料和重量配比组合制备而成：羧甲基壳聚糖1～4％、小分子胺类物质0.5～1％、碱性物质5～10％、二硫化碳5～10％、其余的为水。羧甲基壳聚糖基复配型重金属捕集剂的制备过程为：先将羧甲基壳聚糖加水搅拌溶解，加入小分子胺类物质进行混合，然后加入碱性物质，搅拌均匀后在冰水中缓慢滴加二硫化碳，最后在一定的温度下反应一定时间得到产品。本发明方法显著提高壳聚糖基重金属捕集剂对重金属的捕集效果，并缩短产品的制备时间，该产品对重金属实际废水处理效果良好。

技术研发人员：范松林,周小峰,夏志林,兰伟强,周雄辉,谷鑫汶,徐鑫伟,陈煜辉,蔡振山
受保护的技术使用者：深圳市长隆科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12