一种重金属螯合剂及其制备方法与流程

本发明涉及螯合剂，具体为一种重金属螯合剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代工业的高速发展，工业废水的排放量也日益增加，废水直接或间接地排放到环境中会造成严重的污染，其中重金属废水产生的危害尤为突出。铜、银、铅、汞、钴、镉、锰和锌等都属于重金属。大多数重金属离子具有高毒性和致癌性，不同于有机污染物，重金属不能被生物降解，长期接触和摄入重金属会对动植物产生不良影响，并会通过生物富集作用在人体器官中积累，严重危害人类的健康。

2、为了有效地解决日益突出的重金属污染问题，目前有多种方法可用于重金属废水的处理和净化，其原理是利用重金属离子的化学或者物理性质将其从水溶液中去除，主要有化学沉淀法、电化学法、膜分离技术、离子交换法及吸附法等。传统的吸附剂如活性炭、黏土、沸石及粉煤灰等虽然已经被广泛用于吸附重金属离子，但这些吸附剂的吸附容量小，抗污泥能力弱，对重金属离子的螯合能力差。因此，本发明制备了一种具有优良重金属螯合效果的重金属螯合剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种重金属螯合剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种重金属螯合剂，所述重金属螯合剂是由聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球和偶氮二异丁腈混合后热解得到。

4、作为优化，所述聚乙二醇二丙烯酸酯型号为em224，来自广州远心材料有限公司。

5、作为优化，所述碳酸氢铵封孔壳聚糖微球是由多孔壳聚糖微球用碳酸氢铵封孔得到。

6、作为优化，所述多孔壳聚糖微球是由壳聚糖以3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛为交联剂、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，通过乳化交联法制成。

7、作为优化，所述壳聚糖型号为1011，来自陕西然糠生物科技有限公司。

8、一种重金属螯合剂的制备方法，包括以下制备步骤：

9、(1)将壳聚糖和体积分数为1～3％的醋酸溶液按质量比1:(33～34)混匀，在20～30℃、100～200rpm搅拌11～13h，得到壳聚糖水相溶液；将油酸山梨坦和液体石蜡按质量比1:(49～51)混匀，在20～30℃、400～600rpm搅拌2～4h，加入油酸山梨坦质量16～17倍的壳聚糖水相溶液，继续搅拌2～4h，在20～30min内匀速加入油酸山梨坦质量1～2倍的3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛和油酸山梨坦质量0.4～0.6倍的聚乙烯吡咯烷酮，在35～45℃继续搅拌3～5h，自然冷却至室温后离心，用石油醚洗涤3～5次，在-25～-15℃干燥11～13h，用无水乙醇和去离子水分别洗涤3～5次，在-25～-15℃干燥11～13h，得到多孔壳聚糖微球；

10、(2)将多孔壳聚糖微球、碳酸氢铵和去离子水按质量比1:(1.4～1.6):(9～11)混匀，在200～300rpm搅拌23～25h后过滤，在55～65℃干燥6～8h，得到碳酸氢铵封孔壳聚糖微球；

11、(3)将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球、偶氮二异丁腈、甲苯和丁酮按质量比1:(0.2～0.4):(0.5～1.5):(0.4～0.6):(11～13):(2～4)混匀，超声分散10～20min，在氮气环境下、65～75℃、300～400rpm搅拌11～13h，自然冷却至室温后离心，用甲苯、丁酮和石油醚分别洗涤3～5次，通风静置11～13h，在160～170℃通风干燥至恒重，得到重金属螯合剂。

12、作为优化，所述液体石蜡型号为工业级，来自济南泉星新材料有限公司。

13、作为优化，步骤(1)所述多孔壳聚糖微球的反应方程式为：

14、

15、作为优化，步骤(2)所述碳酸氢铵封孔壳聚糖微球的结构如下：

16、

17、作为优化，步骤(3)所述重金属螯合剂的结构如下：

18、

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

20、本发明在制备重金属螯合剂时，将壳聚糖以3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛为交联剂、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，通过乳化交联法制成多孔壳聚糖微球；再将多孔壳聚糖微球用碳酸氢铵封孔得到碳酸氢铵封孔壳聚糖微球；将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球和偶氮二异丁腈混合后热解制成重金属螯合剂。

21、首先，将壳聚糖以3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛为交联剂、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，通过乳化交联法制成多孔壳聚糖微球；再将多孔壳聚糖微球用碳酸氢铵封孔得到碳酸氢铵封孔壳聚糖微球；用3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛交联壳聚糖，在多孔壳聚糖微球内部引入吡啶环，利用氮原子上的孤电子对与重金属离子形成配位键，络合重金属，同时与反应得到的席夫碱结构协同络合，形成丰富且稳定的五元环结构，提高重金属螯合剂的重金属螯合效果；利用碳酸氢铵将多孔壳聚糖微球内部的孔隙封住，避免后续反应对多孔壳聚糖微球内部孔隙结构的堵塞，反应结束后，通过加热使得碳酸氢铵完全热分解成气体，最大程度的保留多孔壳聚糖微球内部的孔隙结构，增强重金属螯合剂的重金属螯合效果。

22、其次，将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球和偶氮二异丁腈混合后热解制成重金属螯合剂；用偶氮二异丁腈引发聚乙二醇二丙烯酸酯和丙烯酸乙酯在碳酸氢铵封孔壳聚糖微球表面进行沉积聚合，形成一层亲水却不络合重金属的聚合沉积层，避免螯合过程中污泥对多孔壳聚糖微球孔隙结构的堵塞，以及已经沉淀的重金属氧化物、氢氧化物对配位能力的占用，提高重金属螯合剂的重金属螯合效果。

技术特征：

1.一种重金属螯合剂，其特征在于，所述重金属螯合剂是由聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球和偶氮二异丁腈混合后热解得到。

2.根据权利要求1所述的一种重金属螯合剂，其特征在于，所述碳酸氢铵封孔壳聚糖微球是由多孔壳聚糖微球用碳酸氢铵封孔得到。

3.根据权利要求2所述的一种重金属螯合剂，其特征在于，所述多孔壳聚糖微球是由壳聚糖以3,3'-联吡啶-6,6'-二甲醛为交联剂、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，通过乳化交联法制成。

4.一种重金属螯合剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

5.根据权利要求4所述的一种重金属螯合剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多孔壳聚糖微球的反应方程式为：

6.根据权利要求4所述的一种重金属螯合剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳酸氢铵封孔壳聚糖微球的结构如下：

技术总结本发明公开了一种重金属螯合剂及其制备方法，涉及螯合剂技术领域。本发明在制备重金属螯合剂时，将壳聚糖以3,3'‑联吡啶‑6,6'‑二甲醛为交联剂、聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，通过乳化交联法制成多孔壳聚糖微球；再将多孔壳聚糖微球用碳酸氢铵封孔得到碳酸氢铵封孔壳聚糖微球；将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸氢铵封孔壳聚糖微球和偶氮二异丁腈混合后热解制成重金属螯合剂。本发明制备的重金属螯合剂具有优良的重金属螯合效果。技术研发人员：方力,左荣岳,刘继斌受保护的技术使用者：辽宁美清环境科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18