申请日2007.04.30
公开(公告)日2007.10.10
IPC分类号C02F1/62; C02F103/10; C02F101/20; C02F1/66
摘要
本发明涉及一种降除采煤塌陷区废水重金属离子的药剂及其处理方法，属于水处理工业和技术领域。本发明用多胺与二硫化碳反应得到具有大量极性基和长链的高分子物质，利用其含有的二硫代氨基甲酸盐的S原子，以配位键的形式与金属离子进行螯合反应，生成稳定的具有交联空间网络结构的螯合物沉淀，从而使采煤塌陷区废水重金属离子进行有效的降除。其处理方法包括重金属螯合药剂的稀释、加药、搅拌反应一定时间生成螯合沉淀、静置过滤、排水、沉淀回收等。采用本发明方法处理含有重金属离子的采煤塌陷区废水，可为进一步进行此类水体的生态修复提供必要的条件，减轻生物处理和植物修复的负荷，具有很好的应用前景。
権利要求書
1、一种降除采煤塌陷区废水重金属离子的药剂，其特 征在于，所述的药剂按下述方法制备，
a、先将多胺放到三口烧瓶中，然后加入三口烧瓶体积 20%的去离子水，搅拌均匀;
b、水浴加热到32℃-35℃的温度，添加20ml～40ml 的25%的NaOH溶液，搅拌均匀;
c、把5ml～10ml的CS2放到分液漏斗中，搅拌器调整到 150转/分～200转/分的搅拌速度，旋开分液漏斗旋塞，向三 口烧瓶中滴加CS2，一小时内滴加完毕;
d、反应20分钟～40分钟后，得到最终高分子螯合沉淀 剂，该高分子螯合沉淀剂是含有可以螯合沉淀水中重金属的 极性基——二硫代氨基。
2、一种用药剂降除采煤塌陷区废水重金属离子的处理 方法，其特征在于，所述的方法步骤是：
a、将制备后的螯合沉淀剂陈化24小时，配成5%的浓 度，即为成品药剂。
b、取1000ml的采煤塌陷区废水，用1%的HNO3调酸 性，1mol/L的NaOH调碱性，调节其pH为4.0～12.0，在电 磁恒温搅拌器搅拌下加入0.5ml～1.2ml的5%的螯合沉淀剂溶 液，快速搅拌3min，缓慢搅拌10min，
c、静置分层过滤，取上清液进行ICP分析，最终使上 清液中重金属离子浓度达到国家地面水III级排放标准。
3、根据权利要求2所述的一种用药剂降除采煤塌陷区 废水重金属离子的处理方法，其特征在于，所加的药剂量 与所处理的废水浓度成正比。
说明书
降除采煤塌陷区废水重金属离子的药剂及其处理方法
技术领域
本发明涉及到一种用于降除采煤塌陷区废水重金属离 子的药剂及其处理方法，属于水处理工业和技术领域。
背景技术
采煤塌陷区是由于煤碳无序开采而形成的，随着国民经 济的迅猛发展和对人居生态环境要求的不断提高，采煤塌陷 区水体污染开始受到政府、专家学者的共同关注，尤其是水 体中重金属污染更成为此类水体生态修复的重中之重。但是 目前诸多重金属废水治理措施存在着技术要求高、施工复 杂、投资巨大等特点，难于普遍实施治理。此外随着水资源 量的逐渐减少和水价的日益提高，各类公园、宾馆、小区等 场所景观水体补充量逐渐受到限制，因此，加强塌陷区污水、 工业废水、生活污水等各类重金属废水的处理是对景观水体 的有益补充。
目前，公知的重金属废水处理方法有化学处理法包括混 凝法、氧化还原法、电解法、气浮法、中和沉淀法和化学沉 淀法等，这类方法的特点是重金属不以原化学形态回收，单 一某种化学法处理重金属废水往往受温度、pH值等很多条件 限制，处理后废水也不能达标排放;物理化学处理法包括吸 附、离子交换、溶剂萃取法、膜分离法等，处理操作条件复 杂，难以控制。生物处理法包括植物法、生物吸附法和生物 絮凝法，单一的生物法处理重金属废水受重金属浓度限制， 浓度太大会对生物造成毒害，失去处理作用。自20世纪70 年代以来，如何治理重金属废水，引起了各国科学家的普遍 关注和高度重视。人们在逐渐认识到重金属废水对环境，特 别是对人类自身产生的危害后，采取了多种措施治理重金属 废水污染。近年来在众多重金属废水处理技术中，研究最多 发展最快的是高分子捕集技术和植物修复技术。但迄今为 止，植物修复重金属废水技术仍处于实验阶段，还不成熟， 虽然在实践中有所应用，但因受限于多种问题困扰，距离广 泛应用还有相当距离。而利用高分子捕集剂在重金属废水处 理中的应用方法和手段正日趋成熟。该方法以去除重金属离 子速度快，处理工艺简单，去除效率高，价格便宜的特点， 在无机、冶金、分析、放射化学、药物、催化、海洋化学等 领域里得到了广泛的应用。经检索用高分子物质鳌合剂降除 采煤塌陷区废水重金属离子，使其达到排放标准的技术未见 有文献报道。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，一是提供一 种由多胺与二硫化碳反应得到具有大量极性基和长链的高 分子物质，这种高分子物质具有对采煤塌陷区废水重金属离 子如Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+等的降除作用的鳌合剂;二 是提供一种以鳌合剂作为药剂处理采煤塌陷区重金属离子 的方法。
实现上述发明目的采用以下技术方案：
一种降除采煤塌陷区废水重金属离子的药剂，所述的药 剂按下述方法制备，
(1)、先将多胺放到三口烧瓶中，然后加入三口烧瓶体积 20%的去离子水，搅拌均匀;
(2)、水浴加热到30℃-35℃的温度，添加20ml～40ml 的25%的NaOH溶液，搅拌均匀;
(3)、把5ml～10ml的CS2放到分液漏斗中，搅拌器调 整到150转/分～200转/分的搅拌速度，旋开分液漏斗旋塞， 向三口烧瓶中缓慢滴加CS2，一小时内滴加完毕;
(4)、反应20分钟～40分钟后，得到最终高分子螯合沉淀 剂，该高分子螯合沉淀剂是含有可以螯合沉淀水中重金属的 极性基——二硫代氨基。
一种用药剂降除采煤塌陷区废水重金属离子的的处理方 法，其步骤是：
将制备后的螯合沉淀剂陈化24小时，配成5%的浓度， 即为成品药剂。
取1000ml的采煤塌陷区废水，用1%的HNO3调酸性， 1mol/L的NaOH调碱性，调节其pH为4.0～12.0，在电磁恒 温搅拌器搅拌下加入0.5ml～1.2ml的5%的螯合沉淀剂溶液， 快速搅拌3min，缓慢搅拌10min，静置分层过滤，取上清液 进行ICP分析，最终使上清液中重金属离子浓度达到国家地 面水III级排放标准。
制备药剂的原理及用该药剂处理重金属废水的原理和方 法
本发明以市面上现售的99%高分子多胺为基本骨架，在 碱性条件下，用CS2置换多胺分子N元素上的活性原子，生 成含有的二硫代氨基甲酸盐的S原子，以配位键的形式与金 属离子进行螯合反应，生成稳定的具有交联空间网状结构的 螯合物沉淀，同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的 螯合沉淀剂分子，这样生成的分子会是高交联的、立体结构 的。螯合沉淀剂与重金属离子形成共价键型螯合物，并且其 与不同金属键价轨道的金属离子可以形成张力较小的空间 结构，最终则均形成稳定的重金属离子螯合物沉淀，即药剂。
根据采煤塌陷区废水中重金属离子浓度不同，加入一定 量的药剂，所加的药剂量与废水的浓度成正比，最终使上清 液中重金属离子浓度达到国家排放标准。
本发明的有益效果是：
碱与二价硫离子复合，使一种处理剂中同时含有二种重 金属沉淀剂。由于大部分重金属的硫化物溶度积较小，故优 先产生硫化物沉淀。
本螯合沉淀可以使反应沉淀、吸附和絮凝协同进行，大 大简化了处理流程、提高了处理效率，降低了处理成本。 利用重金属螯合剂处理含Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+废水，pH 值对去除率的影响不大，这样与中和沉淀法相比较，就减少 排放前的酸碱中和步骤。
采用本发明方法处理含有重金属离子的采煤塌陷区废 水，可为进一步进行此类水体的生态修复提供必要的条件， 减轻生物处理和植物修复的负荷，具有很好的应用前景。
