申请日2017.03.14
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号C02F1/62; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：(1)将硫酸镁溶液滴加至硅酸钠溶液中，磁力搅拌2h～4h，然后进行水热反应，制得硅酸镁凝胶液;(2)将4‑氨基苯并‑18‑冠‑6溶解于有机溶剂中;(3)将步骤(2)的溶液和丙烯酸加入到步骤(1)的硅酸镁凝胶液中，磁力搅拌2h～4h，混合均匀后进行水热反应，反应完毕后过滤，将过滤产物抽滤，洗涤后干燥，得到所述重金属离子螯合剂。该制备方法所制备的重金属离子螯合剂应用于电镀废水处理，尤其是重金属离子主要以与配合剂络合的形式存在的电镀废水，能实现重金属离子的高去除率和高稳定性去除。
权利要求书
1.一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫酸镁溶液滴加至硅酸钠溶液中，磁力搅拌2h～4h，然后进行水热反应，温度为120～160℃，时间为12～18h，制得硅酸镁凝胶液;
(2)将4-氨基苯并-18-冠-6溶解于有机溶剂中;
(3)将步骤(2)的溶液和丙烯酸加入到步骤(1)的硅酸镁凝胶液中，磁力搅拌2h～4h，混合均匀后在180℃～200℃下进行水热反应，时间为20h～24h，反应完毕后过滤，将过滤产物抽滤，洗涤后干燥，得到所述重金属离子螯合剂。
2.根据权利要求1所述的重金属离子螯合剂的制备方法，其特征在于，所述硅酸镁、4-氨基苯并-18-冠-6和丙烯酸的摩尔比为1∶2～3∶0.2～0.4。
3.根据权利要求1或2所述的重金属离子螯合剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
4.一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂，其特征在于，所述重金属离子螯合剂由权利要求1～3任一项所述的制备方法制得。
5.一种如权利要求1～3任一项所述的制备方法制得的重金属离子螯合剂在电镀废水处理中的应用，其特征在于，所述电镀废水中，重金属离子主要以与配合剂络合的形式存在。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述配合剂为EDTA、NTA或HEDTA中的一种或多种。
7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述重金属离子为铜和/或锌。
8.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：向电镀废水中投加所述重金属离子螯合剂，重金属离子螯合剂与电镀废水的质量体积比为1mg～5mg∶1L，机械搅拌30min～60min后，静置沉淀，过滤去除沉淀物。
说明书
一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂及其制备方法和应用。
背景技术
电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌等。电镀生产过程中会产生大量废水，其中电镀废水的两大主要来源——镀件清洗水和废电镀液中不可避免会携带大量的重金属离子。电镀废水中含量较多的重金属离子为铬、镍、铜、锌、镉等，有很强的毒性，对人、动物和农作物等都会造成严重的危害。随着我国科技、经济的高速发展，汽车零件电镀、五金电镀需求旺盛，电镀行业逐渐成为当前主要的工业污染之一，因此，电镀废水的治理已刻不容缓。
一般电镀废水经调整pH值以后，再经沉淀、过滤，就能达到出水要求。但是，随着电镀质量标准的提高，在电镀过程中，为了增强镀液的分散能力从而实现良好镀层的效果，往往会在镀液中添加一些配合剂，如氨三乙酸、乙二胺、酒石酸盐、柠檬酸盐、三乙醇胺、EDTA等，这些配合剂能与金属离子结合生成较强稳定态的配合物，尤其当废水中的金属离子含量较高时，重金属离子与配体配合稳定，将不能完全形成氢氧化物沉淀，导致出水金属离子不达标。国内在上世纪90年代未开始进行二硫代氨基甲酸盐及衍生物(DTC)在电镀废水中捕集重金属离子方面的研究，到目前为止，开发的重金属离子捕集剂能在常温下与废水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子迅速反应，生成不溶水的螯合盐，再加入少量有机或(和)无机絮凝剂下，形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属的目的;对废水中某些重金属共存盐与络合盐也能发挥一定作用，但是当金属离子被强配合剂配合以后，由于配离子的强稳定性，现有的重金属捕集剂对重金属离子与强络合剂如EDTA、NTA、HEDTA离子络合处理的效果并不明显。因此，当废水中的这类强重金属络合盐含量较高时，现有的重金属捕集剂显然已经无法完全达到环保要求。随着环保电镀呼声的高涨，研制开发一种处理这种强重金属络合盐的分离方法，实现电镀废水中重金属离子的高去除率、高稳定性分离和回收已成为各国学者关注的热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂的制备方法，该制备方法所制备的重金属离子螯合剂应用于电镀废水处理，尤其是重金属离子主要以与配合剂络合的形式存在的电镀废水，能实现重金属离子的高去除率和高稳定性去除。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫酸镁溶液滴加至硅酸钠溶液中，磁力搅拌2h～4h，然后进行水热反应，温度为120～160℃，时间为12～18h，制得硅酸镁凝胶液;
(2)将4-氨基苯并-18-冠-6溶解于有机溶剂中;
(3)将步骤(2)的溶液和丙烯酸加入到步骤(1)的硅酸镁凝胶液中，磁力搅拌2h～4h，混合均匀后在180℃～200℃下进行水热反应，时间为20h～24h，反应完毕后过滤，将过滤产物抽滤，洗涤后干燥，得到所述重金属离子螯合剂。
优选地，所述硅酸镁、4-氨基苯并-18-冠-6和丙烯酸的摩尔比为1∶2～3∶0.2～0.4。
优选地，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
一种用于电镀废水处理的重金属离子螯合剂，由上述的制备方法制得。
一种上述的制备方法制得的重金属离子螯合剂在电镀废水处理中的应用，所述电镀废水中，重金属离子主要以与配合剂络合的形式存在。
优选地，所述配合剂为EDTA、NTA或HEDTA中的一种或多种。
优选地，所述重金属离子为铜和/或锌。
优选地，所述应用具体为：向电镀废水中投加所述重金属离子螯合剂，重金属离子螯合剂与电镀废水的质量体积比为1mg～5mg∶1L，机械搅拌30min～60min后，静置沉淀，过滤去除沉淀物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用水热合成法，合成大孔径且富含硅羟基的硅酸镁材料的同时，将4-氨基苯并-18-冠-6成功负载在硅酸镁材料的表面及孔隙内，由于氨基化冠醚衍生物含有丰富的氨基官能团，能够稳定负载在硅酸镁上。所合成的复合材料中，硅酸镁具有大孔径和高比表面积，对大分子强重金属络合盐的吸附能力强，但吸附不够稳定;而本发明中螯合材料——氨基化冠醚衍生物直接键连在硅酸镁材料的表面，氨基化冠醚衍生物与重金属离子(主要为铜和锌)的配合能力强于重金属离子与EDTA等强配合剂的络合能力，因而能够破除配合离子的稳定架构，使重金属离子游离出来并通过配位与基化冠醚衍生物结合，因此，吸附的重金属离子不易脱落，没有环境污染。从而到达提高重金属离子的去除率和稳定性的效果。该氨基化冠醚衍生物为4-氨基苯并-18-冠-6，可重点实现对铜和/或锌离子的去除。丙烯酸的加入有利于硅酸镁表面硅羟基的形成，从而增加与氨基化冠醚衍生物结合的有效位点。
2、本发明的制备方法工艺简单、条件温和，所制备的重金属离子螯合剂应用于电镀废水的重金属离子去除，去除率高，稳定性好;且硅酸镁在废水中以凝胶态存在，处理后易于分离，应用过程中无需调节pH，操作简单，具有极好的应用前景。