重金属捕集剂应用概述汇总.docx

重金属捕集剂应用概述（上海轻工业研究所有限公司 研发中心 杨林）摘要：本文介绍了重金属捕集剂在处理重金属离子的原理，以及目前应用较多的重金属捕集剂类别和研究现状，重点介绍了应用最为广泛的DTC类重金属捕集剂的应用范围和特点，同时与化学沉淀法经济性进行对比。关键词：重金属捕集剂处理 种类 DTC 应用前言重金属捕集剂是一种操作简便、液状的、高分子有机化合物、可以迅速将废水中重金属离子沉淀去除的化学药剂。重金属捕集剂在常温下与废水中各种金属离子如：铬、镍、铜、锌、汞、锰、镉、钒及锡等迅速反应，生成水不溶性的高分子螯合盐，并形成絮状沉淀，从而达到去除重金属离子的目的。 目前，传统化学沉淀法无法完全达到环保要求，而重金属捕集剂经有关应用证明：处理方法简单（可在原化学沉淀法装置上直接投放），费用低，能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理后，即可达到环保要求，即使对废水中重金属共存盐与络合盐（如：EDTA、NH3、柠檬酸等）也能充分发挥作用，并具有絮凝体粗大、沉淀快、脱水快、后处理容易、污泥量少且稳定无毒等特点。可广泛应用于电镀工业、电子工业、石化工业、金属加工业、垃圾焚烧处理、电厂烟道气洗涤等行业的含重金属离子废水处理。 1重金属捕集剂作用原理重金属捕集剂通常含有O、N、P、S等配位原子，如羟肟酸类重金属捕集剂主要是以O为配位原子，磷酸类重金属捕集剂主要以P为配位原子。由于S既是配位原子，又可以结合重金属离子形成硫化物沉淀；另外从酸碱理论上说，重金属离子一般属于弱酸或中间酸，而有机硫化物则属于软碱或中间碱，二者易结合生成稳定的络合物。因此市售的很多重金属捕集剂均为有机硫类。图1.1为常见有机硫类重捕剂基本结构及捕集重金属的原理。2 重金属捕集剂种类与研究2.1 DTC类重金属捕集剂二硫代氨基甲酸盐(DTC：Dithiocarbamate)，早在19世纪中期就已经实现实验室合成，但DTC衍生物作为重金属捕集剂的研究始于20世纪中叶，美国20年代八十年代申请了一系列合成DTC重捕剂的专利。我国对DTC类重金属捕集剂的研究起步较晚，20世纪末期清华大学蒋建国等人合成了一系列DTC产品用于废水和废气中重金属的去除。图1.1为常见有机硫类重捕剂基本结构及捕集重金属的原理（备注：M指常见的二价重金属如Cu2+、Zn2+、Cd2+等）DTC中二硫代羧基的硫原子半径比较大、且带负电，易极化变形而产生负电场，它能够捕捉阳离子并趋向成键，生成难溶性氨基二硫代甲酸盐(DTC盐)沉淀而使重金属离子去除，且形成的沉淀物化学性质稳定，无二次污染。此外，DTC通常由伯胺或仲胺在碱性环境中与二硫化碳反应合成，本质是二硫化碳取代氨基上的氢原子。其合成过程简单，合成条件温和，捕集重金属效率高，因此成为目前应用最多的一类重金属沉淀剂。按照分子量的大小，DTC可以分为小分子沉淀剂和高分子螯合树脂；按照原料的来源来分，DTC可以分为化工合成的DTC重捕剂和天然高分子改性的DTC重捕剂。由于DTC类重金属捕集剂与重金属离子反应生成的螯合物具有较强的稳定性，其在重金属废水处理应用方面最为广泛。2.2 黄原酸类重金属捕集剂黄原酸是应用广泛的重金属捕集剂种类之一，通常由醇和二硫化碳在碱性环境中合成，是羟基中的氢原子被二硫化碳取代后生成的产物。黄原酸类捕集剂包括乙基黄原酸盐和天然高分子改性的黄原酸酯。黄原酸盐，又名为黄药，1815年由Zdse首先合成。乙基黄原酸钾和乙基黄原酸钠常用在分析化学和冶金工业中常用作铜和镍的沉淀剂。Chang等人用乙基黄原酸钾去除废水中的络合铜，研究表明乙基黄原酸钾是一种有效的重金属去除剂，能将铜的浓度从50，100，500，1000mg/L降到排放标准以下，而且其与铜形成的化合物达到毒性特征沥滤方法规定的无毒无害物质的标准。但这种方法的缺点是乙基黄原酸盐不稳定，尤其在低pH值的条件下乙基黄原酸钾会分解出二硫化碳，产生二次污染。有机天然高分子改性黄原酸酯在使用过程中没有残余硫化物的存在，因此在重金属废水处理领域应用更广泛。这类研究最多的天然高分子是淀粉和纤维素，因为它们来源广泛，价格低廉，且分子中含有羟基。淀粉基黄原酸酯和纤维素基黄原酸酯分别是淀粉和纤维素与CS2在碱性环境下合成。2.3TMT类重金属捕集剂三巯三嗪三钠TMT(trimercaptotriazine)也叫2，4，6-三硫醇基钠硫代三嗪，曾经被美国评为最有前途的重金属捕集剂产品。TMT通常由三聚氯氰和NaHS或Na2S在NaOH溶液中合成。TMT类重金属捕集剂最大的优点是本身的生物毒性较小，是一种环境友好型有机硫重金属捕集剂。TMT-55是美国Degussa公司1993年研制的产品，国内的TMT商品有TMT-15系列和TMT-18系列，其中TMT-18分为ABCD四种，分别用于处理四种不同行业的重