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DTC类重金属捕集剂应用情况

作者:sflhb 人气:发表时间:2019-04-19
DTC类重金属捕集剂应用情况
DTC类重金属捕集剂凭借其与金属离子较强的络合能力,对多种重金属包括络合态的重金属均有较高的去除率,生成的螯合物沉淀无稳定无二次污染。而且DTC合成条件温和,操作简单,是市场上应用最广泛的重捕剂种类之一。因此合成、研制DTC类重金属捕集剂具有重大的意义。
市售的DTC类重金属捕集剂产品种类繁多,价格不等。多数产品有效成分含量不明,使用前需要通过小试实验确定重捕剂的最佳投加量。对于不同浓度的含重金属离子废水的处理,加入量也可通过ORP来自动控制。而且市售的重金属捕集剂在pH<6时对游离态重金属离子的去除效果较差,或对络合态重金属的去除效果较差,产品的广谱性能有待进一步提高。
DTC小分子沉淀剂
DTC小分子沉淀剂是用小分子量的伯胺或者仲胺和二硫化碳在强碱中反应制得。主要应用于成分复杂的重金属废水处理。其优点是原料廉价易得,产品水溶性好,应用方便。缺点是合成的产物和重金属结合所产生的矾花较小,沉降时间较长,不易于分离沉降,所以使用过程中需要加入PAC,PAM等絮凝剂助凝,增加处理成本。因此,提高絮凝性能是小分子DTC的研究热点。为了提高DTC的絮凝作用,最常用的途径是引入交联剂使分子量增大,从而提高其沉降速度,常见的交联剂有环氧卤丙烷、甲苯等。Mariya等人用环氧氯丙烷和环氧溴丙烷作交联剂使小分子的DTC连结成大分子,改善其絮凝作用,提高其沉降速度。Carey等人用环氧氯丙烷做交联剂合成了具有支链结构的可溶性DTC聚合物并成功应用于重金属的处理。不同重金属沉淀剂之间的联合使用也可以提高絮凝作用,Mariya等人将DTC与Na2S,NaHS,多硫化钠等一起用于废水的处理,研究表明硫代氨基甲酸酯类物质和硫化钠,硫氢化钠类物质在沉淀重金属过程中有协同作用,使形成的矾花增大。Geraldine等人研究表明,STC的加入对DTC处理镍的过程有协同作用,STC使DTC与镍形成的沉淀物更快沉降下来。
DTC高分子螯合树脂
DTC高分子重捕剂增大了DTC的分子量从而改善了其絮凝功能,但存在水溶性不好的缺点,为实际工业应用带来困难。为了改善高分子重金属捕集剂的水溶性,Sparapany等人研究表明随着聚胺分子量的增大,能生成可溶性产物的二硫化碳的数量减少。为了兼顾DTC的水溶性和絮凝性,研究结论表明要生成水溶性的DTC树脂,则树脂的分子量必须小于10000,二硫化碳的使用量应小于25%。DTC高分子重捕剂由于分子链较长,有效的配位基团较少,因而配位基团之间存在着较大的空间位阻,使其螯合功能降低。中山大学付丰连等人以配位聚合为基本原理,设计和合成了以双基和三基为基础的配位超分子重金属沉淀剂BDP和HTDC,将其用于处理重金属废水并取得良好的效果,改善小分子重金属沉淀剂的絮凝功能同时克服了高分子重捕剂空间位阻较大的缺点。
天然高分子改性DTC重捕剂
合成的DTC类物质难生物降解,对水体环境有毒,可以危害鱼类等水生生物的生存,而且残留时间过长,在水中可能会分解成有毒的二次产物福美双,危害水体环境。Matlock等人曾报道过DTC的生物杀伤性,由于DTC的过量投加,导致117t鱼死亡的案例。此外,DTC残留在水体中可以被氯化物氧化生成硫酸盐和硝酸盐,对细菌,藻类也有毒。为了降低DTC的生态毒性,最常用的途径是对天然高分子进行改性,合成生物毒性较小的DTC改性产物。和人工合成DTC相比,改性的天然高分子捕集剂具有原料来源广、成本低,大都无毒,而且改性产物易于生物降解等优点。用于改性的天然高分子有纤维素,淀粉,壳聚糖,瓜尔胶,香胶粉,角蛋白等。淀粉由于可以完全被生物降解,而且和其他原料相比,淀粉的水溶性好,更适合做重金属捕集剂。相波等人以玉米淀粉为原料,经过交联、醚化、胺化,最后引入二硫代氨基甲酸(DTC)基团,合成目标产物DDTC。尚小琴等人以木薯淀粉-N-羟甲基丙烯酰胺接枝共聚物(St-g-NMA)为主要原料,通过二硫代氨基甲酸盐(DTC)改性合成重金属离子螯合剂(DTCS),对多种重金属离子的去除率几乎为100%。

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