一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术属废水处理技术领域，具体为一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂及其制备方法。本发明专利技术以水和挥发性非水溶剂为混合溶剂，将环硫氯丙烷单体作为交联剂引入到水性聚氨酯分散体涂料中，最后进行涂膜和固化处理，而制得含巯基水性聚氨酯吸附剂。本发明专利技术方法工艺简便、生产效率高、产品质量高、成本低廉。所制备的吸附剂组成可控，尺寸在５０～２５０ｎｍ之间，比表面积大，对汞离子的吸收能力强，吸收速度快；具有优异的高浓度汞离子吸附性能，和优异的痕量汞离子吸附性能，并且力学机械性能良好，多次使用后其破损率低于０．５％，可应用于浓度范围更广泛的含汞、铅、镉等重金属工业污水的处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属废水处理
，具体涉及一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂及其制备方法。
技术介绍
汞在造纸、涂料、化妆品、防腐剂、温度计、压力表、荧光灯和电池等工业领域中的 应用越来越广泛，同时，汞也会带来一种严重的环境污染问题。在所有工业重金属污水排 放中，汞是对环境影响最大的一种污染物质。据估计，全球每年自然界、人为和海洋喷射 等新增加的汞污染高达5500吨，因此含汞废水的处理，直接关系到人类的身心健康。如 何高效的处理汞，成为了人类面临的极为重要的难题。传统的含汞废水的处理方法主要有化学沉淀法、金属还原法、吸附法、离子交换法、 膜分离法、微生物法等。化学沉淀法是应用较普遍的一种含汞废水的处理方法，该法具有工艺简单、操作方便、 经济实用等优点。常见的沉淀剂为石灰、硫化物、聚合硫酸铁、碳酸盐，以及它们的混合 物。化学沉淀法易于快速去除大量的汞金属离子，但由于受沉淀剂和环境条件的影响，出 水浓度往往达不到排放要求，因此还需进一步处理，产生的沉淀物必须很好的处理处置， 否则会造成二次污染。离子交换法处理含汞废水，净化程度高，无二次污染，但该法受废水中杂质的影响以 及交换剂品种、产量和成本的限制。电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子 交换膜的选择性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓縮、精制或纯化的目的。处理含汞废水的其它膜技术还有反渗透法、液膜法、超滤等。但是膜在处理废水时选择性比较高，不同的废水必须研究与之相匹配的膜，废水的成分也必须比较稳定才 行，膜组件的设计也是一个难题，膜法处理废水的投资也比较高，这些都影响了膜的应用。 吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去的方法。可用于处理含汞废水的吸附剂有活性炭、风化煤、磺化煤、高炉矿渣、沸石、 壳聚糖、硅藻土、改良纤维、活性氧化铝、蛋壳等。这些吸附剂处理含荥废水的机理不尽 相同，有的是物理吸附占主导，有的是化学吸附占主导，有的吸附剂既起吸附作用，又起絮凝作用。吸附法具有去除率高、设备相对简单等特点。吸附剂处理含汞废水的控制条件 比较多，如吸附剂的粒度、吸附剂的添加量、废水的成分、废水的含铬浓度、pH值、吸附 时间等。因此，仍然需要开发高效、成本低廉和使用方便的新型吸附剂材料体系及其制备 技术。基于上述原因，吸附法对于处理含汞废水效果良好。关键是制备出工作容量大、制备 工艺简单、无二次污染、环境协调性优越、性能价格比高、利于回收的吸附剂，从而提供 控制和防治含有高浓度或微痕量汞离子浓度污染的新工艺和新技术。目前国内外还没有关于一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂的制备方法的公开文献报道和专利申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种工作容量大、制备工艺简单、 无二次污染、利于回收的除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂及其制备方法。本专利技术将环硫氯丙垸单体作为交联剂引入到水性聚氨酯分散体涂料中，再将之均匀涂 覆于基体表面制备一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂。由于该含巯基水性聚氨酯吸附剂 中带有的大量功能性基团如巯基、聚硫醚、氨基以及酰胺基等所产生的对汞重金属离子的 多重吸附作用，从而对含高浓度汞离子或微痕量汞离子的废水，产生极强的吸附效果，达 到净化水体的目的。本专利技术的制备方法具有简单工艺方便、无污染、环境友好、涂膜质量 高、投入产出比高、成本低廉和应用前景广泛等优点，本专利技术提出的除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂，由下述方法制备获得以水和挥发性 非水溶剂为混合溶剂，将环硫氯丙垸单体作为交联剂引入到水性聚氨酯分散体涂料中，最 后进行涂膜和成型处理，制得一种含巯基水性聚氨酯吸附剂。本专利技术提出的一种含巯基水性聚氨酯吸附剂的制备方法，具体步骤如下(1)将二异氰酸酯、聚酯多元醇、2， 2' -二羟甲基丙酸、催化剂以及有机溶剂以100: 300 400: 10 50: 0.05 5: 300 500的重量比例混合均匀，升温反应一定时间，使反 应趋于完成，即得以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物。将上述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物、 扩链剂、催化剂以及有机溶剂，按100: 1 50: 0.5 2: 50 200的重量比例搅拌混合均 匀，温度控制在58 65。C，反应持续4 12小时，温度降低至45 55。C，再加入0. 5 5g 三乙胺，反应15 60分钟。量取50 300mL去离子水，缓慢滴加入到上述混合物中，保 持整个滴加时间为30 60分钟，温度为45 50'C。滴加完毕后，温度为30 38°C，再继 续反应15 45分钟，真空抽滤除去有机溶剂后，得到一种水性聚氨酯分散体涂料，固含量为25 55%。(2) 采用20-200 mL水和20-200 mL挥发性非水溶剂为混合溶剂，其中水挥发性非 水溶剂=1: 0.5~5 (体积比)。称取50 150g上述水性聚氨酯分散体涂料，用20 200mL 水-挥发性非水溶剂混合溶剂浸泡2 24小时，加入5~50 g环硫氯丙烷，其中环硫氯丙烷 浓度保持在5~15%。 45~90 。C下反应2 12小时，然后加入2%氢氧化钠溶液调节pH值至 10~14，再继续反应6 36小时，最后制得含巯基水性聚氨酯涂料，固含量为25 55%，聚 氨酯涂料中巯基的含量在1.15X 10—4 6.0X 10'3mmol/g。(3) 将上述含巯基水性聚氨酯涂料均匀涂于基体表面，进行热固化处理或UV固化处理， 即制备得到除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂。最后进行汞吸附性能测试。本专利技术提出的除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂的制备方法中，所说的二异氰酸酯，可以是是芳香族二异氰酸酯，如甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、4,4，-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、乙苯二异氰酸酯、4，6-二甲苯二异氰酸酯、3,3，-二甲基联苯4,4'-二异氰酸酯或3，3'-二甲基-4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，或者脂肪族二异氰酸酯，如己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲垸二异氰酸酯或异佛儿酮二异氰酸酯等。所说的聚酯多元醇，可以是己二酸聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、高分子量聚酯多元醇、带侧基的特种聚酯多元醇或聚碳酸酯二元醇等；所说的催化剂，可以是二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、N—甲基吗啉或者三亚乙基二胺，用量为O. 1% — 2%重量；所说的有机溶剂，可以是丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺等。所述的扩链剂，采用二元胺或者二元醇，可以是乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺、己二胺等，可以是乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1， 4-丁二醇、新戊二醇、1， 2-戊二醇、1，5-戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、3-氯-l,2-丙二醇或癸二醇等。所说的挥发性非水溶剂，采用低沸点、高极性的有机溶剂，可以是乙醇、四氢呋喃、二氧六环或乙腈，或其中几种的混合物。 本专利技术提出的除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂的制备方法中，所述基体包括无机和有机基体，无机基体包括多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂、硅胶、玻璃纤维布、A1A多孔陶瓷、Al203微滤或超滤膜等，有机基体包括聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种除汞用含巯基水性聚氨酯吸附剂，其特征在于由下述方法制备获得：以水和挥发性非水溶剂为混合溶剂，将环硫氯丙烷单体作为交联剂引入到水性聚氨酯分散体涂料中，最后进行涂膜和固化处理，制得一种含巯基水性聚氨酯吸附剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正龙，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]