一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法技术

本发明专利技术属于环境工程领域，具体涉及一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法。本发明专利技术的多硫代酰肼型重金属螯合剂以有机酸二酰肼、二硫化碳为主要反应物，通过加成反应得到。所得的螯合剂产物分子中含有四对配位硫，且螯合剂分子中存在亚胺基、醚键等高效助螯基团，可显著增强重金属的稳定化程度。本发明专利技术合成工艺简单，成本较低，投加量少，可显著降低垃圾焚烧飞灰的无害化处理成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境工程领域，具体涉及一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法。
技术介绍
生活垃圾处理处置是环境工程和环境卫生领域的重要课题之一。目前生活垃圾处理处置的方式有卫生填埋、好氧堆肥、厌氧发酵以及热解、焚烧等，其中卫生填埋应用最普遍。生活垃圾的卫生填埋具有成本低、操作简单等优势，但随着生活垃圾产生量的急剧增加，填埋场的选址及其潜在二次污染风险受到了极大的挑战。焚烧法是一种生活垃圾减量化、无害化、资源化的新途径，得到了越来越广泛的应用。生活垃圾焚烧烟气在除尘过程中产生的飞灰，因其中含有大量的重金属元素，按照国家危险废物名录规定，属于危险废物，必须进行无害化处理后才能进行填埋处置。将焚烧飞灰中的重金属通过螯合作用将其稳定化，是目前最常用的飞灰处理工艺，稳定化后的飞灰可进入填埋场进行填埋处置。目前稳定飞灰中重金属的螯合剂分为无机和有机两大类，其中有机类螯合剂由于具备用量少、稳定化程度高、无二次污染等优点，得到了普遍的应用。常见的有机类飞灰螯合剂有乙二胺四乙酸盐（EDTA）、二硫代氨基羧酸盐（DTC）、三巯基三嗪三钠盐（TMT）等，主要通过有机分子中配位硫的螯合作用捕集飞灰中的重金属。然而，这一类螯合剂中的配位硫密度相对较低，且无助螯基团，对活性较高的铅、镉等少数重金属的螯合效果仍亟待加强。
技术实现思路
本专利技术以有机酸二酰肼、二硫化碳为主要反应物，通过加成反应得到了多硫代酰肼型重金属螯合剂。由于有机酸二酰肼分子两端均具有独特的酰肼结构，在每个螯合剂产物分子中含有四对配位硫，且螯合剂分子中存在亚胺基、醚键等高效助螯基团，可显著增强重金属的稳定化程度。本专利技术所述的多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法如下：（1）将有机酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。氢氧化钠的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4-5倍，水的质量是有机酸二酰肼质量的10-15倍。（2）在10-30℃下，往反应釜中滴加二硫化碳，完毕后继续搅拌反应2-5小时。二硫化碳的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4.2-4.5倍。反应后即可得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。本专利技术所述的制备多硫代酰肼型重金属螯合剂的反应方程式为：其中，反应式中n的值为0，或2，或4，或8，或10。本专利技术得到的多硫代酰肼型重金属螯合剂，具有羰基与硫羰基电子云交互形成醚键、亚胺基在电子云干涉下活性增强的特点，相对于其他有机类螯合剂，使用量可减少50%。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明，但本专利技术不应受限于下述实施例。实施例1将乙二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中乙二酸二酰肼加入量为118克，氢氧化钠的加入量为160克，水的加入量为1180克。此后，保持反应体系温度为15℃，往反应釜中滴加二硫化碳320克，完毕后继续搅拌反应5小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。实施例2将丁二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中丁二酸二酰肼加入量为146克，氢氧化钠的加入量为200克，水的加入量为1600克。此后，保持反应体系温度为25℃，往反应釜中滴加二硫化碳330克，完毕后继续搅拌反应2小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。实施例3将己二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中己二酸二酰肼加入量为174克，氢氧化钠的加入量为180克，水的加入量为2260克。此后，保持反应体系温度为20℃，往反应釜中滴加二硫化碳340克，完毕后继续搅拌反应3小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。实施例4将癸二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中癸二酸二酰肼加入量为230克，氢氧化钠的加入量为160克，水的加入量为3220克。此后，保持反应体系温度为15℃，往反应釜中滴加二硫化碳325克，完毕后继续搅拌反应4小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。实施例5将十二烷二酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟。其中十二烷二酸二酰肼加入量为258克，氢氧化钠的加入量为180克，水的加入量为3800克。此后，保持反应体系温度为25℃，往反应釜中滴加二硫化碳335克，完毕后继续搅拌反应2.5小时，即得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。实施例6产品效果试验对比国家标准GB16889-2008中规定的全部12项污染物的浸出液浓度限值，未稳定化飞灰的浸出液中有6项重金属污染物超标。通过投加本专利技术螯合剂及其他有机类螯合剂对飞灰进行稳定化后，6项超标的重金属污染物的浸出浓度如表1所示。表1不同稳定化飞灰的浸出液中重金属浓度检测结果单位：mg/L由表1可知，按照3%投加量（即100份飞灰投加3份螯合剂）投加其他有机类螯合剂稳定化飞灰后，其浸出液中6项重金属浓度均可达标。按照1.5%投加量（即100份飞灰投加1.5份螯合剂）投加本专利技术的螯合剂稳定化飞灰后，其浸出液中6项重金属浓度即可达标。本专利技术对重金属的螯合效果明显优于其他有机类螯合剂，并且使用量仅为其他有机类螯合剂的50%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法，其特征是由以下步骤实现：（1）将有机酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟，氢氧化钠的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4‑5倍，水的质量是有机酸二酰肼质量的10‑15倍；（2）在10‑30℃下，往反应釜中滴加二硫化碳，完毕后继续搅拌2‑5小时，二硫化碳的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4.2‑4.5倍；（3）得到多硫代酰肼型重金属螯合剂的水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种多硫代酰肼型重金属螯合剂的制备方法，其特征是由以下步骤实现：（1）将有机酸二酰肼、氢氧化钠、水加入反应釜，搅拌均匀并保持30分钟，氢氧化钠的摩尔数是有机酸二酰肼摩尔数的4-5倍，水的质量是有机酸二酰肼质量的10-15倍；（2）在10-30℃下，往反应釜中滴加二硫化...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝涛，王惠健，
申请(专利权)人：青岛柏森环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37