【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及水处理，具体涉及一种重金属捕捉剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、磷石膏作为湿法磷酸工艺生产过程中的副产物，每生产一吨磷酸约产生4-5吨磷石膏。其中对环境造成主要危害的是有着较强酸性的磷化物及氟化物。我国“三磷”(磷矿、磷化工、磷石膏库)密集分布在长江中上游地区，且许多磷石膏库沿江、沿河分布，是导致长江流域总磷超标的重要原因。据中国磷复肥工业协会数据显示，2022年磷石膏产生量7700万吨，2022年磷石膏综合利用量3880万吨，虽达到50％，但仍有将近50％的磷石膏未被利用。
2、磷石膏资源化存在的主要问题是杂质复杂、存储量大、附加值不高、技术不成熟不稳定等等。在磷石膏综合利用的主要市场中，产品的同质化严重、产品的竞争力大、产品的附加值低，且开拓市场的难度也很大。与此同时，由于磷石膏是化工行业的副产物，人们对磷石膏产品还存在一些误解及不信任。在堆存方面，磷石膏库的设计存在一定的年限，且磷石膏的库存高，导致一些磷石膏堆放年限久腐蚀堆场造成地下水、河流、土壤等不同程度的污染。石膏综合利用产品生产上投资大，开车率较低，绝大部分处于亏损状态。因此，磷石膏在综合利用的“质”与“量”上存在较为严重的冲突。
3、目前市场上以磷石膏为主的资源化利用产品主要为建筑方向、农业方向及化工方向，其中建筑材料对磷石膏的消纳占据绝大比例，且目前已有成熟工艺可以将磷石膏制成满足《建筑石膏》标准的石膏粉。但受到房地产市场、成本竞争及交通半径的影响，建筑石膏的市场目前已经饱和，因此，还需要积极寻求其他可以消纳磷石膏的技术方法
4、磷石膏的主要成分为硫酸钙，可以通过除杂、焙烧、常压酸化法制得半水硫酸钙晶须，将半水硫酸钙晶须作为水处理剂，一方面，半水硫酸钙晶须易溶于水使得水中钙离子浓度增加而引入新杂质，另一方面，硫酸钙晶须之间的孔隙较大、与重金属离子间的亲和性差，限制了半水硫酸钙晶须在水处理中的应用。
技术实现思路
1、本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种重金属捕捉剂及其制备方法与应用，该重金属捕捉剂用于水处理中，能够去除水中的镍、钴、锰重金属离子。
2、为实现上述目的，本公开采取的技术方案为：第一方面，提供一种重金属捕捉剂的制备方法，包括以下步骤：
3、制备半水硫酸钙晶须：用盐酸对磷石膏进行处理后，进行陈化，得到半水硫酸钙晶须；
4、制备一次改性物：将半水硫酸钙晶须和第一醇类溶剂混合均匀后，调节溶液的ph为2-5，得到第一溶液；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和第二醇类溶剂混合均匀后，调节溶液的ph为2-5，得到第二溶液；将第一溶液滴加至第二溶液中进行反应，得到一次改性物；
5、制备二次改性物；将马来酰亚胺和极性溶剂混合均匀后，调节溶液的ph为7-7.5，得到第三溶液；将一次改性物加入到第三溶液中进行反应，得到二次改性物；
6、制备重金属捕捉剂：将二次改性物、光引发剂、巯基化合物、第三醇类溶剂的混合物分散均匀后，进行光固化反应，得到重金属捕捉剂；
7、其中，所述巯基化合物为三羟甲基丙烷-3-巯基丙酸酯、3巯基丙酸乙酯、3-巯基-1丙醇中的至少一种；所述二次改性物和巯基改性物的质量比为(1：0.65)-(1：0.85)。
8、在一个实施方式中，所述二次改性物和巯基改性物的质量比为(1：0.7)-(1：0.85)。
9、在一个实施方式中，所述半水硫酸钙晶须和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.75：1)-(1.1：1)。
10、在一个实施方式中，所述马来酰亚胺和一次改性物的质量比为(0.6：1)-(1.2：1)。
11、在一个实施方式中，所述二次改性物和光引发剂的质量比为(50：1)-(60：1)。
12、在一个实施方式中，所述第一溶液、第二溶液的ph各自独立选自2.5-5。
13、在一个实施方式中，所述半水硫酸钙晶须的比表面积为40-130m2/g，长径比为80-110。
14、在一个实施方式中，所述制备一次改性物中，反应的温度为20-40℃，反应的时间为0.5-3h。
15、在一个实施方式中，所述制备二次改性物中，反应的时间为10-12h。
16、在一个实施方式中，所述制备重金属捕捉剂中，采用超声振荡进行分散，超声振荡的时间为10-30min。
17、在一个实施方式中，所述磷石膏和盐酸的固液比为0.1-0.2g/ml；和/或，所述处理的温度为110-130℃，时间为10-30min；和/或，所述盐酸的质量分数为21％-98％；和/或，陈化的时间为5-8h。
18、在一个实施方式中，所述醇类溶剂为乙醇、甲醇、丙醇、正丁醇中的至少一种。
19、在一个实施方式中，所述极性溶剂为二甲基亚砜、n，n'-二甲基甲酰胺、n，n'-二甲基乙酰胺中的至少一种。
20、在一个实施方式中，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物。
21、第二方面，提供一种重金属捕捉剂，所述重金属捕捉剂由上述重金属捕捉剂的制备方法制得。
22、在一个实施方式中，所述重金属捕捉剂中巯基化合物的接枝率为19-55％。
23、第三方面，提供所述的重金属捕捉剂在水处理中的应用。
24、与现有技术相比，本公开的有益效果为：
25、(1)本公开中，先将磷石膏制备成半水硫酸钙晶须，半水硫酸钙晶须为针状结构，通过一次改性在半水硫酸钙晶须的羟基上接枝硅烷氨基，引入氨基；再通过二次改性引入双键，接下来利用巯基-烯基点击化学反应接枝巯基化合物，引入巯基；得到重金属捕捉剂，重金属捕捉剂同时含有羟基、氨基和巯基，氨基可以和部分重金属形成螯合物，一方面，巯基能够降低重金属捕捉剂的疏水性能，另一方面，巯基基团能够与重金属离子形成螯合物；此外，半水硫酸钙晶须经过三次改性后，半水硫酸钙晶须的孔隙减少，以上多个方面共同作用，使得重金属捕捉剂可通过物理、化学吸附作用吸附重金属废水中的重金属，达到去除重金属的目的。
26、(2)将磷石膏改性后得到的重金属捕捉剂应用到重金属废水的处理中，为磷石膏资源化利用提供新的思路的同时做到以废治废，响应了“无废城市”的政策号召并做到节能减排、低碳环保。
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1.一种重金属捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次改性物和巯基改性物的质量比为(1：0.7)-(1：0.85)。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半水硫酸钙晶须和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.75：1)-(1.1：1)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述马来酰亚胺和一次改性物的质量比为(0.6：1)-(1.2：1)。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次改性物和光引发剂的质量比为(50：1)-(60：1)。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液、第二溶液的pH各自独立选自2.5-5。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半水硫酸钙晶须的比表面积为40-130m2/g，长径比为80-110。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备一次改性物中，反应的温度为20-40℃，反应的时间为0.5-3h。
9.如权利要求1所述的制备方法
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备重金属捕捉剂中，采用超声振荡进行分散，超声振荡的时间为10-20min。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷石膏和盐酸的固液比为0.1-0.2g/mL；和/或，所述处理的温度为110-130℃，时间为10-30min；和/或，所述盐酸的质量分数为21％-98％；和/或，陈化的时间为5-8h。
12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一醇类溶剂、第二醇类溶剂、第三醇类溶剂各自独立选自乙醇、甲醇、丙醇、正丁醇中的至少一种。
13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂为二甲基亚砜、N，N'-二甲基甲酰胺、N，N'-二甲基乙酰胺中的至少一种。
14.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物。
15.一种重金属捕捉剂，其特征在于，所述重金属捕捉剂由权利要求1-14任一项所述重金属捕捉剂的制备方法制得。
16.如权利要求15所述的重金属捕捉剂，其特征在于，所述重金属捕捉剂中巯基化合物的接枝率为19-55％。
17.如权利要求16所述的重金属捕捉剂，其特征在于，所述重金属捕捉剂中巯基化合物的接枝率为25-40％。
18.如权利要求15-17所述的重金属捕捉剂在水处理中的应用。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种重金属捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次改性物和巯基改性物的质量比为(1：0.7)-(1：0.85)。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半水硫酸钙晶须和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(0.75：1)-(1.1：1)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述马来酰亚胺和一次改性物的质量比为(0.6：1)-(1.2：1)。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次改性物和光引发剂的质量比为(50：1)-(60：1)。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液、第二溶液的ph各自独立选自2.5-5。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半水硫酸钙晶须的比表面积为40-130m2/g，长径比为80-110。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备一次改性物中，反应的温度为20-40℃，反应的时间为0.5-3h。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备二次改性物中，反应的时间为10-12h。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备重金属捕捉剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱学思，阮丁山，曾志佳，梅杰，李倩，李长东，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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