用于去除重金属离子的复合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于去除重金属离子的复合物，其在高分子载体上负载有结构中包括有能提供孤对电子的功能基团的化合物，所述化合物能与重金属离子形成配位键。本发明专利技术提供的复合物能够高效、迅速、便捷的脱除中药提取液或工业废水等中的重金属离子，具有工业化前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于去除重金属离子的复合物及其应用。
技术介绍
据报道，世界植物药市场年销售额高达400亿美元，并以年10%的速度递增。我 国作为植物药生产的大国，由于中药中重金属残留等原因的影响，中药总出口额目前仅占 世界植物药销售量的1%左右，重金属残留污染已成为中药走向世界的瓶颈。重金属对 生物的危害已经引起世界各国的重视。当前，国际上进口中药材和中成药的国家和地区对 中药材、中成药的重金属含量都提出了严格要求。我国国家对外贸易经济合作部出台和 实施的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》限量指标为重金属总量应《20. Omg/kg， 铅(Pb)《5. Omg/kg，镉(Cd)《0. 3mg/kg，汞(Hg)《0. 2mg/kg，铜(Cu)《20. Omg/kg，砷 (As)《2.0mg/kg。因此，在保证中药中的有效成分不被破坏、保持药效的前提下尽可能地 降低中药中的重金属含量已经成了中药研究领域的热点。 目前一般用水将中药中的有效成份提取出，得到中药提取液。重金属在中药提取 液中一般以离子形式存在。在保证中药的有效成分不被破坏、确保中药的质量和疗效的前 提下，可以采用膜分离法、溶剂萃取分离法、吸附法和离子交换处理法等方法来除去中药提 取液中的重金属离子。这些方法在去除电镀液等废水中的重金属离子方面的应用非常广 泛，但在去除中药提取液中的重金属离子方面的报道却比较少。 膜分离法是利用膜对混合物中各组份的选择渗透性能的差异，通过控制膜的孔径 大小，以外界能量或化学位差为推动力，使某些物质可以通过膜而某些物质被选择性截留 从而达到分离混合物的目的。在应用膜分离法去除中药提取液中的重金属离子时，通常采 用电渗析法等来实现。 溶剂萃取分离法的原理是采用选择性较高的络合剂络合中药提取液中的重金属 离子，用有机溶剂将络合物萃取出来。然后通过解络合使得络合剂和有机溶剂实现再生。 吸附法是利用吸附剂的独特结构通过表面吸附、表面电相互作用或形成表面氢键等形式将中药提取液中的重金属离子除去的方法。常用的吸附剂有活性炭、大孔吸附树脂等。 离子交换处理法是利用离子交换剂去除重金属离子的方法。离子交换是靠交换剂 自身携带的能自由移动的离子与被处理溶液中的离子进行交换来实现的。推动离子交换的 动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基团对离子的亲和能力。多数情况下被处理溶液 中的离子是先被吸附、再被交换。离子交换剂具有吸附、交换双重功效。常用的离子交换剂 有离子交换树脂、沸石等。 上述的用来去除中药提取液中的重金属离子的方法都存在或多或少的缺点，这些 缺点限制了它们在实际生产中的推广和应用。 对于膜分离法而言，由于其分离功能依靠膜来实现，在使用过程中总会发生膜的 污染和通量的衰减，因此需要经常清洗和维护，这大大限制了膜分离法的推广和应用。中药提取液的成份非常复杂，这就增加了膜被污染的几率。 对于溶剂萃取分离法而言，溶剂在萃取过程中容易发生流失以及在络合剂和溶剂 再生过程中大量的能源消耗使得该方法的应用受到了限制。同时，溶剂萃取分离法中必须 用到的有机溶剂使得中药提取液中的有效成份被萃取出而带走，这将严重影响中药的药 效。这些缺点使得溶剂萃取分离法的应用受到了很大的限制。 对于吸附法而言，中药提取液中的有效成份较易被吸附、重金属离子的吸附性能 较差等原因使得吸附法的应用受到了很大的限制。同时，吸附剂的再生循环不易实现。 对于离子交换处理法而言，离子交换剂一般都呈现出一定的酸碱性，这对中药提 取液中的有效成份具有一定的破坏作用；同时，离子交换剂本身携带的电荷也有可能对中 药提取液中的有效成份产生影响。这就限制了离子交换法在去除中药中的重金属离子方面 的应用。 综上所述，发展具有工业化前景的新型、高效、迅速、便捷的脱除中药提取液中的 重金属离子的方法具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于去除重金属离子的复合物，其特别适用于去除中药 提取液或工业废水中的重金属离子。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供一种用于去除重金属离子的复合物，其 在高分子载体上负载有结构中包括有能提供孤对电子的功能基团的化合物，所述化合物能 与重金属离子形成配位健。 上述复合物，其中所述高分子载体可以采用任何已知的结构中存在有空隙的可作 为载体的物质，如聚氨酯泡沫或大孔吸附树脂等。所述的大孔吸附树脂是一种不溶于酸、碱 及各种有机溶剂的有机高分子聚合物，常见的大孔吸附树脂有聚苯乙烯型、聚乙烯醇胺型、 聚乙烯型、聚丙烯酸酯型、酚醛型等大孔吸附树脂。 上述复合物，其中所述结构中包括有能提供孤对电子的功能基团的化合物为结构 中包括硫、氧、氮或磷配位原子的化合物。其可以为以下小分子化合物中的一种或多种硫 醚、硫醇、硫酚、含巯基化合物、二硫代氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯或氨基酸酯；醚类、酚 类、含羧基或羟基化合物；酰胺类、腈类、含硝基化合物、重氮化合物、偶氮化合物、一级胺、 二级胺或三级胺。也可以为以下高分子化合物中的一种或多种壳聚糖或改性壳聚糖或螯 合树脂。所述改性壳聚糖包括酰基化、N-烷基化、席夫碱化或季铵盐化改性壳聚糖。所述的 螯合树脂以交联聚合物(如苯乙烯/二乙烯苯树脂)为骨架，连接以特殊功能基构成。属 功能高分子。螯合树脂一般通过高分子化学反应制得，也可将含有配位基的单体经聚合反 应或共聚反应成为在高分子主链或侧链中含有配位基的树脂。其主要包括氨基酸型、氨基 磷酸型、巯基型、胺基型和二硫代氨基甲酸酯型螯合树脂。 众所周知，重金属离子具有的空轨道使其相当于Lewis酸。如果它能与可以提供 孤对电子的Lewis碱形成较为稳定的配位键的话，则重金属离子就可以以螯合物或吸附物 的形式从溶液中脱除。这就是本专利技术的理论依据。上述结构中包括有能提供孤对电子的功 能基团的化合物均相当于能与重金属离子形成配位健的Lewis碱。 本专利技术所述的复合物的一种制备方法，当采用硫醚、硫醇、硫酚、含巯基化合物等小分子化合物时，为将高分子载体浸泡在所述小分子化合物的低沸点溶剂中，充分搅拌后， 除去溶剂，得到所述用于去除重金属离子的复合物。其中所述低沸点溶剂优选为二氯甲烷、 乙醚、甲基异丙基醚、丙酮或乙酸乙酯。所述低沸点溶剂采用在空气中干燥去除或置于旋转 蒸发仪上旋蒸去除或回收。最优选的方法为将聚氨酯泡沫切割成1厘米左右的立方形聚 氨酯泡沫小块；将聚氨酯泡沫小块浸泡在所述小分子化合物的低沸点溶剂中，其中每1克 聚氨酯泡沫塑料小块采用10-15克上述小分子化合物；充分搅拌后，将聚氨酯泡沫塑料小 块置于空气中干燥除去溶剂或置于旋转蒸发仪上旋蒸以回收溶剂；得到负载有能螯合重金 属离子的化合物的聚氨酯泡沫塑料小块。 本专利技术所述的复合物的另一种制备方法，当采用壳聚糖等高分子化合物时，为将 高分子化合物研磨成粉末，悬浮在极性溶剂中，加入高分子载体，剧烈搅拌下加热回流2-4 小时，过滤，滤饼在40-60度下真空干燥1-2小时，得到所述用于去除重金属离子的复合 物。其中所述溶剂优选为乙醇、丙酮或乙酸乙酯。最优选的方法为将高分子化合物研磨 成100-200目的粉末，悬浮在乙醇中，加入1厘米左右的立方体聚氨酯泡沫塑料小块，其中 1克聚氨酯泡沫塑料小块需要15克高分子化合物粉末，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于去除重金属离子的复合物，其特征在于，其在高分子载体上负载有结构中包括有能提供孤对电子的功能基团的化合物，所述化合物能与重金属离子形成配位健。

【技术特征摘要】
一种用于去除重金属离子的复合物，其特征在于，其在高分子载体上负载有结构中包括有能提供孤对电子的功能基团的化合物，所述化合物能与重金属离子形成配位健。2. 如权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述高分子载体为聚氨酯泡沫或大孔吸 附树脂。3. 如权利要求1或2所述的复合物，其特征在于，所述化合物为结构中包括硫、氧、氮或 磷配位原子的化合物。4. 如权利要求3所述的复合物，其特征在于，所述化合物为以下小分子化合物中的一 种或多种硫醚、硫醇、硫酚、含巯基化合物、二硫代氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯或氨基酸 酯；醚类、酚类、含羧基或羟基化合物；酰胺类、腈类、含硝基化合物、重氮化合物、偶氮化合 物、 一级胺、二级胺或三级胺。5. 如权利要求3所述的复合物，其特征在于，所述化合物为以下高分子化合物中的一 种或多种壳聚糖、改性壳聚糖或螯合树脂。6. 如权利要求5所述的复合物，其特征在于，所述改性壳聚糖包括酰基化、N-烷基化、 席夫碱化和季铵盐化改性壳聚糖。7. 如权利要求5所述的复合物，其特征在于，所述螯合树脂包括氨基酸型、氨基磷酸 型、巯基型、胺基型和二硫代氨基甲酸酯型螯合树脂。8. 权利要求4所述的复合物的制备方法，其特征在于，将高分子载体浸泡在所述小分 子化合物的低沸点溶剂中，充分搅拌后，除去溶剂，得到所述用于去除重金属离子的复合 物。9. 如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂为二氯甲烷、乙醚、甲 基异丙基醚、丙酮或乙酸乙酯。10. 如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂采用在空气中干燥去 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高源，许峰，
申请(专利权)人：北京欧凯纳斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]