重金属螯合剂RDTC的研制及处理重金属废水性能研究

摘要

以四乙烯五胺、二氯乙烷、二硫化碳和氢氧化钠为原料,采用特殊的溶剂和催化剂,在温和的反应条件下,合成了一种新的长链型(带支链)二硫代氨基甲酸盐(DTC)类重金属螯合剂RDTC,并利用红外光谱和紫外光谱对其进行了表征。在RDTC中添加5％的小分子沉淀剂N-N’-哌嗪二硫代氨基甲酸钠(BDP)进行复配,有效提高了处理重金属的效果,所得成品RDTC含硫量29.5%。
　　用RDTC(原液稀释40倍后使用)处理含铜、镍和铅的模拟废水(包括游离重金属离子废水和络合重金属离子废水)。考察了RDTC投加量、废水初始pH值和废水浊度对重金属去除效果的影响,研究了RDTC的除浊性能、螯合物絮体沉降性能和螯合沉渣的稳定性,并对RDTC处理混合重金属离子废水和实际废水(HEDP预镀铜废水)进行了试验。
　　研究结果表明:
　　(1)RDTC处理浓度为50 mg/L的游离Cu2+废水、25 mg/L的游离Ni2+废水和100mg/L的游离Pb2+废水,对应的最佳RDTC投加量(V/V)分别为13.6、7.6和8.4 mL/L,此时三种金属离子的剩余浓度分别为:Cu2+0.033、Ni2+0.043和Pb2+0.071mg/L,都低于我国《污水综合排放标准》(GB8978-96)的一级排放标准控制值。
　　(2)RDTC处理络合重金属离子废水时,需要适当增大RDTC的投加量才能达到与处理同浓度游离重金属离子废水的相近去除率。处理CuEDTA废水需增加RDTC大约12%,处理CuCA、NiCA、NiTA和PbCA废水时需增加RDTC分别约为6%、10%、5%和8%。
　　(3)RDTC处理重金属离子有选择性,选择性大小排序是:Cu2+>Pb2+>Cd2+>Ni2+。
　　(4)RDTC使用时有一个最佳pH范围。其适用pH范围分别为含铜废水pH≥3;含镍废水pH≥5;含铅废水为pH≥4。
　　(5)水中的致浊物质一般有利于重金属离子的去除。RDTC在处理重金属离子时可以同时将致浊物质一并去除。
　　(6)废水初始pH值对螯合物絮体的沉降性能的影响很大。游离Cu2+、CuCA和CuEDTA的最佳沉降pH值分别是5、7和6左右;游离Ni2+、NiTA和NiCA的最佳沉降pH值分别是4、9和7左右;游离Pb2+和PbCA的最佳沉降pH值都在5左右。对于CuEDTA废水,加入少量Al2(SO4)3可明显提高沉降性能。
　　(7)RDTC与重金属螯合沉淀物在弱酸性和碱性条件下很稳定,长期放置也很安全,有利于安全处置或进一步利用。
　　(8)单独使用RDTC处理HEDP预镀铜废水,可以使铜离子剩余浓度低于我国《污水综合排放标准》(GB8978-96)的一级排放标准控制值。

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第1章 绪论

1.1 重金属废水的污染现状及其危害

1.2 化学沉淀法处理重金属废水概述

1.3 DTC类重金属螯合剂处理重金属废水研究进展

1.4 本论文的研究意义和研究内容

第2章 重金属螯合剂RDTC的研制

2.1 主要仪器和试剂

2.2 实验方法

2.3 RDTC的合成

2.4 RDTC和BDP的复配

2.5 本章小结

第3章 RDTC处理重金属废水性能研究

3.1 实验材料与方法

3.2 RDTC处理含铜废水结果与讨论

3.3 RDTC处理含镍废水结果与讨论

3.4 RDTC处理含铅废水结果与讨论

3.5 RDTC处理HEDP预镀铜废水

3.6 本章小结

第4章 RDTC处理重金属废水机理探讨

4.1 主要仪器和试剂

4.2 实验方法

4.3 重金属螯合沉淀物的分子结构

4.4 重金属螯合沉淀物的红外光谱分析

4.5 RDTC与重金属离子配合物的稳定常数

4.6 RDTC对重金属离子去除的选择性

4.7 本章小结

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢