新型重金属捕集剂的制备及其应用性能研究

概括：

研究了两种新型DTC重金属清除剂四硫代肼氨基甲酸(TBA)和六硫代胍羧酸(SGA)的制备工艺，并通过红外、核磁共振和元素分析对其分子结构进行了表征，重点研究了两种重金属清除剂对不同重金属离子的捕获性能。以水合肼和二硫化碳为反应物，以环己醇和丙酮混合溶液为溶剂，一步合成TBA。结果表明，TBA的最佳合成工艺为：水合肼与二硫化碳的摩尔比为1:1，有机溶剂（环己醇和丙酮混合液）与二硫化碳的体积比为2:3，反应温度为30℃，反应时间为2h，最大收率为92.96%。采用红外光谱、核磁共振和元素分析对TBA的结构进行了表征，证明该分子结构为目标结构。以盐酸胍和二硫化碳为反应物，水为溶剂，磷酸钾为催化剂，在碱性环境下，分两步合成SGA。结果表明，SGA的最佳合成工艺为：二硫化碳与盐酸胍的摩尔比为4:1，氢氧化钾与盐酸胍的摩尔比为4.5:1，磷酸钾的用量为0.6g，反应温度为40℃，产品的最大收率为91.5%。采用红外光谱和1HNMR核磁共振分析对SGA的结构进行了表征，证明该分子结构为目标结构。

常温下TBA对重金属离子Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA-Pb2、EDTA-Cd2+、EDTA-Ni2+均有捕获作用。对含Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA-Pb2、EDTA-Cd2+、EDTA-Ni2+的重金属离子废水进行捕获实验时，TBA投加量为0.9：1~2：1，pH值为3~6，反应时间≥。处理后重金属浓度均低于国家标准。在处理EDTA-Cd2+废水时有效果，但单独使用时达不到国家标准，需要其他药剂或方法辅助。常温下，SGA对重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA-Cu2+、EDTA-Pb2+、EDTA-Cd2+、EDTA-Ni2+均有捕获效果。捕获含有Cu2+、Pb2+、Cd3+、Ni2+、EDTA-Cu2+、EDTA-Ni2+的重金属离子废水时，SGA投加量为0.5：1～2：1，pH值为1～6，反应时间≥15min。处理EDTA-Pb2+、EDTA-Cd2+废水时，效果显著，但单独使用时达不到国家标准，需要配合其他药剂或其他方法。重金属捕获剂TBA和SGA同时处理含有多种重金属离子的废水时，重金属去除率有明显差异。实际应用中，采用重金属捕获剂处理此类混合重金属废水时，重金属捕获剂的投加量不能为单一重金属的理论最佳投加量之和，还应考虑混合体系中竞争性捕获能力较弱的重金属，并对重金属捕获剂进行妥善处理，防止对环境造成二次污染。

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