新型重金属捕集剂的制备及应用性能研究.pdf

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硕士学位论文 新型重金属清除剂的制备及应用性能 作者：**杰 指导老师：**副研究员 王凤鹤 副教授 南京理工大学 2013年3月

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我声明本学位论文是本人在导师指导下取得的研究成果。据本人所知，除注明和承认的部分外，本学位论文不包含他人已发表或公布的研究成果，也不包含本人用于获得任何教育机构学位或学历的材料。与我一起学习的同学对本学位论文所作的贡献已在论文中明确说明。研究生签名：墨靖量弘l≥年；胃母学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子文档和纸质文档，并可以借阅或在线发表本学位论文的部分或全部内容，并可以提交给相关部门或机构并授权其保存、借阅或在线发表本学位论文的部分或全部内容。保密论文按有关保密规定和程序处理。研究生签名：丑鹏鹤VI）、年３月啪

硕士论文 新型重金属清除剂的制备及应用性能 摘要 本论文研究了新型螯合重金属清除剂N,N-(1,3-二巯基乙基)苯甲酰胺()和N,N'N,N-(1,2,4,5-巯基乙基)苯甲酰胺()的制备工艺，并通过IR、MS、1HNMR对该类清除剂的分子结构进行了表征，探讨了该类清除剂用于重金属离子捕获的适用性，并对其螯合捕获机理进行了初步探讨。 （1）以间苯二甲酰氯和巯基乙胺盐酸盐为原料，在氯仿溶剂中合成的最佳工艺条件为：氯仿溶剂用量90mL，巯基乙胺盐酸盐4.62g，邻苯二甲酰氯3.5g，冰浴N2保护，反应时间5h。在此条件下，产品收率为79.2%，熔点为128.7～129.1℃，产品纯度为99.12%，实验重现性良好。通过红外光谱、核磁共振和质谱对产品结构进行了表征，确定为目标产物。 （2）以2-巯基乙胺盐酸盐和2-巯基乙胺盐酸盐为原料，在DMF中一步法合成的最佳工艺条件为：DMF溶剂75 mL，2-巯基乙胺盐酸盐和2-巯基乙胺盐酸盐的摩尔比为4.8∶1，反应1 h后加入1.5 g 4A分子筛，反应温度为5℃，反应时间为7 h。在此条件下，产品收率为75.92％，熔点为66.2～67.5℃，产品纯度为99.12％。产品纯度为97.76％，实验重现性好。经红外光谱、核磁共振和质谱对产品结构进行了表征，证明其为目标产物。 (3)常温下对重金属离子Cu2+、Zn2+、H92+、Cd2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+均有捕获作用，当摩尔比（捕获剂加入量与重金属量之比）为4.5左右时，Cu2+、H92+等去除率达99.5%以上，Zn2+、Cd2+、Pb2+的去除率也达95%以上。 (4)常温下对重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+、Ag均有捕获作用，当进料摩尔比大于2.5时，Cu2+、Pb2+、Ag+的去除率均达99.5%以上，矿山废水可达到国家排放标准。 （5）重金属捕获剂和分子中，S原子的孤对电子与重金属M'2+形成配位键，使得SM取代SH，而N原子也贡献部分电子，使螯合捕获沉淀更加稳定，从而形成-M或-M沉淀。关键词：重金属捕获剂，重金属离子，合成，去除率

摘要 硬±纸 摘要 本文研究了具有金属螯合性质的N，N'-双（２－巯基乙基）间苯二甲酰胺（ＮＢＭＩＰＡ）和Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４，ＮＳ-四（２－巯基乙基）苯１，２，４，５－四甲酰胺（ＴＭＢＴＣＡ）的制备方法。 (1) 在金属化过程中具有良好的选择性和选择性，合成的最佳条件为在氯仿溶剂中反应：氯仿溶剂用量 90 mL，氯化物 4.62 g，异丙醇 3.04 g，在 N2 保护下反应 5 h。 在此条件下，产品的收率为79.2％，m. P.

１２８．７１１２９．１℃，产物纯度为９９．１２％，且测试重现性较好，经ＲＭＳ 谱分析确定 Ｗ 特征法结构为 １ＨＮＭＲ，从而确定了产物 ＮＢＭＩＰＡ 的结构。 （2）以均苯四甲酸二酐与半胱胺盐酸盐为原料，在溶剂DMF中直接合成TMBC，采用热反应合成：，均苯四甲酸二酐与半胱胺盐酸盐的摩尔比为4.8，反应后加入4A分子，得到TMBC。分子筛１．５ g，４ ５℃反应７ h，经红外光谱、质谱、１Ｈ NMR 表征，确定化合物结构，在此条件下，产物收率为７５。

P. 66.2～67.5 ℃，产品纯度为97.76%，试验具有绝对可靠性。 （3）室温下 对 Cu2+、Zn2+、H92+、cd2+、Pb2+、cd+、Ni2+ 重金属离子有捕获效果，当摩尔比（捕获剂量与重金属量之比）为 4.5 左右时，Cu2+ 和 H92+ 的去除率均在 99.5% 左右，对 Ni2+ 的去除率也达到 99.5%。 Zn2+、Cd2+、Pb2+的去除率均在99.5％以上。（４）室温下，新型ＴＭＢＴＣＡ对Ｃf＋、Ｃd２＋、Ｐb２＋、Ａg＋重代谢离子均有捕集作用，当进料分子速率大于２．５时，Ｃｕ２＋、Ｐb２＋、Ａg＋的去除率达９９．５％。反应生成的含Ｃｕ２＋、Ｐb２＋、Ａg＋废水溶液可检测国家标准规定的Ｃｕ２＋、Ｐb２＋、Ａg＋的去除率达９９．５％。

（５）重金属捕获剂 ＮＢＭＩＰＡ和 ＴＭＢＴＣＡ与原子的孤电子保持率分别为 ０．０５和 ０．０５， 关键词：重金属捕获剂，重金属离子、合成、去除率 III

摘要。......II 1 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． １ 1. 1. 重金属废水的来源及危害…………………………………………………………………… 2 1.1.1 重金属废水的来源……………………………………………………………… 2 1.1.2 重金属废水的危害……………………………………………………………… 2 1.2 重金属废水的处理方法………​​………………………………………………… 3 1.2.1 中和沉淀法………………………………………………………………… 4 1.2.2 硫化物沉淀法………………………………………………………………… 4 1.2.3 氧化还原法………………………………………………………………… 4 1.2.4 电解法…………………………………………………………………………… 4 1.2.5 吸附法………………………………………………………………………… 5 1.2.

1.6 膜分离技术……………………………………………………………………………… ５ 1.2.7 离子交换处理法…………………………………………………………………… ５ 1.2.8 生物处理技术………………………………………………………………………… ５ 1.3 国内外重金属清除剂研究概况、水平及趋势…………………………………… ６ 1.3. 1 DTC 类重金属清除剂研究进展…………………………………………………… ６ 1.3.2 黄药类重金属清除剂研究进展……………………………………………… ７ 1.3.3 TMT 类重金属清除剂研究进展………………………………………… ７ 1.3.4 天然高分子重金属清除剂研究进展…………………………………………… ７ 1.3.5 硫化物无机盐重金属清除剂研究进展………………………………………… ８ 1.4 本研究项目的背景、意义及主要思路………………………………………………… ９ 1.4.1 本研究项目的背景与意义………………………………………………… ９ 1.4.2 本研究项目的目的和主要研究内容……………………………………… ９ 2 重金属清除剂 的合成及应用性能研究………………………………… １０ 2.1 引言…………………………………………………………………………………………………… １０ 2.2 实验试剂与仪器…………………………………………１ １２.

２．１ 实验所需试剂………………………………………………………………………………………… １１ ２．２．２ 实验所需仪器………………………………………………………………………… １ ２．３ 实验步骤……………………………………………………………………………… １ ３２．３．1 的合成………………………………………………………………………… １ ３２．３．2 性能评价…………………………………………………………………… １４ ＩＶ

硕士学位论文新型重金属清除剂的制备及应用性能2.4 结果与讨论………………………………………………………………． 2.4.1 合成影响因素研究…………………………………………………………………… １４ 2.4.2 产品结构表征……………………………………………………………………………… １７ 2.4.3 对重金属离子捕获性能研究…………………………………………… １９ 2.4.4 对重金属离子去除机理研究…………………………………………… ２８ 2.5 本章小结………………………………………………………………………………… ３０ 3 重金属清除剂 的合成及应用性能…………………………………………………… ３５ 3.3.1 引言…………………………………………………………………………………… 3 3.2 实验试剂与仪器……………………………………………………………… 32 3.2.1 实验所需试剂…………………………………………………………………… 32 3.2.2 实验所需仪器…………………………………………………………………… 32 3.3 实验步骤…………………………………………………………………………33 3.3.1 的合成…………………………………………………………33 3.3.2 性能评价…………………………………………………………34 3.4 结果与讨论……………………………………………………………………34 3.4.1 影响 合成的因素研究…………………………………………34 3.4.2 的结构表征………………………………………………37 ３.

４т３ 对重金属离子的捕获性能…………………………………………………… ４８ 3.4.4 重金属清除剂 对重金属离子的去除机理…………………… ４２ 3.5 本章小结……………………………………………………………………………… ４５ 4 结论与展望……………………………………………………………………………… ４６ 4.1 结论………………………………………………………………………………………… ４６ 4.2 展望………………………………………………………………………………………… ４６ 致谢…………………………………………………………………………………… ４７ 参考文献…………………………………………………………………………………… ４８ 附录………………………………………………………………………………………… ４９ ……………………………………………………………………………………………………………………． ． S3 V

硕士论文 新型重金属捕获剂的制备及应用性能 1引言 水是自然界和人类生存发展不可缺少的物质，随着社会经济的快速发展，人类带来的环境污染日益严重，特别是水环境污染中重金属离子造成的污染十分严重[12]。另外，一般类型的污染可以通过食物链的循环和生物降解而被减弱或消除，但重金属污染很难进行生态自净。近年来，我国发生了多起严重的重金属污染事件[3]。2012年1月，广西龙江发生镉污染事件，柳州市144万人的饮用水安全受到严重威胁。随着《重金属污染综合防治“十二五”规划》的实施，我国对重金属检测监测仪器的市场需求将大幅增加。水是重金属污染的重要载体。 很多企业的废水中都含有重金属，比如电力、冶金、电池等行业，这些都是环境监测关注的重要问题之一。关于废水排放，我国重金属污染问题已经成为当今环境保护的重要研究课题[4-5]。因此，能否研发出一种方便有效的处理重金属废水的技术迫在眉睫，也是对我们人类环境保护事业的一次重大考验。2011年，国务院正式批准了我国第一个“十二五”专项规划——《“十二五”重金属污染综合防治规划》（以下简称《规划》），其中首次提出，今后对重金属污染防治将实行总量控制。

由于重金属污染的区域性非常明显，总量控制指标分为重点区域和非重点区域。《规划》明确规定，到2015年，重点重金属区域重点重金属污染物排放量比2007年下降15%，非重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平。重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平。据介绍，国家实行总量控制的主要重金属有五种，分别是铅、汞、镉、铬和类金属砷。环保部部长周生贤强调，重金属污染防治的五个重点行业是采矿业、铅酸电池业、冶炼业、皮革及其制品业、化工原料及其晶体制造业。未来五年，中央财政对重金属污染防治的投入将增加数百亿元。 2011年4月13日，江苏省政府在南京召开全省重金属污染防治工作会议，部署“十二五”重金属污染防治工作和2011年全省环境保护专项行动。副省长徐明指出，我省污染物排放总量过大，产业结构不合理，环境违法行为严重，基础工作比较薄弱，重金属污染防治任务特别重。 各级各有关部门要进一步提高思想认识，切实增强责任感和紧迫感，深入开展整治违法排污企业专项行动，以汞、铅、铬、镉、类金属砷为重点控制污染物，重点整治金属表面处理及热处理加工、电镀化学品、含铅电池、有色金属冶炼、电子元件制造等五大重点防治行业和33个重点防治区域、358家熏蒸防治企业，以铅、汞、镉、铬、类金属砷为重点控制污染物，保障人民群众身体健康和环境保护。 因此基于这一点，应重点加强对汞、铅、铬、镉、砷等重金属污染物的捕获和处理效率研究，同时按照国家《方案》的要求，到2015年，重点防控区域重金属污染物排放量比2007年减少15%，全省重金属污染得到有效控制。