重金属捕集剂DTC(TBA)的制备及处理含铜废水的研究

重金属捕集剂DTC(TBA)的制备及处理含铜废水的研究

概括：

随着印刷电路板（PCB）行业的不断发展，印刷电路板废水造成的水污染问题也愈加严重。铜离子及络合铜离子是印刷电路板废水中的特征污染物，为此研究和开发去除水中铜离子及络合铜离子的技术迫在眉睫。其中利用二硫代氨基甲酸（DTC）重金属清除剂与废水中的铜螯合后沉淀是去除废水中铜的主要方法之一。目前，螯合沉淀法去除废水中铜离子及络合铜离子的研究主要集中在二硫代氨基甲酸（DTC）重金属清除剂及使用条件优化方面。本文以无机胺水合肼替代传统有机胺制备重金属清除剂四硫代氨基甲酸DTC(TBA)，并探讨了DTC(TBA)去除水中游离铜、酸性络合铜和碱性络合铜的效果、主要影响因素及去除机理。采用混合反应法制备重金属清除剂DTC(TBA)，重点研究了水合肼与二硫化碳的摩尔比、有机溶剂用量、反应温度、反应时间对DTC(TBA)产率的影响。结果表明，最佳合成条件为：水合肼与二硫化碳的摩尔比为1.13:1，有机溶剂（乙二醇与丙酮的混合溶剂，体积比为2:1）与二硫化碳的体积比为1:2，反应温度为30~40℃，反应时间为2h。在最佳合成条件下，二硫化碳的转化率为87%。

利用紫外光谱、红外光谱、元素分析等对产物进行表征分析，证实了DTC（TBA）分子中含有二硫代氨基甲酸基团，DTC（TBA）的分子式为，分子结构为DTC（TBA）不溶于有机溶剂，可溶于蒸馏水，20℃时DTC（TBA）的溶解度为10.2g/100g（水），熔点为131℃。用DTC（TBA）处理Cu~（2+）浓度为100mg/L游离Cu~（2+）、Cu-EDTA及铜氨络合离子的模拟废水，研究了DTC（TBA）投加量、pH值、反应时间、絮凝剂种类及投加量对Cu~（2+）去除率的影响。结果表明:当pH值在3～5之间,DTC(TBA)投加量为1:1,反应时间大于3 min,阴离子型PAM投加量为2～6 mg/L时,此条件下残余Cu~(2+)浓度小于0.5 mg/L,且阴离子型PAM对Cu-DTC(TBA)的絮凝性能优于PAC和非离子型PAM。处理高浓度Cu~(2+)及Cu-EDTA时,适当增加DTC(TBA)投加量,也能达到残余Cu~(2+)浓度在0.5 mg/L以下的效果。处理高浓度铜氨复杂废水时,先投加DTC(TBA)再调节pH值的方法比先调节pH值再投加DTC(TBA)更经济。

DTC(TBA)与Cu~(2+)的化学计量关系符合摩尔比1:1的反应。DTC(TBA)与Cu~(2+)的反应主要集中在DTC(TBA)的硫原子上，硫原子利用其孤对电子与Cu~(2+)形成配位键，从而形成Cu-DTC(TBA)沉淀；DTC(TBA)通过置换反应去除络合铜溶液中的Cu~(2+)，但对络合剂无去除作用，络合剂残留在水中，仍需后期处理。Cu-DTC(TBA)在酸性环境下稳定性好，但在碱性条件下生成可溶于水的螯合铜盐。DTC(TBA)处理实际印刷电路板含铜废水时，除对Cu~(2+)有较好的去除率外，对废水中的COD也有一定的去除率。

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