二硫代胺基甲酸盐类重金属捕捉剂(DTC)衍生物作为重金属捕集剂的研究是在20世纪中叶,其基本合成方法就是将-CS2Na基团接枝到高分子链的胺基上。其分子中氮原子和硫原子位置的不同、取代基团种类的不同(烷基或芳香基)、其它杂原子的存在和取代基的位置不同都会影响对重金属的捕集效果。
DTC类衍生物为高分子物质,含有大量的极性基(极性基中的硫原子半径较大、带负电,且易于极化变形而产生负电场),它能捕捉阳离子并趋向成键而生成难溶的氨基二硫代甲酸盐(TDC盐)。生成的DTC盐有部分是离子键或强极性键(如DTC-Ag),大多数是配价键(如DTC-Cu、DTC-Zn、DTC-Fe)。同一金属离子螫合的配价基极可能来自不同的DTC分子,这样生成的TDC盐的分子会是高交联的、立体结构的,原DTC鳌合物的相对分子质量为(10~15)×104 ,而生成的难溶螫合盐的分子量可达数百万甚至上千万,故此种金属盐一旦在水中生成,便有很好的絮凝沉析效果。螫合沉淀法利用了螯合剂在常温下能与废水中Hg 、Cd 、Cu 、Pb 、Mn 、Ni 、Zn 、Cr3+等多种重金属离子迅速反应的特点,生成不溶于水的螫合盐并能生成较大的矾花,从而达到捕集去除重金属离子的目的。若加入少量有机或(和)无机絮凝剂则可取得极优异的沉降效果。
决定重金属捕捉剂性能的关键在于两方面:高分子上能够生成足够的鳌合基团、要达到一定的分子量及构建一定的线型或支化结构。
首先,高分子中要有足够的鳌合基团才是有益和实用的。要取得足够多的螯合基团就要保证高分子链上有足够多的叔胺以利于将更多的硫接枝上去。所以其关键在于构建一个叔胺比例尽可能高的高分子链,也就是要在不影响性能的条件下尽可能降低分子链中其他单元比如碳的比例。
分子量的大小影响最终的沉降效果。分子量小,生成的沉淀细小,沉淀效果差;分子量大,生成的
沉淀絮体粗大,沉降性能好。
影响鳌合沉淀的效果还与高分子的亲水性与疏水性有关,高分子的亲水性和疏水性决定了其与重金属鳌合后从水中沉析出来的难易程度,亲水性太强,与重金属鳌合后沉析出来的难度加大,特别是当螯合剂加药量过大后,每个大分子中鳌合的重金属离子数量较少,沉淀效果会变差。一般的DTC类衍生物亲水性都较强,因此,一定程度增加高分子螯合剂的疏水性是提高其性能的另一个关键。
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