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水溶性硫脲醛(WTF)重金属捕集剂的合成及应用

郭宇鹏  
【摘要】:我国的重金属污染问题十分严重,已经威胁到了人们的生活健康。在常用的重金属治理方法中,使用药剂固化/稳定化重金属具有治理周期短且成本较低的优势。含硫脲官能团的高分子是一种优秀的稳定化药剂,其对重金属离子具有非常好的螯合能力,但目前所合成的捕集剂均为不溶于水的有机高分子固体,只能应用于对水体中重金属污染的治理。开发一种具有水溶性的含硫脲的重金属捕集剂具有非常广阔的应用前景水溶性硫脲醛重金属捕集剂的合成需要进行两步反应(羟甲基化反应和缩聚反应)。本文针对WTF重金属捕集剂的反应合成条件,对水体和焚烧飞灰中重金属的去除效率以及游离甲醛的去除进行了研究。通过分析WTF重金属捕集剂的元素含量和红外光谱图,推断出其可能的分子结构。实验结果显示,WTF重金属捕集剂的最佳合成条件如下:首先,甲醛与硫脲的摩尔比为2.5:1,三聚氰胺与硫脲的摩尔比为0.02:1;其次,羟甲基化阶段应该在pH=7.5-8.0,60℃的条件下反应30min;缩聚反应阶段在pH=4.5-5.0,80℃的条件下反应;此外,缩聚反应的终点采用浊度滴定法进行判断。当三聚氰胺添加量为捕集剂的7%时,能够有效的将WTF重金属捕集剂中的游离甲醛含量从8.5%降低至2%。实验结果显示,WTF重金属捕集剂在加入量为废水质量的2%时,能够将废水中镉离子浓度从10mg/L降低值1mg/L,在国家规定标准限值以下。毒性浸出实验显示,WTF重金属捕集剂的加入量为焚烧飞灰质量的3%时,对Cr、Pb和Cd的稳定率达到96.5%、92.0%和85.8%。三种重金属的浸出浓度降至0.08mg/L、2.44mg/L和0.23mg/L。浸出毒性低于国家规定标准限值。


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