一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑及其制備方法技術

本發明專利技術屬廢水處理技術領域，具體為一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑及其制備方法。本發明專利技術以水和揮發性非水溶劑為混合溶劑，將環硫氯丙烷單體作為交聯劑引入到水性聚氨酯分散體涂料中，最后進行涂膜和固化處理，而制得含巰基水性聚氨酯吸附劑。本發明專利技術方法工藝簡便、生產效率高、產品質量高、成本低廉。所制備的吸附劑組成可控，尺寸在５０～２５０ｎｍ之間，比表面積大，對汞離子的吸收能力強，吸收速度快；具有優異的高濃度汞離子吸附性能，和優異的痕量汞離子吸附性能，并且力學機械性能良好，多次使用后其破損率低于０．５％，可應用于濃度范圍更廣泛的含汞、鉛、鎘等重金屬工業污水的處理。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬廢水處理
，具體涉及一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑及其制備方法。
技術介紹
汞在造紙、涂料、化妝品、防腐劑、溫度計、壓力表、熒光燈和電池等工業領域中的 應用越來越廣泛，同時，汞也會帶來一種嚴重的環境污染問題。在所有工業重金屬污水排 放中，汞是對環境影響最大的一種污染物質。據估計，全球每年自然界、人為和海洋噴射 等新增加的汞污染高達5500噸，因此含汞廢水的處理，直接關系到人類的身心健康。如 何高效的處理汞，成為了人類面臨的極為重要的難題。傳統的含汞廢水的處理方法主要有化學沉淀法、金屬還原法、吸附法、離子交換法、 膜分離法、微生物法等。化學沉淀法是應用較普遍的一種含汞廢水的處理方法，該法具有工藝簡單、操作方便、 經濟實用等優點。常見的沉淀劑為石灰、硫化物、聚合硫酸鐵、碳酸鹽，以及它們的混合 物。化學沉淀法易于快速去除大量的汞金屬離子，但由于受沉淀劑和環境條件的影響，出 水濃度往往達不到排放要求，因此還需進一步處理，產生的沉淀物必須很好的處理處置， 否則會造成二次污染。離子交換法處理含汞廢水，凈化程度高，無二次污染，但該法受廢水中雜質的影響以 及交換劑品種、產量和成本的限制。電滲析是膜分離技術的一種，它是在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子 交換膜的選擇性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現溶液的淡化、濃縮、精制或純化的目的。處理含汞廢水的其它膜技術還有反滲透法、液膜法、超濾等。但是膜在處理廢水時選擇性比較高，不同的廢水必須研究與之相匹配的膜，廢水的成分也必須比較穩定才 行，膜組件的設計也是一個難題，膜法處理廢水的投資也比較高，這些都影響了膜的應用。 吸附法是利用多孔性的固體物質，使水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而除去的方法。可用于處理含汞廢水的吸附劑有活性炭、風化煤、磺化煤、高爐礦渣、沸石、 殼聚糖、硅藻土、改良纖維、活性氧化鋁、蛋殼等。這些吸附劑處理含滎廢水的機理不盡 相同，有的是物理吸附占主導，有的是化學吸附占主導，有的吸附劑既起吸附作用，又起絮凝作用。吸附法具有去除率高、設備相對簡單等特點。吸附劑處理含汞廢水的控制條件 比較多，如吸附劑的粒度、吸附劑的添加量、廢水的成分、廢水的含鉻濃度、pH值、吸附 時間等。因此，仍然需要開發高效、成本低廉和使用方便的新型吸附劑材料體系及其制備 技術。基于上述原因，吸附法對于處理含汞廢水效果良好。關鍵是制備出工作容量大、制備 工藝簡單、無二次污染、環境協調性優越、性能價格比高、利于回收的吸附劑，從而提供 控制和防治含有高濃度或微痕量汞離子濃度污染的新工藝和新技術。目前國內外還沒有關于一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑的制備方法的公開文獻報道和專利申請。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種工作容量大、制備工藝簡單、 無二次污染、利于回收的除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑及其制備方法。本專利技術將環硫氯丙垸單體作為交聯劑引入到水性聚氨酯分散體涂料中，再將之均勻涂 覆于基體表面制備一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑。由于該含巰基水性聚氨酯吸附劑 中帶有的大量功能性基團如巰基、聚硫醚、氨基以及酰胺基等所產生的對汞重金屬離子的 多重吸附作用，從而對含高濃度汞離子或微痕量汞離子的廢水，產生極強的吸附效果，達 到凈化水體的目的。本專利技術的制備方法具有簡單工藝方便、無污染、環境友好、涂膜質量 高、投入產出比高、成本低廉和應用前景廣泛等優點，本專利技術提出的除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑，由下述方法制備獲得以水和揮發性 非水溶劑為混合溶劑，將環硫氯丙垸單體作為交聯劑引入到水性聚氨酯分散體涂料中，最 后進行涂膜和成型處理，制得一種含巰基水性聚氨酯吸附劑。本專利技術提出的一種含巰基水性聚氨酯吸附劑的制備方法，具體步驟如下(1)將二異氰酸酯、聚酯多元醇、2， 2' -二羥甲基丙酸、催化劑以及有機溶劑以100: 300 400: 10 50: 0.05 5: 300 500的重量比例混合均勻，升溫反應一定時間，使反 應趨于完成，即得以異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物。將上述異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物、 擴鏈劑、催化劑以及有機溶劑，按100: 1 50: 0.5 2: 50 200的重量比例攪拌混合均 勻，溫度控制在58 65。C，反應持續4 12小時，溫度降低至45 55。C，再加入0. 5 5g 三乙胺，反應15 60分鐘。量取50 300mL去離子水，緩慢滴加入到上述混合物中，保 持整個滴加時間為30 60分鐘，溫度為45 50'C。滴加完畢后，溫度為30 38°C，再繼 續反應15 45分鐘，真空抽濾除去有機溶劑后，得到一種水性聚氨酯分散體涂料，固含量為25 55%。(2) 采用20-200 mL水和20-200 mL揮發性非水溶劑為混合溶劑，其中水揮發性非 水溶劑=1: 0.5~5 (體積比)。稱取50 150g上述水性聚氨酯分散體涂料，用20 200mL 水-揮發性非水溶劑混合溶劑浸泡2 24小時，加入5~50 g環硫氯丙烷，其中環硫氯丙烷 濃度保持在5~15%。 45~90 。C下反應2 12小時，然后加入2%氫氧化鈉溶液調節pH值至 10~14，再繼續反應6 36小時，最后制得含巰基水性聚氨酯涂料，固含量為25 55%，聚 氨酯涂料中巰基的含量在1.15X 10—4 6.0X 10'3mmol/g。(3) 將上述含巰基水性聚氨酯涂料均勻涂于基體表面，進行熱固化處理或UV固化處理， 即制備得到除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑。最后進行汞吸附性能測試。本專利技術提出的除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑的制備方法中，所說的二異氰酸酯，可以是是芳香族二異氰酸酯，如甲苯-2,4-二異氰酸酯、甲苯-2,6-二異氰酸酯、4,4，-二苯基甲烷二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、乙苯二異氰酸酯、4，6-二甲苯二異氰酸酯、3,3，-二甲基聯苯4,4'-二異氰酸酯或3，3'-二甲基-4，4'-二苯基甲烷二異氰酸酯，或者脂肪族二異氰酸酯，如己二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、環己基二異氰酸酯、4,4'-二環己基甲垸二異氰酸酯或異佛兒酮二異氰酸酯等。所說的聚酯多元醇，可以是己二酸聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、聚己內酯多元醇、高分子量聚酯多元醇、帶側基的特種聚酯多元醇或聚碳酸酯二元醇等；所說的催化劑，可以是二丁基錫二月桂酸酯、辛酸亞錫、N—甲基嗎啉或者三亞乙基二胺，用量為O. 1% — 2%重量；所說的有機溶劑，可以是丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺等。所述的擴鏈劑，采用二元胺或者二元醇，可以是乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺、己二胺等，可以是乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1， 4-丁二醇、新戊二醇、1， 2-戊二醇、1，5-戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、3-氯-l,2-丙二醇或癸二醇等。所說的揮發性非水溶劑，采用低沸點、高極性的有機溶劑，可以是乙醇、四氫呋喃、二氧六環或乙腈，或其中幾種的混合物。 本專利技術提出的除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑的制備方法中，所述基體包括無機和有機基體，無機基體包括多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂、硅膠、玻璃纖維布、A1A多孔陶瓷、Al203微濾或超濾膜等，有機基體包括聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種除汞用含巰基水性聚氨酯吸附劑，其特征在于由下述方法制備獲得：以水和揮發性非水溶劑為混合溶劑，將環硫氯丙烷單體作為交聯劑引入到水性聚氨酯分散體涂料中，最后進行涂膜和固化處理，制得一種含巰基水性聚氨酯吸附劑。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊正龍，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]