一種重金屬捕集劑以及去除水溶液中的重金屬的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種重金屬捕集劑，包括至少一種硫化物以及至少一種不含羧基的多氨基化合物，可用于捕集水溶液中的重金屬，例如銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、銻或砷其中之一或其混合。
【專利說(shuō)明】
一種重金屬捕集劑以及去除水溶液中的重金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種重金屬捕集劑（scavenger)，且特別是一種用于去除水溶液中 的重金屬的重金屬捕集劑，以及一種利用此重金屬捕集劑去除水溶液中的重金屬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種工業(yè)，例如塑膠制造、金屬電鍍、金屬修整和半導(dǎo)體制造，皆會(huì)產(chǎn)生大量的工 業(yè)廢水。這些工業(yè)廢水通常含有大量的重金屬，例如銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、銻或砷 等。由于重金屬對(duì)人體和水中生物有害，世界各國(guó)對(duì)于工業(yè)廢水中的重金屬含量有嚴(yán)格的 規(guī)范。隨著環(huán)保意識(shí)的抬頭，各國(guó)對(duì)于重金屬含量的規(guī)范越趨嚴(yán)格。因此，業(yè)者無(wú)不傾力研 發(fā)低成本高效率的廢水處理系統(tǒng)，以使所排放的廢水符合越來(lái)越嚴(yán)格的重金屬含量規(guī)范。
[0003] 習(xí)知另一種去除廢水中的重金屬的方法，是先在廢水中添加堿金屬的硫化物以形 成金屬硫化物，然后再添加凝聚劑或過(guò)濾助劑以破壞溶液膠體粒子，加速金屬硫化物的聚 集和沉淀。
[0004] 然而，由于凝聚劑或過(guò)濾助劑都是由含陰離子團(tuán)或含陽(yáng)離子團(tuán)的高分子所構(gòu)成， 其雖可加速金屬硫化物的凝聚或沉淀，但所產(chǎn)生的大量含金屬硫化物的泥漿，必須再以固 液分離機(jī)脫水，使重金屬硫化物自廢水中分離，增加廢水處理的制程復(fù)雜度以及處理成本。
[0005] 有鑒于此，一種新穎的重金屬捕集劑以及利用此重金屬捕集劑以去除水溶液中的 重金屬的方法乃業(yè)界所殷切期盼的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種重金屬捕集劑，包括至少一種硫化物以及至少一種不含 羧基的多氨基化合物，可用于捕集水溶液中的重金屬，例如銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、 銻或砷等重金屬其中之一或其混合。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提供一種去除水溶液中的重金屬的方法，其步驟包括:提供 一含重金屬的水溶液;添加至少一硫化物至該水溶液中；添加至少一種不含羧基的多氨基 化合物至該水溶液中；靜置使該硫化物、該不含羧基的多氨基化合物與該重金屬形成沉淀 物；以及將該沉淀物自該水溶液中分離。其中，根據(jù)本發(fā)明的上述去除水溶液中的重金屬的 方法，硫化物以及不含羧基的多氨基化合物，可同時(shí)或先、后加入含重金屬的水溶液中，不 影響其去除重金屬的效率。
[0008] 在一些實(shí)施例中，上述硫化物與該不含羧基的多氨基化合物的重量比為0.8:1~ 40:1，而增加不含羧基的多氨基化合物的添加量可提高重金屬去除率，所以較佳的硫化物 與該不含羧基的多氨基化合物的重量比為0.8:1~20:1，更佳的硫化物與該不含羧基的多 氨基化合物的重量比則為〇. 8:1~10:1。
[0009] 在一些實(shí)施例中，上述硫化物例如可包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉、多 硫化鈉其中之一或其混合物或其他硫化物。在一些實(shí)施例中，上述不含羧基的多氨基化合 物包括至少一種不含羧基的二氨基化合物。
[0010] 在一些實(shí)施例中，上述不含羧基的二氨基化合物，例如3-二乙胺基丙胺（3-di ethyl-amino-propyl-amine，DEAPA)、3-二甲氨基丙胺（3-dime thy 1-amino-propyl-amine，DMAPA)、乙二胺（ethylenediamine)、1，3-丙二胺（1，3-diaminopropane)、N_(2_氨基 乙基）乙醇胺（N-(2_Aminoethyl)ethanolamine)或四甲基Z:K(Tetra_ methylethylenediamine，TMEDA)等。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下將以實(shí)施例1~7以及比較例1~7分別說(shuō)明使用本發(fā)明所揭示的重金屬捕集 劑及使用習(xí)知技術(shù)，以去除水溶液中的銅離子。實(shí)施例1~7以及比較例1~7的重金屬捕集 劑成分，整理于表一。
[0012] 實(shí)施例1~7以及比較例1~7的銅去除率的評(píng)估方式，主要是在銅離子濃度為 42ppm的水溶液500毫升中分別添加0.3毫升實(shí)施例1~7以及比較例1~7的重金屬捕集劑， 接著以轉(zhuǎn)速500rpm攪拌30分鐘后，靜置一小時(shí)。然后分別抽取實(shí)施例1~7和比較例1~7的 上層液，以ICP-MASS分析上層液的銅含量，并依式(1):
[0014] 計(jì)算銅離子去除率。上層液霧度的評(píng)估方式，主要是取上層液10ml裝入潔凈的 20ml透明玻璃瓶中，并以純水做為參考對(duì)象(霧度為0)，然后將樣品以霧度計(jì)NDH-5000進(jìn)行 分析，而得到霧度分析結(jié)果。實(shí)施例1~7和比較例1~7的分析結(jié)果列于表二中。
[0015] 此外，實(shí)施例1~7中的硫氫化鈉以及不含羧基的多氨基化合物，可同時(shí)或先、后加 入含銅離子的水溶液中，不影響其去除銅離子的效率。
[0016] 但是本發(fā)明的重金屬捕集劑并不局限于僅能用以去除水溶液中的銅離子，其他例 如鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、銻或砷等常見(jiàn)的重金屬也可利用本發(fā)明所揭示的重金屬捕 集劑去除之。
[0017] 此外，各實(shí)施例的重金屬捕集劑中的硫化物雖使用硫氫化鈉作為例示，但是本發(fā) 明所揭示的重金屬捕集劑中的硫化物，包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉、多硫化鈉 其中之一或其混合物或其他硫化物等，仍在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
[0018] 此外，各實(shí)施例的重金屬捕集劑中的不含羧基的多氨基化合物包括3-二乙胺基丙 胺（3-diethyl-amin〇-propyl-amine，DEAPA)、1，3-丙二胺（1，3-diaminopropane)、N-(2_氨 基乙基）乙醇胺（N-(2_Aminoethyl)ethanolamine)或四甲基乙二胺 (Tetramethylethylenediamine，TMEDA)等，惟上述不含羧基的多氨基化合物僅用于例示說(shuō) 明，而非局限于上述不含羧基的多氨基化合物，其他的不含羧基的多氨基化合物例如3-二 甲氨基丙胺（3 -dimethyl-amin〇-propy 1-amine，DMAPA)、乙二胺（ethylenediamine)等仍在 本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
[0019] 實(shí)施例1~7及比較例1~7中各重金屬捕集劑的成份及其重量百分比整理于表一， 而各實(shí)施例及各比較例的重金屬捕集劑加入含銅離子水溶液后，攪拌再靜置后的上層液之 殘留銅離子濃度、依式(1)所計(jì)算出來(lái)的銅離子去除率和上層液的霧度，則整理于表二。

[0022]如表一所示，實(shí)施例1~7以及比較例1~7的重金屬捕集劑中的硫氫化鈉的重量百 分比均相同，其差別僅在于實(shí)施例1~7添加如表一所示的不含羧基的多氨基化合物，且硫 氫化鈉相對(duì)于不含羧基的多氨基化合物的重量百分比的比例介于0.8:1~40:1不等；比較 例1無(wú)添加胺類化合物，而比較例2~7則添加如表一所示的單胺或含羧基的多氨基化合物。 [0023]如表二所示，實(shí)施例1~7的銅離子去除率均大于70%，且實(shí)施例2~7的銅離子去 除率更高于96% ;相對(duì)地，比較例1~7，其銅離子去除率僅介于21.4%~33.3%。
[0024] 此外，如表二所示，使用實(shí)施例1~7的金屬捕集劑去除水溶液中的銅離子，其不僅 銅離子去除率高，且上層液的霧度均低于34Haze%，且實(shí)施例3~7的霧度更低于lOHaze%， 顯示添加實(shí)施例1~7重金屬捕集劑的含重金屬溶液，經(jīng)靜置后可直接產(chǎn)生沉淀，不需添加 有機(jī)高分子絮凝劑，因此可大幅減少金屬污泥量的產(chǎn)生。相對(duì)地，使用比較例1~7的重金屬 捕集劑去除水溶液中的銅離子，其不僅銅離子去除率低，且上層液的霧度均高于63Haze%， 顯示使用比較例1~7的重金屬捕集劑所產(chǎn)生的金屬污泥沉淀效率差，還需要添加絮凝劑才 能使金屬污泥沉降，不僅產(chǎn)生更大量的金屬污泥，也增加很多去除水溶液中重金屬的成本。
[0025] 雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù) 領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可更動(dòng)與組合上述各種實(shí)施 例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種重金屬捕集劑，包括至少一種硫化物以及至少一種不含羧基的多氨基化合物。2. 如權(quán)利要求1所述的重金屬捕集劑，該硫化物與該不含羧基的多氨基化合物的重量 比為 0.8:1 ~40:1。3. 如權(quán)利要求1所述的重金屬捕集劑，該硫化物包括無(wú)機(jī)硫化物。4. 如權(quán)利要求3所述的重金屬捕集劑，該無(wú)機(jī)硫化物包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫 氫化鈉或多硫化鈉。5. 如權(quán)利要求1所述的重金屬捕集劑，其中該重金屬包括銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、 錫、銻或砷。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的重金屬捕集劑，該不含羧基的多氨基化合物包括至 少一種不含羧基的二氨基化合物。7. 如權(quán)利要求6所述的重金屬捕集劑，該不含羧基的二氨基化合物包括3-二乙氨基丙 胺(DEAPA)、3-二甲氨基丙胺(DMAPA)、乙二胺、l，3-丙二胺、N-(2-氨基乙基）乙醇胺或四甲 基乙二胺（TMEDA)。8. -種去除水溶液中的重金屬的方法，其步驟包括： 提供含重金屬的水溶液； 添加至少一種硫化物至該水溶液中； 添加至少一種不含羧基的多氨基化合物至該水溶液中，該硫化物與該不含羧基的多氨 基化合物的重量比為〇. 8:1~40:1; 靜置使該硫化物、該不含羧基的多氨基化合物與該重金屬形成沉淀物；以及 將該沉淀物自該水溶液中分離。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，該硫化物包括無(wú)機(jī)硫化物。10. 如權(quán)利要求8所述的方法，該無(wú)機(jī)硫化物包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉 或多硫化鈉。11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中該重金屬包括銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、銻或 砷。12. 如權(quán)利要求8所述的方法，該不含羧基的多氨基化合物包括3-二乙氨基丙胺 (DEAPA)、3-二甲氨基丙胺(DMAPA)、乙二胺、1，3_丙二胺、N-(2-氨基乙基）乙醇胺或四甲基 乙二胺（TMEDA)。
【文檔編號(hào)】C02F1/62GK105883998SQ201610085508
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日
【發(fā)明人】吳光耀
【申請(qǐng)人】達(dá)興材料股份有限公司