專利名稱：一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法。
背景技術(shù)：
面對我國環(huán)境保護現(xiàn)狀及國際綠色堡壘所帶來的壓力，在我國開展油田環(huán)境保護技術(shù)的開發(fā)和研究，解決困擾我國社會和經(jīng)濟發(fā)展中的重大環(huán)境保護問題顯得非常緊迫。石油天然氣企業(yè)在油氣勘探開發(fā)過程中，大量采用鉆井等油氣井投產(chǎn)和增產(chǎn)等措施，產(chǎn)生了大量的鉆井污水，鉆井時每口井產(chǎn)生鉆井污水400 500m3，廢鉆井液500 700m3。目前解決污水的污染問題已成為各工業(yè)部門環(huán)境保護的重要研究課題之一。鉆井污水是鉆井泥漿高倍稀釋的混合物，其成分復(fù)雜，含有鉆井泥漿中的各種組分，如粘土、有機聚合物、油類、無機鹽、鉆屑、鉆井泥漿添加劑等。鉆井污水中的環(huán)境污染物質(zhì)負荷極高，懸浮物含量常在2000mg/L以上，有時甚至在5000mg/L以上。這些由鉆井液中帶入的懸浮物呈膠體狀，加上鉆井液的護膠作用，使其成為特殊的穩(wěn)定體系，在水體中長時間不能下沉， 導(dǎo)致水體生態(tài)的嚴(yán)重破壞且影響水的使用；COD超標(biāo)幾十到幾百倍，排入水體將造成嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，水發(fā)黑發(fā)臭，根本不能使用；油類物質(zhì)的含量從幾十mg/L到幾萬mg/L不等，排放環(huán)境后將造成環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重下降；另外，由于各種泥漿添加劑的帶入，或由鉆屑和地層礦物引入，鉆井污水中含有多種危害性物質(zhì)如鹽及一些重金屬元素(如Pb、Cu、Cd、Hg、Ni、 Ba和Cr等)，對生物有很強的毒害作用。其它工業(yè)部門也有大量廢水排出，這些廢水中往往含有各種重金屬離子。例如在紡織工業(yè)廢水中含有大量Cu離子，在電鍍廠廢水中含有Cr離子，在電解制堿廠廢水中含有 Hg離子，在煉鋼煉鐵廠廢水中含有!^e離子…等。目前含重金屬的危險廢物除了含鐵、鐵等以提煉回收為主外，其余的大都以圍隔存放處置為主。這些廢棄物在環(huán)境條件作用下發(fā)生化學(xué)變化，再經(jīng)雨水或地面水的沖刷也會進入水體。重金屬是環(huán)境中一類具有潛在危害的污染物，它不能被環(huán)境中的微生物分解，相反地，生物體如魚類可以富有重金屬，使重金屬在環(huán)境中積累，甚至某些重金屬在微生物的作用下還可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的有機化合物。重金屬污染的可怕還在于其危害的長期性， 重金屬在環(huán)境中積累的初期，不易為人們察覺；與氰化物、一般有機物的自凈作用相反，重金屬污染物無法通過降解作用自凈，但可以通過生物食物鏈富集。在這一過程中，難分解易殘留的重金屬若通過食物進入人體內(nèi)，能在人體的某一部位積累，使人慢性中毒，難以醫(yī)治，極大地危害著人體健康和環(huán)境安全。此外工業(yè)廢水中貴重金屬若不能回收利用，又造成經(jīng)濟損失和資源浪費。所以對含有重金屬廢水的治理已迫在眉睫。廢水中重金屬離子污染對人類和其他生命的形成構(gòu)成了巨大的威脅。如發(fā)生在日本的由Hg污染引起的“水誤病”和由Cd污染引起的“骨痛病，，事件，近年在歐洲一些國家也陸續(xù)報道了重金屬污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，使得重金屬污染與防治的研究倍受重視。重金屬能在土壤中積累，它不可能被微生物降解，目前在環(huán)境治理中采用的多種方法只能轉(zhuǎn)移其存在位置和改變其物理、化學(xué)形態(tài)，而不能將其根本消除。因此，重金屬是一種永遠性的污染物。對于重金屬廢水，必須進行適當(dāng)?shù)奶幚?。首先?yīng)該設(shè)法減少廢水量， 盡量收回其有用金屬，廢水經(jīng)適當(dāng)處理后循環(huán)利用，盡可能不排或少排廢水。對必須排放的廢水進行凈化處理，使之達到排放標(biāo)準(zhǔn)。對處理產(chǎn)生的污泥和濃縮液，如無回收利用價值， 也應(yīng)進行無害化處理，以免產(chǎn)生二次污染。氧肟酸由于其特殊的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的物化性能，使氧肟酸化學(xué)已成為化學(xué)領(lǐng)域研究較為廣泛的課題。氧肟酸化合物通常是以羧酸或它的衍生物與羥胺(或羥胺的鹽)反應(yīng)來制備，使用的羧酸衍生物有酯、酰胺、酸酐、酰鹵。此外，還可以采用硫酸氧化伯胺法，硝基烷烴的重排法等制備氧肟酸化合物。由于酯和酰鹵與羥胺的反應(yīng)條件溫和，過程容易控制，在工業(yè)生產(chǎn)中最為常用。氧肟酸是一類有機螯合劑，因能與金屬離子絮凝劑螯合被用作礦物浮選劑、萃取劑和分析顯色劑。長期實踐證明，氧肟酸是一種捕收性較強、選擇性較好的優(yōu)良捕收劑，它能對多種金屬氧化礦及一些有色金屬氧化礦物以及部分被氧化了的硫化礦均具有良好的捕收性能，是氧化鐵礦、稀土礦物、鉭鈮礦、欽鐵礦、錫石、黑鎢礦等的優(yōu)良捕收劑之一。它具有高效、低毒、選擇性好等優(yōu)點。盡管低分子氧肟酸得到了迅速的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，但關(guān)于高分子氧肟酸型絮凝劑的報道則不多。60年代中期，日本的Masahirio Hatano等制得含氧肟酸基團的丙烯酸甲酯型高分子螯合劑。70年代中期，Clauss等用具丙烯酰胺改性制得氧肟酸基團含量約為 8%的氧肟酸性聚丙烯酰胺，并將其應(yīng)用于錫石細泥的選擇性絮凝。1982年Vernon等合成了一系列含有N取代氧肟酸的高分子螯合劑。1988年Spitzer合成了含氧肟酸基團的聚合物，并隨后在赤泥沉降中得以應(yīng)用。聚丙烯酰胺是一種很好的改性原料。在聚丙烯酰胺(PAM)分子中，酰氨基上碳基雙鍵中的η電子和氨基氮原子上的未共用電子對形成P-η共軛體系，氮原子上電子云密度有所降低，使與它相連的氫原子變得活潑，能發(fā)生多種反應(yīng)。由于其具有優(yōu)良的絮凝、增稠、減阻、粘結(jié)、阻垢等性能，被廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、采油等工業(yè)。不同用途的聚丙烯酰胺，對其分子質(zhì)量大小的要求不同。高分子質(zhì)量和超高分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺主要用于絮凝劑或油井堵水、驅(qū)油等，目前國內(nèi)外的研究也主要集中在氧肟酸型高分子聚合物的合成上。但在一些應(yīng)用上，如高分子乳化劑，則需要低分子質(zhì)量的氧肟酸高分子聚合物的制備，主要采用兩種法其一是用分子質(zhì)量調(diào)節(jié)方法在水溶液中進行丙烯酰胺的聚合；其二是用有機溶劑進行沉降聚合。本試驗采用的方法是在水的溶液中進行丙烯酰胺的聚合，通過控制試劑的加入量和一些操作條件，比如，單體和引發(fā)劑濃度、 溫度、反應(yīng)時間等，來達到控制高聚物分子質(zhì)量的目的。不同用途的聚丙烯酰胺，對其分子量的大小的要求不同。根據(jù)本文的目的，欲制備低分子量的聚丙烯酰胺。國內(nèi)外對于低分子量的聚丙烯酰胺的制備，主要采用以下幾種方法(1)根據(jù)聚合反應(yīng)的動力學(xué)方程，在沒有鏈轉(zhuǎn)移的情況下，聚合反應(yīng)動力學(xué)鏈長與引發(fā)劑濃度的平方根成反比。因此，增大引發(fā)劑濃度可以制得低分子量的聚丙烯酰胺。但增大引發(fā)劑濃度會使反應(yīng)進行太快，發(fā)生爆聚，難以控制。(2)在聚合反應(yīng)中加入分子量調(diào)節(jié)劑， 借助分子量調(diào)節(jié)劑的鏈轉(zhuǎn)移作用控制分子量。比如用異丙醇，甲酸鈉等分子量調(diào)節(jié)劑在水溶液中進行丙烯酰胺的聚合，但制得的聚丙烯酰胺有一定的交聯(lián)度和水解度。( 用有機溶劑進行的沉淀聚合。因為在沉淀聚合過程中所使用的有機溶劑對丙烯酰胺的聚合是很活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，而大多數(shù)有機溶劑都是聚丙烯酰胺的沉淀劑，當(dāng)聚合物的分子鏈增長到一定長度后便會沉淀下來，限制了分子鏈的進一步增長，故所得產(chǎn)物分子量較低，分子量分布窄。被研究過的有機溶劑主要有異丙醇、丙酮和水、丙酮等。由丙烯酰胺改性的氧肟酸高分子，因與鐵離子具有迅速而牢固的螯合作用而使其在油田鉆井、氧化鋁生產(chǎn)的赤泥分離中得到很好的運用。從整個重金屬沉降用絮凝劑來看， 氧肟酸型高分子絮凝劑將成為很有前景的一類絮凝劑。絮凝法在水處理中占有非常重要的地位，絮凝劑的使用決定了絮凝的效果。有機高分子絮凝劑出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，60年代開始應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域，它具有分子量大，吸附架橋能力強，有多個官能團，絮凝效果好，形成的絮凝體容易過濾，用量少，形成污泥量少且容易處理，不受pH值和溫度的影響等優(yōu)點，而且還可以針對處理廢水的性質(zhì)，通過改變官能團、官能團電性、控制分子量等有選擇的進行合成，因此有機高分子絮凝劑目前在水處理中得到廣泛的應(yīng)用。將重金屬離子的強配位基引入有機高分子絮凝劑分子中，可獲得具有重金屬捕集功能的重金屬螯合劑——高分子重金屬螯合劑。氧肟酸基團含有0、N等配位原子，可以和許多重金屬離子形成穩(wěn)定常數(shù)很高的螯合物，把該基團引入到有機高分子重金屬螯合劑中即得到氧肟酸類高分子重金屬螯合劑，它既有有機高分子絮凝劑的優(yōu)點，又對重金屬離子具有優(yōu)良的捕集性能，能穩(wěn)定、高效地捕集水體中某些重金屬離子，因此在水污染控制中具有潛在的廣泛用途。與傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法相比，高分子重金屬螯合劑具有以下優(yōu)點藥劑用量少，無須調(diào)節(jié)PH值，操作簡單，重金屬離子不會因PH值的變化而從污泥中再次析出，不存在二次污染，它還能通過原高分子絮凝劑的“架橋絮凝”作用降低水中致濁物質(zhì)的含量。因此將其用于水處理的絮凝單元，可以減少后續(xù)處理單元數(shù)，降低處理成本，使重金屬離子的處理變得簡單易行，可為重金屬污染控制開辟新途徑、提供新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法，該方法能快速測出重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響，且測量精度高，測量步驟簡單，降低了測量成本，為重金屬螯合劑的使用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法，包括以下步驟(a)制備重金屬螯合劑待用；(b)配制鐵離子溶液；(c)分別向鐵離子溶液中加入不同量的重金屬螯合劑溶液；(d)在室溫下攪拌后分別取出上層清液測定其吸光度；(e)求出螯合的鐵離子的量。(f)通過鐵離子的量得到重金屬螯合劑加入量對鐵離子螯合量的影響。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的pH為值4.8。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液體積為IOOml。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的濃度為50mg/L。
重金屬螯合劑為氧肟酸型聚丙烯酰胺。所述步驟(c)中，加入的重金屬螯合劑溶液的濃度為6mg/ml。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能快速測出重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響，且測量精度高，測量步驟簡單，降低了測量成本，為重金屬螯合劑的使用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。


圖1為重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明涉及的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法，包括以下步驟(a)制備重金屬螯合劑待用；(b)配制鐵離子溶液；(c)分別向鐵離子溶液中加入不同量的重金屬螯合劑溶液；(d)在室溫下攪拌后分別取出上層清液測定其吸光度；(e)求出螯合的鐵離子的量。(f)通過鐵離子的量得到重金屬螯合劑加入量對鐵離子螯合量的影響。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的pH為值4.8。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液體積為IOOml。所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的濃度為50mg/L。重金屬螯合劑為氧肟酸型聚丙烯酰胺。所述步驟(c)中，加入的重金屬螯合劑溶液的濃度為6mg/ml。通過上述方法測得的結(jié)果如圖1所示。由圖1可知隨著螯合劑加入量的增加，殘留溶液中金屬離子的濃度在不斷下降，剛開始曲線的斜率比較大，逐漸趨于平緩，從趨勢上看隨著螯合劑量的加入，體系中殘留金屬離子的濃度會變得更加小，當(dāng)螯合劑加到0. 28g/L 時，重金屬離子的去除率有所下降，那是因為隨著螯合基團的增多，相對應(yīng)的金屬離子的量在減小，其相互爭奪金屬離子的幾率在增加，致使螯合量并沒有增加。故螯合劑用量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)，本試驗測得其最佳值為0. 285g/L，能使溶液中殘留離子濃度約為0. 42mg/L,到達總鐵排放標(biāo)準(zhǔn)。上述測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法能快速測出重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響，且測量精度高，測量步驟簡單，降低了測量成本，為重金屬螯合劑的使用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)制備重金屬螯合劑待用；(b)配制鐵離子溶液；(c)分別向鐵離子溶液中加入不同量的重金屬螯合劑溶液；(d)在室溫下攪拌后分別取出上層清液測定其吸光度；(e)求出螯合的鐵離子的量。(f)通過鐵離子的量得到重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法， 其特征在于，所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的pH為值4. 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法， 其特征在于，所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液體積為100ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法， 其特征在于，所述步驟(b)中，配制的鐵離子溶液的濃度為50mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法， 其特征在于，重金屬螯合劑為氧肟酸型聚丙烯酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法， 其特征在于，所述步驟(c)中，加入的重金屬螯合劑溶液的濃度為6mg/ml。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法。該測量重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率影響的方法包括制備重金屬螯合劑待用；配制鐵離子溶液；分別向鐵離子溶液中加入不同量的重金屬螯合劑溶液；攪拌后分別取出上層清液測定其吸光度；求出螯合的鐵離子的量；通過鐵離子的量得到對去除率的影響等步驟。本發(fā)明能快速測出重金屬螯合劑加入量對鐵離子去除率的影響，且測量精度高，測量步驟簡單，降低了測量成本，為重金屬螯合劑的使用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
文檔編號G01N21/75GK102466620SQ20101054211
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者袁俊海 申請人:袁俊海