专栏名称: 工业水处理

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【精选文章】广东第二师范学院赵丹华教授：重金属捕获剂EDTC协同处理EDTA-Cu/RhB的去除特性

工业水处理 · 公众号 · · 2024-07-24 22:07

主要观点总结

该文章介绍了以乙二胺和二硫化碳为原料，采用共混法合成重金属捕集剂N，N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC）作为污水处理药剂的研究。该药剂能够同时去除废水中的络合态重金属和有机染料，具有协同处理效果。文章详细描述了EDTC对EDTA-Cu和RhB的去除特性，包括影响因素如初始浓度、投加量、pH值和温度等。此外，还探讨了吸附机理，并提出了可能的协同去除机制。主要作者为赵丹华教授和陈作义讲师。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着现代工业化进程加快，污染物的种类和数量日益增加，复合污染成为普遍现象。寻找一种经济高效的药剂同时去除废水中络合态重金属和有机染料具有重要意义。

关键观点2: 研究成果

本文合成了一种重金属捕集剂N，N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC），能够作为污水处理药剂，有效去除水体中的络合态重金属和有机染料RhB。

关键观点3: 创新点

结合二硫代氨基甲酸盐对重金属的螯合能力和“协同去除”思想，合成EDTC，达到协同去除水体中染料和络合态铜的效果，提高了EDTC的利用率。

关键观点4: 性能研究

研究了EDTC对EDTA-Cu和RhB的去除性能，包括影响因素如初始浓度、投加量、pH值和温度等。发现EDTC对络合铜和RhB的去除具有协同处理效果。

关键观点5: 吸附机理

提出了可能的吸附机理，包括脱络-螯合作用和静电作用等。EDTC、EDTA-Cu和RhB三者之间通过各自具有的特定活性位点，通过多种机制拉动协同去除。

关键观点6: 作者介绍

第一作者赵丹华教授主要研究方向是环境功能材料制备及应用。通讯作者陈作义讲师主要研究方向是新型功能材料、节能和传热传质等。

正文

文章来源： 《工业水处理》2024年第5期

第一作者 ：赵丹华

通讯作者 ：陈作义

论文DOI ： 10.19965/j.cnki.iwt.2023-0387

图文摘要

研究思路

随着现代工业化进程加快，污染物的种类和数量日益增加，复合污染成为各类环境介质中普遍存在的现象。寻找一种经济高效的药剂同时去除废水中络合态重金属和有机染料的方法具有重要意义。

本文以乙二胺（C ₂ H ₈ N ₂ ）和二硫化碳（CS ₂ ）为原料，采用简单的共混法合成重金属捕集剂 N，N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC）作污水处理药剂。

常温下，180 mg/L EDTA-Cu 和1 800 mg/L RhB复合污水中投加1.3 g/LEDTC时，EDTA-Cu和RhB去除量分别高达150 mg/g 和 850 mg/g，且污水 pH 在 2~10 范围内运行稳定。

与EDTC处理水体中单组分 EDTA-Cu和RhB的去除效果相比，EDT 可有效同时去除水体中的络合铜和RhB，且具有协同效应，展现了优良的处理效果。

因此，EDTC作为一种水处理药剂，为络合态金属和染料复合污水的协同处理提供了一种有参考价值的实际案例。

成果简介

本文合成的EDTC作为一种协同处理络合态金属和染料复合污水，相对于其对单一污染物EDTA-Cu或RhB的一元体系，在二者所构成的二元体系污水处理中，EDTC对EDTA-Cu和RhB去除量均有明显增加。且具有如下去除特性：

（1）EDTA-Cu和RhB初始浓度对EDTC去除性能影响较大，EDTC对络合铜去除量与其浓度呈正相关，而对RhB去除量呈下降的趋势。此外，二元体系中，RhB初始浓度增加，EDTC对RhB去除量增加，但对络合铜的去除效果影响不大，基本能维持在150 mg/g。

（2）络合铜和RhB的去除与EDTC投加量呈正相关。EDTC投加量增加，络合铜和RhB的去除率增加。

（3）初始pH值对EDTC去除性能有影响，在pH=2~10时，EDTC能保持较好的去除性能，对络合铜的去除量维持在154.1~163.3 mg/g，对RhB去除量有519.2~638.2 mg/g。当pH>12时，EDTC去除性能明显下降，对于络合铜和RhB去除量都有了很大幅度下降，分别为29.70 mg/g和112.7 mg/g。EDTC能够适应大多数实际水体的pH值环境，但不能在强碱环境下起到很好的去除效果。

（4）污水温度对EDTC协同处理络合铜和RhB的去除影响较小。

创新性发展

基于二硫代氨基甲酸盐对重金属强大的螯合能力，结合“协同去除”的思想，合成重金属捕集剂 N,N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC），达到协同去除水体中染料和络合态铜，提高了 EDTC的利用率，具有“一石二鸟”的效果。

为实现对不同类型污染物的同时去除，本文基于吸附剂和不同类型污染物之间活性位点相互作用的思路，去除复合污染物，为污水复合污染物的协同处理提供了一种可借鉴的处理新思路。

全文导读

随着现代工业化进程加快，污染物的种类和数量日益增加，复合污染成为各类环境介质中普遍存在的现象。重金属—有机物为典型的复合污染物组合，通常不可避免的共存与工业废水中，因此较单一污染物更为广泛的存在。因此，研究一种简单、友好的方法协同去除环境水体中的染料和重金属具有重要意义。

以二硫化碳和乙二胺为原料，采用共混法合成重金属捕集剂 N，N-双（二硫代羧基）乙二胺（EDTC），并以其作废水处理药剂用于去除水体中 RhB 和 EDTA-Cu，探究重金属捕集剂 EDTC 对EDTA-Cu/RhB二元体系去除性能。

对比单一污染物 EDTA-Cu 或 RhB 的单组分体系，在双组分体系中EDTC对EDTA-Cu 和 RhB 的去除具有协同处理的效果。浓度探究得出 EDTA-Cu 和 RhB 初始浓度对 EDTC 去除性能影响较大。

随着络合铜初始浓度增大，EDTC 对络合铜的去除量呈上升趋势，而对 RhB 的去除量呈下降趋势；随着RhB 初始浓度增大，EDTC 对 RhB 去除量呈现上升的趋势，但对络合铜的去除效果影响不大，基本能维持在 150 mg/g。

EDTA-Cu 和 RhB 的去除量与 EDTC 投加量呈正相关，随着 EDTC 投加量增加，络合铜和 RhB 的去除率随之增加，处理 180 mg/L 的络合铜和 1800 mg/L 的 RhB溶液时，投加 2.1 g/L EDTC 可完全去除络合铜，且 RhB 去除率也达到 83.95%。

废水 pH 对 EDTC 去除性能有影响，pH=2~10 时，EDTC 能保持较好的去除性能，对络合铜的去除量维持在 154.1~163.3 mg/g，对 RhB 去除量为 519.2~638.2 mg/g；但在强碱环境下去除效果较差。在不同温度下 EDTC 对废水中络合铜和 RhB 去除量变化较小。由此表明，EDTC 适用于大多数实际水体的 pH 环境，可在常温下协同处理废水中的染料和络合态金属，具有很强的实际应用价值。

由投机顺序的影响，推测出吸附剂吸附EDTA-Cu 和 RhB的吸附机理。EDTC与重金属离子的作用机理为脱络-螯合，即 EDTC 进攻络合 Cu ²⁺ ，由于 EDTC 与 Cu ²⁺ 的螯合能力更强，使 Cu ²⁺ 从 EDTA 上脱离，形成更稳定的疏水性交联网状螯合物 EDTC-Cu 沉淀物，从而有效去除络合铜。

RhB 去除是随 Cu-EDTC 交联网状螯合物一起沉降的结果。当 RhB 与 EDTA-Cu 混匀时，EDTA-Cu为带负电的多齿配合物，会与 RhB 产生静电作用，加入 EDTC，EDTC 和 EDTA-Cu 发生置换螯合作用迅速产生 Cu-EDTC 絮体，聚集在周围的 RhB，一部分RhB与 Cu-EDTC 交联网状螯合物一起沉淀，一部分RhB与释放的 EDTA 因静电引力原位与 RhB 作用形成少量 EDTA（RhB）n 聚集体，分散于水体中。