TWI545080B - 一種重金屬捕集劑以及去除水溶液中的重金屬的方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種重金屬捕集劑，且特別是一種用於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。
各種工業，例如塑膠製造、金屬電鍍、金屬修整和半導體製造，皆會產生大量的工業廢水。這些工業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。由於重金屬對人體和水中生物有害，世界各國對於工業廢水中的重金屬含量有嚴格的規範。隨著環保意識的抬頭，各國對於重金屬含量的規範越趨嚴格。因此，業者無不傾力研發低成本高效率的廢水處理系統，以使所排放的廢水符合越來越嚴格的重金屬含量規範。
習知另一種去除廢水中的重金屬的方法，是先在廢水中添加鹼金屬的硫化物以形成金屬硫化物，然後再添加凝聚劑或過濾助劑以破壞溶液膠體粒子，加速金屬硫化物的聚集和沉澱。
然而，由於凝聚劑或過濾助劑都是由含陰離子
團或含陽離子團的高分子所構成，其雖可加速金屬硫化物的凝聚或沉澱，但所產生的大量含金屬硫化物的泥漿，必須再以固液分離機脫水，使重金屬硫化物自廢水中分離，增加廢水處理的製程複雜度以及處理成本。
有鑑於此，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界所殷切期盼的。
本發明之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多胺化合物，可用於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。
本發明之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；添加至少一種多胺化合物至該水溶液中；靜置使該硫化物、該多胺化合物與該重金屬形成沉澱物；以及將該沉澱物自該水溶液中分離。其中，根據本發明之上述去除水溶液中的重金屬的方法，硫化物以及多胺化合物，可同時或先、後加入含重金屬的水溶液中，不影響其去除重金屬的效率。
在一些實施例中，上述硫化物與該多胺化合物
的重量比為0.8：1~40：1，而增加多胺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多胺化合物的重量比為0.8：1~20：1，更佳的硫化物與該多胺化合物的重量比則為0.8：1~10：1。
在一些實施例中，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。
在一些實施例中，上述多胺化合物包括至少一
種二胺化合物。
在一些實施例中，上述二胺化合物，例如3-二
乙胺基丙胺(3-diethyl-amino-propyl-amine,DEAPA)、3-二甲胺基丙胺(3-dimethyl-amino-propyl-amine,DMAPA)、乙二胺(ethylenediamine)、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。
以下將以實施例1~7以及比較例1~6分別說明使用本發明所揭示的重金屬捕集劑及使用習知技術，以去除水溶液中的銅離子。實施例1~7以及比較例1~6的重金屬捕集劑成分，整理於表一。
實施例1~7以及比較例1~6之銅去除率的評估
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毫升實施例1~7以及比較例1~6之重金屬捕集劑，接著以轉速500rpm攪拌30分鐘後，靜置一小時。然後分別抽取實施例1~7和比較例1~6的上層液，以ICP-MASS分析上層液的銅含量，並依式(1)：
，計算銅離子去除
率。上層液霧度的評估方式，主要是取上層液10ml裝入潔淨的20ml透明玻璃瓶中，並以純水做為參考對象(霧度為0)，然後將樣品以霧度計NDH-5000進行分析，而得到霧度分析結果。實施例1~7和比較例1~6的分析結果列於表二中。
此外，實施例1~7中的硫氫化鈉以及多胺化合物，可同時或先、後加入含銅離子的水溶液中，不影響其去除銅離子的效率。
惟本發明的重金屬捕集劑不侷限於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、銻或砷等常見的重金屬也可利用本發明所揭示的重金屬捕集劑去除之。
此外，各實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，惟本發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，仍在本發明的專利範圍內。
此外，各實施例的重金屬捕集劑中的多胺化合
物包括3-二乙胺基丙胺(3-diethyl-amino-propyl-amine,DEAPA)、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，惟上述多胺化合物僅用於例示說明，而非侷限於上述多胺化合物，其他的多胺化合物例如3-二甲胺基丙胺(3-dimethyl-amino-propyl-amine,DMAPA)、乙二胺(ethylenediamine)等仍在本發明的專利範圍內。
實施例1~7及比較例1~6中各重金屬捕集劑的成
份及其重量百分比整理於表一，而各實施例及各比較例的重金屬捕集劑加入含銅離子水溶液後，攪拌再靜置後的上層液之殘留銅離子濃度、依式(1)所計算出來的銅離子去除率和上層液的霧度，則整理於表二。
如表一所示，實施例1~7以及比較例1~6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
於實施例1~7添加如表一所示的多胺化合物，且硫氫化鈉相對於多胺化合物的重量百分比的比例介於0.8：1~40：1不等；比較例1無添加胺類化合物，而比較例2~6則添加如表一所示的單胺化合物。
如表二所示，實施例1~7的銅離子去除率均大
於70%，且實施例2~7的銅離子去除率更高於96%；相對地，比較例1~6，其銅離子去除率僅介於21.4%~33.3%。
此外，如表二所示，使用實施例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於34Haze%，且實施例3~7的霧度更低於10Haze%，顯示添加實施例1~7重金屬捕集劑的含重金屬溶液，經靜置後可直接產生沉澱，不需添加有機高分子絮凝劑，因此可大幅減少金屬汙泥量的產生。相對地，使用比較例1~6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於79Haze%，顯示使用比較例1~6的重金屬捕集劑所產生的金屬汙泥沉澱效率差，還需要添加絮凝劑才能使金屬汙泥沉降，不僅產生更大量的金屬汙泥，也增加很多去除水溶液中重金屬的成本。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並
非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可更動與組合上述各種實施例。
Claims (11)
- 一種重金屬捕集劑，包括至少一種硫化物以及至少一種多胺化合物，且該硫化物與該多胺化合物的重量比為0.8：1~40：1。
- 如申請專利範圍第1項所述的重金屬捕集劑，該硫化物包括無機硫化物。
- 如申請專利範圍第2項所述的重金屬捕集劑，該無機硫化物包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉或多硫化鈉。
- 如申請專利範圍第1項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。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的重金屬捕集劑，該多胺化合物包括至少一種二胺化合物。
- 如申請專利範圍第5項所述的重金屬捕集劑，該二胺化合物包括3-二乙胺基丙胺(3-diethyl-amino-propyl-amine,DEAPA)、3-二甲胺基丙胺(3-dimethyl-amino-propyl-amine,DMAPA)、乙二胺(ethylenediamine)、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)。
- 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；添加至少一種多胺化合物至該水溶液中，該硫化物與該多胺化合物的重量比為0.8：1~40：1；靜置使該硫化物、該多胺化合物與該重金屬形成沉澱物；以及將該沉澱物自該水溶液中分離。
- 如申請專利範圍第7項所述的方法，該硫化物包括無機硫化物。
- 如申請專利範圍第8項所述的方法，該無機硫化物包括硫化鉀、硫氫化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉或多硫化鈉。
- 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該重金屬包括銅、鎘、鉛、汞、鎳、鉻、錳、鋅、錫、銻或砷。
- 如申請專利範圍第7項所述的方法，該多胺化合物包括3-二乙胺基丙胺(3-diethyl-amino-propyl-amine,DEAPA)、3-二甲胺基丙胺(3-dimethyl-amino-propyl-amine,DMAPA)、乙二胺(ethylenediamine)、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)。
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