近年来，国家对环境保护越来越重视，环保政策和法规都相应地收紧，废水排放标准逐渐提高。电镀、矿山、冶金、化工、机械、电子和仪表等行业每天都在产生大量的含重金属的废水，并且这些重金属废水成分也日趋复杂，采用单一的传统处理方法处理重金属废水难以达标。目前行业内大都采用传统的中和沉淀法处理重金属废水，这种传统方法存在有以下缺陷：(1)、由于重金属氢氧化物溶度积常数的限制，要将重金属废水里的重金属含量沉淀至达标，一般需将废水pH值控制在10以上，分离掉污泥的清水还需酸化回调pH后才可排放；(2)、当废水中有铝、铅、铬、锌等两性金属共存时,两性金属在过高pH下有再溶解倾向，需严格控制pH值，重金属捕捉剂实行分步沉淀，处理工艺复杂；(3)、废水中存在的游离氨、卤素、氰根、羧酸盐等会与某些重金属离子形成非常稳定的络合物，其稳定性超过了重金属氢氧化物，难以通过中和沉淀法除去这些络合物，需要通过其他手段预先破坏或者除去这些络合物；(4)、重金属离子在碱性条件下生成的氢氧化物沉淀，会随着pH值的降低再度溶出，造成二次污染。因此，中和沉淀法具有很大的缺陷，已经不能满足当前污水处理的高要求。

　　随着含重金属污水处理技术的不断发展，目前国内外已相继开发出各种重金属离子捕集剂，由于其对重金属离子有很强的结合力，因此能够有效地去除污水中的重金属离子。专利CN1323747A公开了一种高分子重金属捕集沉淀剂，是一种液态螯合树脂，可与多种重金属结合成沉淀，但是其合成工艺比较复杂。专利CN101757885A公开了一种重金属捕捉剂及其制方法，其将蒙脱石进行二硫代氨基甲酸改性，得到二硫代氨基甲酸插层蒙脱石，制方法简单，制得的重金属捕捉剂有很强的重金属离子捕集能力，并且沉淀速度快，但是其用量较大，产生的污泥量也较多。专利CN103204974A将交联淀粉替换天然淀粉与丙烯酰胺接枝共聚制得重金属捕集剂，所得重金属捕集剂与重金属离子形成螯合物不溶于水，易于从溶液中分离，但是这种重金属捕集剂的重金属去除率不够高，难以满足目前对于排放的高要求。

　　本发明的目的是提供一种新型的重金属捕集剂，该重金属捕集剂能与水中的Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等重金属离子迅速反应，使之沉淀并分离，将重金属从水中去除。

　　一种重金属捕集剂，它是由至少一种选自式(I)所示的六氮杂三环化合物或者其盐酸盐或者其硫酸(氢)盐、二硫化碳和碱制而成，

　　其中，X1和X2分别独立的选自O、S、NH，R1、R2、R3和R4分别独立的选自H、C1-C10烷基、C5-C8环烷基、芳基、杂芳基。

　　优选的，本发明式(I)所示的六氮杂三环化合物选自式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)所示的化合物，

　　本发明选用式(I)所示的化合物可以是其自身或者其盐酸盐或者其硫酸(氢)盐，可以是无水的或含结晶水的，可选自它们中的一种或几种以任意比例的混合物。

　　所述的碱选自NaOH、KOH或NaOH和KOH任意比例的混合物，可以是固体或者质量分数为20％～50％的水溶液。

　　式(I)所示的化合物或者其盐酸盐或者其硫酸(氢)盐与所述的二硫化碳和的摩尔比为1:2～8，优选为1:2.5～7.5；所述的碱和二硫化碳的摩尔比为1:0.99～1.05。

　　步骤(1)、将式(I)所示的化合物或者其盐酸盐或者其硫酸(氢)盐和所需碱总量0.1～0.3的碱一起加入水中，搅拌混匀；该步骤主要是混合溶解，首先确保体系中存在一定量的碱，在加入二硫化碳后才能引发反应；

　　步骤(2)、重金属捕捉剂控制在温度25～40℃，在搅拌下将二硫化碳和剩余的碱缓慢加入到步骤(1)所得的混合物中；该步反应为放热反应，通过加入速度控制温度在25～40℃以提高反应稳定性，否则易导致温度失控，二硫化碳沸腾挥发；

　　步骤(3)、步骤(2)所得的混合物在25～40℃下继续搅拌反应2～4h，所得溶液即为本发明所述重金属捕集剂。

　　步骤(1)中，式(I)所示的化合物或者其盐酸盐或者其硫酸(氢)盐与水的质量比为1:2～5。此处所述的水为不包括碱溶液中的水。

　　步骤(2)中，在0.5～1h内将二硫化碳和剩余的碱缓慢加入步骤(1)所得的混合物中。

　　发明人发现将六氮杂三环中的至少两个仲氨基转变成二硫代氨基甲酸根可使得该化合物具有重金属捕集效果，与一般的只具有较少螯合基团的重金属捕集剂(如日本TOSOH的哌嗪-N,N’-双二硫代羧酸钾)相比，本发明的重金属捕集剂具有2～6个螯合基团(二硫代氨基甲酸根)，具有更强和更广泛的重金属捕集能力。

　　本发明重金属捕集剂可直接加入水中，投放量小，当废水中含有100mg/L重金属时，每升废水中投放0.85mL重金属捕集剂即可与重金属形成较大颗粒的沉淀，絮体密实，沉降快，可直接将水中的重金属含量处理至能达标排放的水平。并且过量添加不会造成重金属沉淀物返溶而导致水中重金属含量增高。

　　通过下述实施例详细地描述本发明的技术方案，但这些实施例绝不限制本发明的范围。

　　二硫化碳(98％)，氢氧化钠溶液(32％)，氢氧化钾溶液(48％)，均为工业级产品。

　　乙二胺四乙酸二钠盐二水合物(EDTA)、五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)、六水硫酸镍、六水氯化铬、氯化锌、硝酸铅、九水硫化钠均为分析纯，购自阿拉丁生化科技股份有限、国药集团化学试剂有限等供应商。

　　步骤(2)、控制温度在25～35℃，在约0.5h内，在搅拌下将二硫化碳(58.2g，0.75mol)和剩余的氢氧化钠溶液(70.3g)缓慢加入步骤(1)所得的混合物中；

　　步骤(3)、维持温度在25～35℃，步骤(2)所得混合物继续搅拌反应2h，所得液体产品即为重金属捕集剂。

　　步骤(2)、控制温度在25～35℃，在约35min内，在搅拌下将剩余的氢氧化钾溶液(105g)和二硫化碳(93.1g，1.2mol)一起缓慢加入步骤(1)所得的混合物中；

　　步骤(3)、维持温度在30～35℃，步骤(2)所得混合物继续搅拌反应2.5h，所得液体产品即为重金属捕集剂。

　　步骤(2)、控制温度在30～40℃，在约40min内，在搅拌下将二硫化碳(139.6g，1.8mol)和剩余的氢氧化钠溶液(168.8g)一起缓慢加入步骤(1)所得的混合物中；

　　步骤(3)、维持温度在35～40℃，步骤(2)所得混合物继续搅拌反应3h，所得液体产品即为重金属捕集剂。

　　步骤(2)、控制温度在30～40℃，在约1h内，在搅拌下将二硫化碳(174.5g，2.25mol)和剩余的氢氧化钠溶液(70.3g)、氢氧化钾溶液(131.3g)一起缓慢加入步骤(1)所得的混合物中；

　　步骤(3)、维持温度在35～40℃，步骤(2)所得混合物继续搅拌反应4h，所得液体产品即为重金属捕集剂。

　　步骤(2)、控制温度在25～35℃，在约50min内，在搅拌下将二硫化碳(116.3g，1.5mol)和剩余的氢氧化钠溶液(93.8g)、氢氧化钾溶液(43.8g)一起缓慢加入步骤(1)所得的混合物中；

　　步骤(3)、维持温度在30～35℃，步骤(2)所得混合物继续搅拌反应3.5h，所得液体产品即为重金属捕集剂。

　　分别用硫酸铜(五水)、硫酸镍(六水)、氯化铬(六水)、氯化锌和硝酸铅以及EDTA配制模拟的含络合剂的重金属废水，试样中重金属离子的初始浓度约为100mg/L，EDTA为0.2g/L。在不预先调节pH值的情况下，向模拟的重金属废水中加入不同量的重金属捕集剂，在磁力搅拌器上搅拌15min后用0.22μm的微孔滤膜过滤，按照国家标准《GB 7475-87》、《GB 11912-89》和国家环保标准《HJ 757-2015》中所提出的测试方法，测定滤液中残留的重金属离子的浓度(其中，重金属捕捉剂Cr的浓度为总铬浓度)。并在同样的实验条件下与对比例的处理效果进行比较。

　　以上结果表明，本发明方法所制的重金属捕集剂可在有络合剂存在下将重金属离子浓度降到《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的表3标准，并且过量添加不会造成重金属沉淀物返溶而导致水中重金属含量增高。而用传统的加碱形成氢氧化物沉淀的方法，无法从络合剂中夺取重金属，过量添加还会造成某些两性重金属返溶。使用硫化钠沉淀重金属，虽然可以从络合剂中夺取部分重金属，但是无法将水中重金属的含量降至很低的程度，无法满足国标表3标准。
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