螯合剂种类总结及其在不同pH下的对金属离子的螯合能力比较

1、精选文档螯合剂的种类及其在不同pH值条件下螯合剂的螯合常数一、螯合剂与螯合物具有可供配位孤电子对的分子、原子或离子的化合物能够与具有空轨道的金属离子形成配位键，该化合物称为络合物，如能与配位金属离子形成环状结构的化合物称为螯合剂，形成的络合物称为螯合物。螯合剂中至少含有一对孤电子对，而金属离子必需有空的价电子轨道，孤电子对填充入金属离子空轨道，电子对属2个原子共享，形成配位键，中心金属离子空轨道杂化。不同的供应孤电子对的配位体分别与不同金属离子形成正四周体、正六面体、正八面体的螯合物。1. 类型1.1无机类螯合剂聚磷酸盐螯合剂：主要是三聚磷酸钠（STPP）、六偏磷酸钠、焦磷酸钠为主，含磷酸基空

2、间配位基团。特点：高温下会发生水解而分解，使螯合力量减弱或丢失。而且其螯合力量受pH值影响较大，一般只适合在碱性条件下作螯合剂。1.2有机类螯合剂形态分析表明螯合剂提取的重金属主要来源于可交换态或酸溶态、还原态和氧化态。1.21羧酸型（1）氨基羧酸类： 含羧基和胺（氨基）配位基团，如乙二胺四乙酸(EDTA)，氨基三乙酸(又称次氮基三乙酸NTA)，二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）及其盐等。如：EDTA的4个酸和2个胺（NRR）的部分都可作为配体的齿，两个氮原子和四个氧原子可供应形成配位键的电子对。特点：络合力量强，络合稳定常数大，耐碱性好，但分散力弱且不易被生物降解。（2）羟基羧酸类 含羟基、羧基

3、配位基团这类羧酸主要是柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)和葡萄糖酸(GA)。特点：可生物降解，在酸性条件下羟基与羧基不会离解为氧负离子，因而络合力量很弱，不适宜在酸性介质中应用。（3）羟氨基羧酸类这类酸用作螯合剂的典型代表是羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和二羟乙基甘氨酸(DEG)。特点：大多易于生物降解，在pH=9的弱碱性条件下可螯合铁离子，但对其他离子螯合力量较差。1.22有机多元膦酸羟基亚乙基-1，1-二膦酸（HEDP）、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(HTPMP)、三乙烯四胺六亚甲(TETHMP)、双(1，6-亚己基)三胺五亚甲基膦酸(BNHMTPMP)、多氨基多醚基

4、四亚甲基膦酸(PAPEMP)。如：HEDP是一个五元酸，在水中可电离出5个氢离子，电离后形成5个配位氧原子，可以和Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Al3+形成稳定的螯合物。特点：化学稳定性好，不易水解，能耐较高温度，适合双氧水热漂，虽然在制备过程中涉及甲醛，但如经妥当处理可达标。由于膦酸酯通过亚甲基相连，而C-P的键能为246 kJ/mol，离解能达1 387 kJ/mol，比较坚固，因此很难使单体磷进入水体中造成富养分化。1.23 聚羧酸有聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐（HPMA）、富马酸(反丁烯二酸)丙烯磺酸共聚体。它们含有的聚合阴离子都是金属

5、离子的优良螯合剂，因此也被用作阻垢剂。特点：聚羧酸分子中有大量羧酸存在，羧基氧原子具有形成配位键的力量，具有良好的胶体性能和分散作用，耐碱，但其络合力量较弱，因此须将其进行共聚或改性以改善性能。1.24含巯基（-SH）的螯合剂利用巯基中S原子与重金属离子有较强结合性能。如：含二硫代羧基或二硫代氨基的盐、2-羟甲基-4-巯基苯硫酚制成的钠盐、含CSS-的螫合剂HMCA、四硫代联氧基甲酸TBA)等。（文献1、24、27、28、29、30）1.2.5席夫碱又称西弗碱，指的是含亚胺或甲亚胺（-RC=N）的一类有机化合物，席夫碱是由胺和活性羰基反应生成，常用于螯合主族和过渡金属元素。自然高分子材料如淀粉

6、作为载体，与含有氨基的配体反应生成的西弗碱螯合重金属离子后，会形成多配位络合物，固载化了的席夫碱，不仅能使协作物稳定性变强，载体的稳定性也发生了很大的转变。常用于在工农业生产中净化含重金属离子的废水。1.3自然改性高分子捕集剂按其来源，可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类。重金属捕集剂（又叫重金属螯合剂）是指含有配位原子如N、S、O、P 等，可以与重金属离子以配位键相连接，生成稳定螯合物的一类化合物。二、螯合金属种类及螯合力量1. EDTA（乙二胺四乙酸）：对大部分重金属（特殊是针对Pb、Cd、Cu、和Zn）都具有很强的络合力量，同时能处理多种类型的土壤，EDTA对Pb的活化力量最强。E

7、DTA在24h、pH7、0.1molL-1条件下对重金属污染土壤的去除率最大，分别为Pb 34.78%、Cd89.14%、Cu 14.96%和Zn 45.14%。EDTA溶液能在比较广泛的酸度范围内(38)对Cu和Pb进行有效的淋洗。2. DTPA（二乙三胺五三乙酸）： DTPA与EDTA一样对重金属污染土壤具有强螯合用。HEDTA(羟乙基替乙二胺三乙酸)：它最突出的优点是在碱性溶液中(pH=8-11)中能够与Fe3+形成稳定的鳌合盐，亦能与稀土金属形成稳定的鳌合物EGTA (乙二醇双四乙酸)：EDDHA (乙二胺二乙酸)：CDTA (环已烷二胺四乙酸)：S, S-EDDS（S, S-乙二胺二

8、琥珀酸）：生物螯合剂EDDS与过渡金属具有螯合作用，能被生物降解，其生物毒性(包括对植物和土壤微生物的毒性)均低于EDTA，但是其对重金属Pb和Cd的螯合力量不如EDTA。NTA(二乙基三乙酸)：柠檬酸：处理U污染的土壤，Cd（对Cd的提取率较低），PbNa2EDTA(0.2%w/w)：处理Pb柠檬酸钠(0.2%w/w)：处理Pb，提取Cd的效率大小依次为EDTA>DTPA>NTA>柠檬酸螯合力量大小比较对Pb的活化强弱挨次为EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA。提取Cu、Pb的大小挨次DTPA>EDTA>NTA，提取Zn的

9、大小挨次为EDTA>DTPA>NTA对Cd的提取效率大小：EDTA>DTPA>NTA>柠檬酸；诱导Pb在豌豆(P. sativum L.cv. Sparkle)和玉米(Z. mays L. cv. Fiesta)中的积累的力量的大小：EDTA > HEDTA > DTPA >EGTA > EDDHA；诱导Pb在大白菜（B. capa）茎叶中的力量的大小：EDTA >HEDTA > DTPA；以EDTA和DTPA对Pb的吸取影响效果最大；EDTA对湿地植物积累Cu、Zn、Cd的诱导要高于DTPA。螯合剂的螯合常数：螯合剂种类繁多，

10、如何选择适合的螯合剂则是我们最头疼和迷惑的地方，螯合力-稳定系数K是重要的参考指标，稳定系数K值越大，表明螯合剂对该离子的螯合力量越大。下图为不同螯合剂对铁、钙、镁离子的螯合常数K值。 NTAEDTAHEDPEDTMPSDTPMPAEDDHASTPP 葡萄糖钠偏硅酸钠Fe3+15.925.131.718.322.729.62.117.311.2Ca2+6.410.613.120.916.221.36.907.28.0Mg2+5.48.79.116.315.112.87.73.911.2酸碱（pH值）对螯合剂螯合力影响在大多数使用螯合剂的工艺里面，工作液往往为酸性或碱性，因此pH值对螯合剂的影响

11、对于螯合剂的选择与应用，尤为重要。因此绘制出不同pH值条件下的螯合力曲线图，具有重要的实际意义，从而可以依据实际应用工艺条件，选择适合的螯合剂。图表 1铁离子螯合值（螯合值K）与pH曲线图表 2钙离子螯合值（螯合值K）与pH曲线图表 3镁离子螯合值（螯合值K）与pH曲线三，几种螯合剂的综合应用评价无机磷酸盐类：三聚磷酸钠以及焦磷酸钠是常用的螯合剂，自身带有弱碱性质，多用于洗衣粉添加剂。在工业领域也可作为最廉价的软水剂。硅酸盐类：自身带有较强碱性，多用于工业清洗剂，依据SiO2与Na2O比例不同（模数）各自有相应的应用领域，如SiO2含量高的水玻璃，碱性偏弱，适合做双氧水稳定剂；Na2O含量高的偏硅酸钠则碱性强，适合工业清洗用，如除油粉、脱脂粉等。有机磷类：价格廉价，应用较广泛，种类繁多，常用的有HEDP、EDTMPA等。一般HEDP的铁离子螯合力量较强，EDTMPA的钙镁离子螯合力较强，各自有相应的应用领域，有机磷类螯合剂最大的缺陷是耐碱性较差，pH值超过10以后，螯合力量大幅下降。酰胺类：EDTA-Na是最古老的该类型螯合剂，价格廉价，用途较广；EDDHA-Na分子量更大，具有极强的金属铁离子捕获作用，最突出的优点是耐碱性