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、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，而金属离子必须有空的价电子轨道，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。不同的提供孤电子对的配位体分别与不同金属离子形成正四面体、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，使螯合能力减弱或丧失。而且其螯合能力受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（一NRR ）的部分都可作为配体的齿，两个氮原子和四个氧原子可提供形成配位键的电子对。特点：络合能力强，络合稳定常数大，耐碱性好，但分散力弱且不易被生物

3、降解。（ 2） 羟基羧酸类含羟基、羧基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，因而络合能力很弱，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，但对其他离子螯合能力较差。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

4、甲（ TETHMP ） 、双 （ 1， 6-亚己基 ） 三胺五亚甲基膦酸（ BNHMTPMP ） 、多氨基多醚基四亚甲基膦酸（ PAPEMP ） 。女口： 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，但如经妥善处理可达标。因为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 ，比较牢固，因此很难使单体磷进入水体中造成富营养化。1

5、.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能力，具有良好的胶体性能和分散作用，耐碱，但其络合能力较弱，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。女口：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、含一CSS -的螫合剂HMCA、四硫代联氧基甲酸 TBA）等。（文献1、24、27、28、29、30

6、）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。天然高分子材料如淀粉作为载体，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，不仅能使配合物稳定性变强，载体的稳定性也发生了很大的改变。常用于在工农业生产中净化含重金属离子的废水。1.3 天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、 0、 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

7、类及螯合能力1. EDTA （乙二胺四乙酸）：对大部分重金属（特别是针对 Pb、Cd、Cu、和Zn）者B具有很强的络合能力，同时能处理多种类型的土壤，EDTA 对 Pb 的活化能力最强。EDTA 在24h、 pH7、 0.1mol?L-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（ 3? 8） 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

8、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 的螯合能力不如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（

9、 0.2%w/w ） : 处理 Pb,提取 Cd 的效率大小依次为EDTA>DTPA>NTA> 柠檬酸螯合能力大小比较对 Pb 的活化强弱顺序为EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA提取 Cu、Pb的大小顺序 DTPA>EDTA>NTA ,提取 Zn的大小顺序 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 )中的积累的能力 的大小：EDTA

10、 > HEDTA > DTPA >EGTA > EDDHA诱导Pb在大白菜(B. capa )茎叶中的能力的大小：EDTA >HEDTA > DTPA ;以EDTA和DTPA对Pb的吸收影响效果最大；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，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能力越大。F图为不同螯合齐U对铁、钙、镁离子的螯合常数K值NTAEDTAHEDPEDTMPSDTPMPAiEDDHA,STPP葡萄糖钠偏硅酸

11、钠Fe3+15.925.131.718.322.729.62.117.311.2CsT6.410.613.120.916.221.36.907.28.02+Mg5.48.79.116.315.112.87.73.911.2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，从而可以根据实际应用工艺条件，选择适合的螯合剂。30EOTAHEDP-EUTMPSr15DTP MPA葡茗糖醴讷10E&DHA-Na013 14 pH 值09图表1

12、铁离子螯合值（螯合值 K）与pH曲线535 O二口Fe转子曾畲.EDTAHEDP7 401L|I I 1 I I I I It I I t0图表2钙离子螯合值 （螯合值K）与pH曲线Q 12345&739 10 11 IZ 13 14 pH 荫C3钙曲孑*含值EDTM PSEDDHAANa图表3镁离子螯合值（螯合值K）与pH曲线加 之345673910 11 12 13 14PH 值 EDTM P&mr1 nin nEDDHA-Na三，几种螯合剂的综合应用评价粉添自身带有弱碱性质，多用于洗衣无机磷酸盐类：三聚磷酸钠以及焦磷酸钠是常用的螯合剂, 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，根据SiO2与NstO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；N0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：价格便宜，应用较广泛，种类繁多，常用的有HEDPEDTMP 黠HEDP 勺铁离子螯合能力较强，EDTMPA1 勺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，螯合能力大幅下降。酰胺类：EDTA-Na 是最古老的该类型螯合剂，价格便宜，用途较广；EDDHA-Na 分子量更大，具有极强的金