1.螯合剂的种类及其在不同pH条件下的螯合常数1.螯合剂与螯合物凡是能配位孤电子对的分子、原子或离子的化合物，都能和具有空轨道的金属离子形成配位键，这样的化合物叫做配合物。例如能和配位的金属离子形成环状结构的化合物叫做螯合剂，形成的配合物叫做螯合物。螯合剂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，孤电子对填补了金属离子的空轨道，两个原子共用电子对形成配位键，中心金属离子的空轨道发生杂化。提供孤电子对的不同配体分别与不同的金属离子形成四面体、六面体和八面体螯合物。 1.种类 1.1无机螯合剂 聚磷酸盐螯合剂:主要有三聚磷酸钠(STPP)、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等,含有磷酸基空间配位基团
2.簇合物。特点：在高温下会发生水解分解，使螯合能力减弱或丧失。而且其螯合能力受pH值影响较大，一般只适宜在碱性条件下作为螯合剂。1.2有机螯合剂形态分析表明，螯合剂萃取的重金属主要来自可交换或酸溶态、还原态和氧化态。1.21羧酸型 (1)氨基羧酸：含有羧基和胺基(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)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其盐类。例如：EDTA的4个酸2个胺(NRR)部分均可作为配体的齿，2个氮原子和4个氧原子可提供电子对，形成配位键。 特点：络合能力强，络合稳定常数大，耐碱性好，但分散性差，不易生物降解。（2）羟基羧酸含有羟基和羧基配位基团
3.该类羧酸主要有柠檬酸（CA）、酒石酸（TA）和葡萄糖酸（GA）。特点：可生物降解。在酸性条件下，羟基和羧基不会解离成氧阴离子，因此螯合能力很弱，不适合在酸性介质中使用。（3）羟氨基羧酸。该类酸用作螯合剂的典型代表有羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）和二羟乙基甘氨酸（DEG）。特点：它们大多易生物降解，在pH=9的弱碱性条件下能螯合铁离子，但对其他离子的螯合能力较差。 1.22 有机多膦酸 羟乙基-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）、三乙烯四胺六亚甲基（）、双（1,6-六亚甲基）三胺五亚甲基膦酸（）、多氨基聚醚四亚甲基
4、膦酸（）。例如：HEDP是五元酸，在水中能电离成5个氢离子，电离后形成5个配位氧原子，能与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，耐高温，适用于双氧水热漂白。制备过程中虽然有甲醛参与，但只要处理得当，是可以达标的。由于膦酸酯之间是亚甲基连接，而膦酸酯的键能为246kJ/mol，解离能可达/mol，较强，因此单体磷不易进入水体造成富营养化。 1.23 聚羧酸包括聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐（HPMA）、富马酸（富马酸）丙烯磺酸共聚物等，它们所含的聚合物阴离子均为优良的金属离子。
5.良好的螯合剂，因此也用作阻垢剂。特点：聚羧酸分子中含有大量的羧酸，羧基氧原子有形成配位键的能力。具有良好的胶体性能和分散效果，耐碱性好，但络合能力弱，必须通过共聚或改性才能提高其性能。1.24含硫醇（-SH）的螯合剂，利用硫醇基中S原子与重金属离子的强结合性能。 例如：含有二硫代羧基或二硫代氨基的盐、2-羟甲基-4-巯基苯硫醇制成的钠盐、含CSS的螯合剂HMCA、四硫代二甲氧基羧酸TBA)等(参考文献1、24、27、28、29、30) 1.2.5 席夫碱 又称席夫碱，是指一类含有亚胺或偶氮甲碱(-RC=N)的有机化合物。席夫碱由胺与活泼羰基反应生成，常用于螯合主族和过渡金属元素。以淀粉等天然高分子材料为载体
6.与含氨基的配体反应生成的席夫碱与重金属离子螯合后，会形成多配位的配合物。固定化的席夫碱不但可以增强配合物的稳定性，而且可以大大改变载体的稳定性，常用于工农业生产中含重金属离子废水的净化。 1.3天然改性高分子清除剂按来源可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和多糖类等。重金属清除剂（也称重金属螯合剂）是指一类含有N、S、O、P等配位原子的化合物，它能通过配位键与重金属离子连接，形成稳定的螯合物。 2.螯合金属种类及螯合能力 1.EDTA（乙二胺四乙酸）：对大多数重金属（特别是Pb、Cd、Cu、Zn）有很强的螯合能力，可处理多种类型的土壤。 EDTA对Pb的活化能力最强。EDTA在
在7、24h、pH7、0.1mol·L-1条件下，对重金属污染土壤的去除率最高，分别为Pb34.78%、Cd89.14%、Cu14.96%、Zn45.14%。EDTA溶液在较宽的酸度范围内能有效淋洗Cu和Pb（38）。2.DTPA（二乙烯三胺五三乙酸）：DTPA与EDTA一样，对重金属污染土壤有很强的螯合作用。 HEDTA（羟乙基乙二胺三乙酸）：其最突出的优点是在碱性溶液中（pH=8-11）能和Fe3+形成稳定的螯合盐，也能和稀土金属形成稳定的螯合物EGTA（乙二醇二四乙酸）：EDDHA（乙二胺二乙酸）：CDTA（环己二胺四乙酸）：S，S-EDDS（S，S-乙二胺二琥珀酸）
8、生物螯合剂EDDS与过渡金属有螯合作用，且能被生物降解，其生物毒性（包括对植物和土壤微生物的毒性）比EDTA低，但对重金属Pb、Cd的螯合能力不如EDTA。NTA（二乙基三乙酸）：柠檬酸：处理U污染土壤，Cd（对Cd的提取率低），（0.2%w/w）：处理Pb柠檬酸钠（0.2%w/w）：处理Pb，对Cd的提取效率为柠檬酸螯合能力强弱顺序，对Pb的活化强度顺序为HA，对Cu和Pb的提取效率顺序，对Zn的提取效率顺序为Cd的提取效率：柠檬酸
9、酸；诱导豌豆（PLcv.）和玉米（Z. mays L. cv.）积累Pb的能力：EDTA HEDTA DTPA EGTA EDDHA；诱导白菜（B. capa）茎叶中Pb积累的能力：EDTA HEDTA DTPA；EDTA和DTPA对Pb的吸收作用最大；EDTA对湿地植物中Cu、Zn、Cd积累的诱导作用高于DTPA。螯合剂的螯合常数：螯合剂的种类很多，如何选择合适的螯合剂是我们最头痛和困惑的事情。螯合力—稳定系数K是一个重要的参考指标，稳定系数K值越大，螯合剂对该离子的螯合能力越大。下图是不同螯合剂对铁、钙、镁离子的螯合常数。
10.数K值。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）对螯合剂螯合力的影响在大多数使用螯合剂的工艺过程中，工作液往往呈酸性或碱性，因此pH值对螯合剂的影响对于螯合剂的选择和应用尤为重要。因此绘制不同pH条件下的螯合力曲线，以便根据实际应用工艺条件选择合适的螯合剂，具有十分重要的实际意义。图1 铁离子螯合值（螯合值K）
11、pH曲线2图为钙离子的螯合值（螯合值K）pH曲线3图为镁离子的螯合值（螯合值K）pH曲线3。几种螯合剂的综合应用评价无机磷酸盐：三聚磷酸钠、焦磷酸钠是常用的螯合剂，碱性较弱，多用作洗涤剂添加剂，也可作为工业领域最便宜的软水剂。硅酸盐：碱性较强，多用于工业清洗剂，根据SiO2与Na2O（模数）配比不同，有相应的应用领域，如SiO2含量高的水玻璃碱性较弱，适合用作双氧水稳定剂；Na2O含量高的偏硅酸钠碱性较强，适用于工业清洗，如脱脂粉、除油粉等。有机磷：价格便宜，用途广泛，种类繁多。 常用的有HEDP等，一般HEDP对铁离子有较强的螯合能力。
12、对钙、镁离子的螯合力强，各自都有相应的应用领域。有机磷类螯合剂最大的缺陷是耐碱性差，pH值超过10以后，螯合能力明显下降。酰胺类：EDTA-Na是该类螯合剂中最古老的一种，价格低廉，应用广泛；EDDHA-Na分子量较大，对金属铁离子有很强的捕捉作用，最突出的优点是其突出的耐碱性和分散值，也是一种性能优良的分散剂，特别适用于造纸和纺织印染。其它无机盐类：葡萄糖酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钠等，都有一定的螯合能力，其中葡萄糖酸钠应用最为广泛，能耐强碱。 其他类：随着人们环保呼声的日益高涨，一些环境友好的螯合剂相继问世，如聚天冬氨酸、聚羧酸盐、聚环氧琥珀酸盐等，这些产品虽然环境友好，但是在螯合效果、生产成本等方面不能满足实际需要，实际使用较少。