关于螯合剂的总结（一）2021-9-21
螯合剂概述（一）
螯合剂和螯合物
具有可配位孤对电子的分子、原子或离子的化合物，可与具有空轨道的金属离子成键。
能形成配位键的化合物称为配合物，例如能与配位的金属离子形成环状结构的化合物称为螯合剂。
形成的复合物称为螯合物。螯合剂至少含有一个孤电子对，而金属离子必须有一个空的价电子。
孤电子对填充金属离子的空轨道，电子对由两个原子共用，形成配位键。
提供孤对电子的不同配体与不同的金属离子形成正四面体、正四面体以及正四面体。
六面体和八面体螯合物。
原理：螯合剂可以与土壤溶液中的重金属离子结合，从而改变土壤中重金属的存在状态
形式，将重金属从不溶性转化为可溶性，大大激活土壤中的重金属，提供土壤淋溶或植物
吸收创造了有利条件。
异地浸出技术利用采矿和矿物加工的原理，挖掘并运输受污染的土壤到指定地点，然后
将淋洗液按比例混合后加入淋洗液反应器，在一定条件下，通过物理、化学作用研磨、搅拌
被污染的土壤与淋洗液发生化学反应，淋洗液将土壤中的污染物萃取出来后，得到洁净土壤。
分离、回填、安全利用或深度处理，浸出废液处理后达标排放或回用于浸出工序
在此过程中，受污染的物质可以被焚烧或填埋。
1. 类型
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、磷酸
基地空间协调小组。
特点：在高温下水解分解，使螯合能力减弱或丧失。且螯合能力受pH值影响。
作用比较大，一般只适合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以可交换或酸溶性、还原性和氧化性形态存在。
1.21 羧酸型
（1）氨基羧酸：
含有羧基和胺（氨基）配位基团，如乙二胺四乙酸（EDTA）、氨基三乙酸（又称腈三乙酸）
乙酸（NTA）、二乙烯三胺五乙酸（DTPA）及其盐等。
例如，EDTA 中的四个酸和两个胺（“NRR′”）部分都可以作为配体的齿，而两个氮原子和四个
氧原子可以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，但分散能力弱，不易生物降解。
（2）羟基羧酸
含有羟基和羧基的羧酸主要有柠檬酸（CA）、酒石酸（TA）和葡萄糖。
葡萄糖酸（GA）。
特点：可生物降解，羟基和羧基在酸性条件下不会解离成氧阴离子，因此络合能力很强
弱，不适合在酸性介质中使用。（3）羟基氨基羧酸
用作螯合剂的此类酸的典型例子是羟乙基乙二胺三乙酸 (HEDTA) 和二羟乙基甘氨酸 (DEG)。
特点：大部分易被生物降解，在pH=9的弱碱性条件下能螯合铁离子，但不能螯合其他离子。
结合能力差。
螯合金属的类型和能力
EDTA（乙二胺四乙酸）：具有强
具有强螯合能力，可处理多种类型的土壤，其中EDTA对Pb的活化能力最强。
pH为7、0.1 mol?L-1条件下重金属污染土壤去除率最高，分别为Pb 34.78%、Cd 89.14%、
Cu14.96%和Zn45.14%。EDTA溶液在相对较宽的酸度范围（3-8）内可以有效去除Cu和Pb。
洗脱。
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）能与Fe3+发生反应。
形成稳定的螯合盐，也可与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）：生物螯合剂EDDS与过渡金属有螯合作用。
它可生物降解，其生物毒性（包括对植物和土壤微生物的毒性）较EDTA低，但对重金属较敏感。
对Pb、Cd的螯合能力不如EDTA。
NTA（二乙基三乙酸）：
柠檬酸：处理受铀污染的土壤，Cd（Cd的提取率低），（0.2％w/w）：
用于铅处理的柠檬酸钠（0.2% w/w）：用于铅处理，
Cd提取效率为EDTA>DTPA>NTA>柠檬酸。螯合容量比较
Pb的活化顺序为EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA。
对Cu和Pb的萃取粒径大小顺序为DTPA>EDTA>NTA，对Zn的萃取粒径大小顺序为EDTA>DTPA>NTA
Cd的提取效率为：EDTA>DTPA>NTA>柠檬酸；
诱导豌豆（P..cv.）和玉米（Z. maysL.cv.）中的 Pb 积累
积累容量的大小：EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA；
大白菜（B.capa）茎叶对Pb的诱导能力为：EDTA>HEDTA>DTPA；
和DTPA对Pb的吸收影响最大；
EDTA对湿地植物对Cu、Zn、Cd积累的诱导作用大于DTPA。
1.22 有机多膦酸
羟基乙基-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膦酸（）、双（1,6-六亚甲基）三胺五亚甲基膦酸
（）、多氨基聚醚四亚甲基膦酸（）。
例如HEDP是一种五元酸，在水中可以电离出5个氢离子，进而形成5个配位的氧原子。
它可以与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，能耐高温，适合于双氧水热漂白，虽然在制备过程中
虽然含有甲醛，但只要处理得当，是可以达到标准的。由于膦酸酯之间是通过亚甲基连接，而膦酸酯的键能为246
kJ/mol，解离能达到/mol，相对较强，因此单体磷很难进入水体造成富营养化。
1.23 聚羧酸
主要有聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐（HPMA）、富马酸（反式丁烯
酸)-丙烯磺酸共聚物。它们所含的聚合阴离子是金属离子的优良螯合剂，因此也用于
作为阻垢剂。
特点：聚羧酸分子中含有大量的羧酸基团，羧基氧原子具有形成配位键的能力，具有良好的
它具有良好的胶体性能和分散效果，耐碱性，但络合能力较弱，必须通过共聚或改性来改善其性能。
有能力的。
1.24 含硫醇（-SH）基团的螯合剂
硫醇基团中的S原子与重金属离子有强的结合性能。
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-”的螯合剂（HMCA、四硫二甲氧基羧酸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。席夫碱由胺和
由活泼的羰基反应生成，常用于螯合主族及过渡金属元素。
以淀粉等天然高分子材料为载体，与含氨基的配体反应生成席夫碱，螯合重金属离子。
电离后形成多配位配合物，固定化的席夫碱不仅可以增强配合物的稳定性，而且可以增强载体的稳定性。
产品的质量性能也发生了很大的变化，常用于工业、农业生产中含有重金属离子的废水的净化。
聚合物捕集剂
按其来源可分为淀粉、纤维素、植物胶和多糖等。
金属螯合剂是指含有N、S、O、P等配位原子的物质，可以通过配位键与重金属离子连接。
形成稳定螯合物的一类化合物。
2. 行业内前景广阔的螯合剂
2.1 土壤重金属污染修复
在修复重金属污染土壤时，研究和应用最多的螯合剂主要是羧酸类螯合剂。
一种是乙二胺二琥珀酸（EDDS），EDDS可以与过渡金属、放射性核素等形成稳定的螯合物。
具有很强的螯合能力，但人工合成EDDS的成本较高，有研究表明EDDS对Cu、
Zn、Cd、Pb的活化效果不同，尤其对Cd、Pb的活化能力远低于EDTA。
谷氨酸四钠N,N-二乙酸盐（GLDA）具有强的金属螯合能力，是新一代可生物降解的绿色螯合物。
GLDA 化合物的螯合能力与 EDTA 相当。在实际应用中，它已用于自动洗碗机，例如
甘蔗精炼厂在添加剂、杀菌剂、除垢剂等领域取得了一些进展和成果。
据报道，GLDA在诱导重金属污染土壤，特别是Cd和Zn污染土壤的植物修复方面具有很大的潜力。
2.2 废水处理
对于废水重金属处理的研究有很多，用于去除电镀、采矿、黄铜冶炼等工业废水中的重金属。
金属离子的去除主要是用金属清除剂处理含有镍、铬、铜、锌、汞等的废水。
DTC 类
2.3 清洁行业
基于 L-GLDA（谷氨酸 N,N-二乙酸（或谷氨酸四钠二乙酸盐））的 GL Green
色彩替代产品前景广阔。
甲基甘氨酸二乙酸，英文名称-N，简称MGDA。它是一种氨基
羧酸型螯合剂属于小分子螯合剂，结构与NTA相似，易生物降解，无毒。