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.doc
螯合剂的种类及其在不同pH条件下的螯合常数为一，螯合剂和螯合物具有可用于配位孤电子对的分子、原子或离子，化合物可以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， 形成的复合物称为螯合剂。螯合剂中至少含有一对孤电子对，金属离子必须有一个空的价电子轨道，孤电子对被填充到金属离子的空轨道中，电子对被两个原子共享形成配位键，中心金属离子与空轨道杂化。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。1.1型无机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、含磷酸基团、空间配位基团。特性：在高温下会发生水解和分解，使螯合能力减弱或丧失。而且，其螯合能力受pH值影响很大，一般只适用于碱性条件下的螯合剂。1.2有机螯合剂的形态分析表明，从螯合剂中提取的重金属主要来源于可交换或酸溶性、还原性和氧化性状态。1.21羧酸（1）型氨基羧酸：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（又称次三乙酸NTA）、二乙烯三胺五乙酸（DTPA）及其盐。例如，EDTA的四种酸和两种胺（—NRR′）可以用作配体的牙齿，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，络合稳定性常数大，耐碱性好，但分散性弱，不易被生物降解。（2）含有羟基和羧基配位基团的羟基羧酸，此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，羟基和羧基在酸性条件下不会解离成氧阴离子，因此络合能力很弱，不宜在酸性介质中应用。（3）羟氨基羧酸：用作螯合剂的此类酸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）。特性：它们大多易于生物降解，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 有机聚膦酸羟乙烯-1,1-二膦酸（HEDP）、氨三甲基膦酸（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-己基）三胺五甲基膦酸（）、聚氨基聚醚基四亚甲基膦酸（）。例如，HEDP是一种五元酸，可以使水中的5个氢离子电离，电离后形成5个配位氧原子，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，能承受较高温度，适用于双氧水热漂，虽然制备过程中涉及甲醛，但如果处理得当，可以达标。
由于膦酸盐通过亚甲基连接，C-P的键能为246 kJ/mol，解离能为1 387 kJ/mol，比较强，很难使单体磷进入水体引起富营养化。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（反式丁二酸）-丙烯酸共聚物。它们所含的聚合物阴离子是金属离子的极好螯合剂，因此也用作阻垢剂。特性：聚羧酸分子中含有大量的羧酸，羧基氧原子具有形成配位键的能力，具有良好的胶体性质和分散性，并且具有耐碱性，但其络合能力较弱，因此必须进行共聚或改性以提高性能。1.24 含有巯基（-SH）的螯合剂利用巯基中的S原子，与重金属离子具有很强的结合性能。如：含二硫代羧基或二硫代氨基的盐、2-羟甲基-4-巯基苯酚制成的钠盐、含HMCA-CSS-的螯合剂、四硫代二唑羧酸TBA）等。（文献1、24、27、28、29、30） 1.2.5 希夫碱，又称西弗特碱，是指一类含有亚胺或亚甲基亚胺（-RC=N）的有机化合物，希夫碱由胺和活性羰基反应生成，常用于螯合主基和过渡金属元素。以淀粉等天然高分子材料为载体，将重金属离子与含氨基配体反应形成的西弗汀螯合后，会形成多配位配合物，而固定化的希夫碱不仅可以使配合物的稳定性更强，而且载体的稳定性也发生了很大的变化。
在工农业生产中常用于净化含重金属离子的废水。 1.3 天然改性聚合物捕集器按其来源可分为淀粉、纤维素、植物胶和多糖。重金属捕集剂（又称重金属螯合剂）是指一类含有N、S、O、P等配位原子的化合物，能与重金属离子通过配位键连接，形成稳定的螯合物。2. 螯合金属的种类及螯合能力 1.EDTA（乙二胺四乙酸）：对大多数重金属（尤其是Pb、Cd、Cu、Zn）具有很强的络合能力，能同时处理各种类型的土壤，EDTA对Pb.EDTA的活化能力最强。 EDTA在24h，pH7,0.1mol？L-1条件下重金属污染土壤去除率最高，分别为Pb 34.78%、Cd为89.14%、Cu为14.96%和Zn为45.14%。EDTA溶液能在较宽的酸度范围（3~8）内有效浸出Cu和Pb。2、DTPA（二乙烯三胺五三乙酸）：DTPA与EDTA一样，对重金属污染的土壤有很强的螯合作用。HEDTA（羟乙基牙二胺三乙酸）：其最突出的优点是能在碱性溶液（pH=8-11）中与Fe3+形成稳定的螯合盐，也能与稀土金属形成稳定的螯合盐EGTA（乙二醇双四乙酸）： 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与过渡金属具有螯合作用，可以可生物降解，其生物毒性（包括对植物和土壤微生物的毒性）低于EDTA，但其对重金属Pb和Cd的螯合能力不如EDTA。
NTA（二乙基三乙酸）：柠檬酸：处理U污染土壤，Cd（Cd提取率低），（0.2%w/w）：处理Pb柠檬酸钠（0.2%w/w）：处理Pb，提取Cd的效率按柠檬酸盐螯合能力的顺序排列，Pb的活化作用按HA顺序排列。提取的顺序为Cu和Pb，Zn的顺序为Cd的提取效率：柠檬酸;在豌豆（P. ）中诱导Pb。 L.cv.和玉米 （Z. mays L. cv.）累计容量大小：EDTA HEDTA DTPA EGTA EDDHA;在大白菜（B. ）中诱导Pb。CAPA）茎叶容量大小：EDTA HEDTA DTPA;EDTA和DTPA对Pb吸收的影响最大。EDTA对湿地植物Cu、Zn和Cd积累的诱导量高于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疼和困惑的，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，螯合剂对离子的螯合能力就越大。
下图显示了不同螯合剂的铁、钙和镁离子的螯合常数的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）对螯合剂螯合力的影响 在使用螯合剂的大多数工艺中，工作溶液通常是酸性或碱性的。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，具有重要的现实意义。图表 SEQ 图表 \* 1 铁离子螯合值（螯合值K）和pH曲线 图表2 钙离子螯合值（螯合值K）和pH曲线 图表3 镁离子螯合值（螯合值K）和pH曲线 3、几种螯合剂的综合应用评价 无机磷酸盐：三聚磷酸钠和焦磷酸钠是常用的螯合剂， 具有弱碱性，多用于洗衣粉添加剂中。它也可以用作工业领域中最便宜的软水器。硅酸盐：具有强碱性，多用于工业清洗剂，根据SiO2和Na2O（模量）的不同比例，各有其相应的应用领域，如SiO2含量高、碱性弱、适用于双氧水稳定剂的水玻璃;Na2O含量高的偏硅酸钠呈碱性，适用于工业清洗，如脱脂粉、脱脂粉等。有机磷：价格便宜，应用广泛，品种繁多，常用的HEDP等。一般来说，HEDP具有很强的铁离子螯合能力和钙镁离子螯合能力，各有其相应的应用环