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
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, 成的络合物称为螯合物。 螯合剂中至少含有一对孤电子对, 道,孤电子对填充入金属离子空轨道,电子对属
而金属离子必须有空的价电子轨
形
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 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
pH值影
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, 不适宜在酸性介质中应用。
因而络合能力很弱,
(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。 1.23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, 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
因此也被用作阻垢
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 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
CSS-
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