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，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，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）

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）都具有很强

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），Pb

Na2EDTA（0.2%w/w）:处理Pb

柠檬酸钠（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 。