螯合剂运用论文：日用化工螯合剂运用研究

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本文作者：杜冬花作者单位：西安南风日化有限责任公司

有机多元膦酸类

有机多元膦酸类的一个典型代表是H-501。H-501对金属离子如钙、镁、铁、铜等的螯合能力特别强，能形成稳定的络合物，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸钙、碳酸钙、硅酸镁等也有较好的去活化作用。因而广泛用于洗涤剂、化妆品、香皂等日化行业作为金属螯合剂。其钙螯合值（mgCaCO3/g）为510，铁螯合值（mgFe3+计/g）为602。因EDTA的分子结构中都有胺基成分，因而在皂中，稳定性比H-501差。

1有机多元膦酸的性能及作用机理

有机多元膦酸指分子中有两个或两个以上的膦酸基直接与碳原子相连的有机化合物。有机多元膦酸由于具有亲水和疏水两种基团，本身也是一种表面活性剂，又因为P-C键极性小，在高温pH值下，仍十分稳定。它对许多金属离子如钙、镁、铜、锌、铁、镉、钛等离子的螯合力特别强，形成稳定的络合物。EDTA是按化学当量进行络合的，即1mol的EDTA总是络合2mol的Ca2+和Mg2+，而对有机多元膦酸如H-501而言，一个分子可以和两个或多个金属离子螯合形成立体结构的双环或多环螯合物。例如：当Ca2+离子浓度大于2×10-6mol/L，pH为11时，可以形成Ca2+/H-501的比值为1∶1，3∶2，4∶3，7∶4等的胶束状的多环络合物，这几种络合物的稳定常数分别为5.52，18.28，29.08和48.23。这说明H-501和Ca2+离子更容易形成大分子的络合物，如Ca7+(H-501)4+[Ca7+(H-501)4]nk=[Ca7+(H-501)4]n+1，这个平衡常数的对数是4.6。这就表明H-501与Ca2+离子容易形成大分子胶束状的络合物，因为这些大分子胶束状的络合物是疏松的，可以分散在水中，或者混入原来已结的钙垢中，使得钙垢的正常晶体破坏，相应的就可以使硬垢变成软垢或极软垢。

2H-501的用法

H-501在香皂、透明皂的加入量一般在0.2%～0.5%，以实际效果和经济成本来看，在香皂的加入量，推荐为0.3%～0.4%，透明皂的加入量，推荐为0.2～0.35%。从经济成本来看，H-501的价格（6.67元/公斤）只是EDTA钠盐的四分之一。为了达到更好的效果，两者也可以复配使用。

秀波系列产品

秀波系列产品包括SP-I（液）为多元共聚高分子材料聚合度约为150，SP-I（固体）为SP-I（液）的固体形态，SP-60（固），SP-II（液）为多元聚高分子材料聚合度约为200，SP-V为SP-II（液）的固体形态，秀波系列产品具有强的束缚钙能力。与STPP相比，SP-II的束缚值（mgCaCO3/g）为475，STPP为290。它是STPP的1.64倍。

离子交换型螯合剂

离子交换型螯合剂的代表是沸石，沸石也称分子筛，分子筛的化学组分通式为：M2/Z•Al2O3•nSiO2•mH2O,其中Z是金属离子MZ+的价数，n为相应于1molAl2O3的SiO2的量（mol），通称硅铝比，m为结合水的量（mol）。4A沸石的结构中存在一种叫做a笼的空穴，Ca2+可进入空穴内与Na+进行交换，空穴中含有水分子，能进行阳离子交换与吸附，且在带有铝原子的骨架中，每个铝原子具有一个单位的负电荷，这些电荷能将孔穴内所交换的阳离子吸附，故4A沸石对Ca2+有相当高的交換能力。影响离子交换的主要因素为粒度、温度和pH值。4A沸石的粒度越小，交换速度越快，最适宜的粒度在1～10mm，温度从20℃～60℃，沸石对钙离子的交换能力有所增加，但不显著。在pH9～11有助于提高4A沸石对钙离子的交换能力。4A沸石对镁离子的交换能力较差。4A沸石的钙离子交换能力为285～310mgCaCO3/g，目前价格为2.21元/公斤。为满足水硬度，调节作用所需最低含量：在合成洗涤剂中的百分含量35.5%，洗涤液中助洗剂的浓度：0.71g/L。

其他

研究中发现EDTA分子在与大多数离子形成螯合剂时，4个乙酸基团中实际只有3个参加螯合反应，第四个乙酸基在溶液中悬吊着，这个多余的位置却提供了1个形成新的衍生物的好机会。在乙二胺三乙酸中引入一个脂肪酰基就可以形成1个具有螯合性能的表面活性剂即：N-酰基-ED3A（LED3A）。通常情况下钙螯合值与浓度无关。不管EDTA浓度有多大，EDTA最大螯合能力只有260mgCaCO3/g，而NaLED3A随着螯合表面活性剂浓度增加螯合值增加。LED3A螯合金属能力的顺序为Mg2+<Cd2+<Ni2+≈Cu2+，Pb2+≤Fe3+。