螯合劑運用論文：日用化工螯合劑運用研究

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本文作者：杜冬花作者單位：西安南風日化有限責任公司

有機多元膦酸類

有機多元膦酸類的一個典型代表是H-501。H-501對金屬離子如鈣、鎂、鐵、銅等的螯合能力特別強，能形成穩定的絡合物，甚至對這些金屬的無機鹽類如硫酸鈣、碳酸鈣、硅酸鎂等也有較好的去活化作用。因而廣泛用于洗滌劑、化妝品、香皂等日化行業作為金屬螯合劑。其鈣螯合值（mgCaCO3/g）為510，鐵螯合值（mgFe3+計/g）為602。因EDTA的分子結構中都有胺基成分，因而在皂中，穩定性比H-501差。

1有機多元膦酸的性能及作用機理

有機多元膦酸指分子中有兩個或兩個以上的膦酸基直接與碳原子相連的有機化合物。有機多元膦酸由于具有親水和疏水兩種基團，本身也是一種表面活性劑，又因為P-C鍵極性小，在高溫pH值下，仍十分穩定。它對許多金屬離子如鈣、鎂、銅、鋅、鐵、鎘、鈦等離子的螯合力特別強，形成穩定的絡合物。EDTA是按化學當量進行絡合的，即1mol的EDTA總是絡合2mol的Ca2+和Mg2+，而對有機多元膦酸如H-501而言，一個分子可以和兩個或多個金屬離子螯合形成立體結構的雙環或多環螯合物。例如：當Ca2+離子濃度大于2×10-6mol/L，pH為11時，可以形成Ca2+/H-501的比值為1∶1，3∶2，4∶3，7∶4等的膠束狀的多環絡合物，這幾種絡合物的穩定常數分別為5.52，18.28，29.08和48.23。這說明H-501和Ca2+離子更容易形成大分子的絡合物，如Ca7+(H-501)4+[Ca7+(H-501)4]nk=[Ca7+(H-501)4]n+1，這個平衡常數的對數是4.6。這就表明H-501與Ca2+離子容易形成大分子膠束狀的絡合物，因為這些大分子膠束狀的絡合物是疏松的，可以分散在水中，或者混入原來已結的鈣垢中，使得鈣垢的正常晶體破壞，相應的就可以使硬垢變成軟垢或極軟垢。

2H-501的用法

H-501在香皂、透明皂的加入量一般在0.2%～0.5%，以實際效果和經濟成本來看，在香皂的加入量，推薦為0.3%～0.4%，透明皂的加入量，推薦為0.2～0.35%。從經濟成本來看，H-501的價格（6.67元/公斤）只是EDTA鈉鹽的四分之一。為了達到更好的效果，兩者也可以復配使用。

秀波系列產品

秀波系列產品包括SP-I（液）為多元共聚高分子材料聚合度約為150，SP-I（固體）為SP-I（液）的固體形態，SP-60（固），SP-II（液）為多元聚高分子材料聚合度約為200，SP-V為SP-II（液）的固體形態，秀波系列產品具有強的束縛鈣能力。與STPP相比，SP-II的束縛值（mgCaCO3/g）為475，STPP為290。它是STPP的1.64倍。

離子交換型螯合劑

離子交換型螯合劑的代表是沸石，沸石也稱分子篩，分子篩的化學組分通式為：M2/Z•Al2O3•nSiO2•mH2O,其中Z是金屬離子MZ+的價數，n為相應于1molAl2O3的SiO2的量（mol），通稱硅鋁比，m為結合水的量（mol）。4A沸石的結構中存在一種叫做a籠的空穴，Ca2+可進入空穴內與Na+進行交換，空穴中含有水分子，能進行陽離子交換與吸附，且在帶有鋁原子的骨架中，每個鋁原子具有一個單位的負電荷，這些電荷能將孔穴內所交換的陽離子吸附，故4A沸石對Ca2+有相當高的交換能力。影響離子交換的主要因素為粒度、溫度和pH值。4A沸石的粒度越小，交換速度越快，最適宜的粒度在1～10mm，溫度從20℃～60℃，沸石對鈣離子的交換能力有所增加，但不顯著。在pH9～11有助于提高4A沸石對鈣離子的交換能力。4A沸石對鎂離子的交換能力較差。4A沸石的鈣離子交換能力為285～310mgCaCO3/g，目前價格為2.21元/公斤。為滿足水硬度，調節作用所需最低含量：在合成洗滌劑中的百分含量35.5%，洗滌液中助洗劑的濃度：0.71g/L。

其他

研究中發現EDTA分子在與大多數離子形成螯合劑時，4個乙酸基團中實際只有3個參加螯合反應，第四個乙酸基在溶液中懸吊著，這個多余的位置卻提供了1個形成新的衍生物的好機會。在乙二胺三乙酸中引入一個脂肪?；涂梢孕纬?個具有螯合性能的表面活性劑即：N-?；?ED3A（LED3A）。通常情況下鈣螯合值與濃度無關。不管EDTA濃度有多大，EDTA最大螯合能力只有260mgCaCO3/g，而NaLED3A隨著螯合表面活性劑濃度增加螯合值增加。LED3A螯合金屬能力的順序為Mg2+<Cd2+<Ni2+≈Cu2+，Pb2+≤Fe3+。