摘 要:综述了印染加工使用螯合剂的种类、性能及其在印染各阶段的应用,针对现阶段对螯合剂的研究和存在问题,提出加速聚羧酸型螯合剂的基础研究,向绿色环保型和复合配方型发展。
螯合剂在印染行业又称络合剂、螯合分散剂、金属封锁剂、水质软化剂等。目前市场上的螯合剂品种繁多,不同的厂家,不同的品种,结构不尽相同,对钙、镁、铁等金属离子的螯合力、分散性、防沾性等性能指标差异极大,还没有一种产品能够做到尽善尽美。工厂在选择螯合分散剂时,并不是螯合力越强越好,如在使用金属络合染料时,即要防止金属离子被染料络合影响色光,又不剥夺染料中的金属离子,因此选择稳定常数适中的螯合剂十分重要。实际生产中需要根据设备、织物、工艺、水质等要求来综合考虑,所以了解各类螯合剂的性能尤为重要。
1·印染加工的螯合剂种类及性能
印染工业使用的螯合剂主要有:无机聚磷酸盐、氨基羧酸型螯合剂、羟基羧酸型螯合剂、有机磷酸盐、聚羧酸型螯合剂。
1·1 无机聚磷酸盐
无机磷酸盐类以三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠为主。其络合能力中等,具有良好的分散和胶溶能力,价格便宜,但在较高温度下容易水解而失效,本身有与钙、镁等金属离子结合成水垢的趋势,更为严重的是会造成水体富营养化。所以长期以来一直在研究新的螯合剂用于代替聚磷酸盐。
1·2 氨基羧酸型螯合剂
氨基羧酸中最常用的是乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨基三乙酸(NTA)、二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)、N-羧乙基乙二胺三醋酸(HEDTA)。这些氨基羧酸盐非常稳定,不会水解,其钠盐的溶解度非常高,并且都有很强的络合能力,络合稳定常数大,耐碱性好,但分散力弱且不易被生物降解。EDTA在水环境中属于特别难以降解的化合物,它能将重金属离子从固体物质中转移至水溶液中,这样延伸了这些有毒金属的危害范围和周期。NTA螯合能力极强,价格也便宜,但由于其存在毒性、安全性等方面的争议,很多国家已经禁止使用。
亚氨基二琥珀酸(IDS)是一种新型的氨基多羧酸螯合剂,有很强的螯合过渡金属离子的能力和良好的降解性。IDS可以用于石油化工、纺织工业、化妆品、医药、土壤中重金属污染物的萃取、纸浆的漂白、水泥和石膏阻滞剂,以及洗涤剂等[1]。
吴长[2]等人用顺丁烯二酸酐(MA)、氢氧化钠和氨在水溶液中合成IDS,研究其螯合性能,并与经典的螯合剂EDTA做了比较。结果表明,最佳合成条件为:原料摩尔比n(MA)∶n(NaOH)∶n(NH3)∶n(H2O) =2∶3∶2∶16,反应温度160℃,反应时间10·0 h。在该反应条件下,亚氨基二琥珀酸的收率大于80·0%。IDS对大多数金属的螯合能力接近EDTA的水平,有的甚至超过EDTA。鉴于其良好的生物可降解性,可以预测在不久的将来,它会广泛替代现有的螯合剂并应用到各行各业的工业生产。
1·3 羟基羧酸型螯合剂
羟基羧酸,如酒石酸、草酸、葡萄糖酸、柠檬酸钠等,螯合能力较强,分散力较差,容易被生物降解。羟基羧酸与碱土金属离子形成的螯合物稳定性不高,只有在高pH值和过量螯合剂的存在下才能有效地掩蔽碱土金属离子。酒石酸的螯合能力较弱,草酸、葡萄糖酸则属于强螯合剂,并且葡萄糖酸是良好的全能螯合剂。柠檬酸钠对钙镁和重金属离子的螯合能力很强,而且对人体和生态环境比较安全。
1·4 有机磷酸盐
有机磷酸盐型螯合剂包括氨基三亚甲基磷酸(ATMP)、羟基亚乙基二磷酸(HEDP)、乙二胺四亚甲基磷酸(EDTMP)等。这类螯合分散剂的螯合能力比氨基羧酸类、磷酸盐类都要强,螯合稳定常数大,金属离子被螯合后不容易解离,而且耐化学稳定性好,易被生物降解,但其生物降解产物仍会造成水体富营养化,最终导致水质恶化。
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