摘 要:綜述了印染加工使用螯合劑的種類、性能及其在印染各階段的應用,針對現階段對螯合劑的研究和存在問題,提出加速聚羧酸型螯合劑的基礎研究,向綠色環保型和復合配方型發展。
螯合劑在印染行業又稱絡合劑、螯合分散劑、金屬封鎖劑、水質軟化劑等。目前市場上的螯合劑品種繁多,不同的廠家,不同的品種,結構不盡相同,對鈣、鎂、鐵等金屬離子的螯合力、分散性、防沾性等性能指標差異極大,還沒有一種產品能夠做到盡善盡美。工廠在選擇螯合分散劑時,并不是螯合力越強越好,如在使用金屬絡合染料時,即要防止金屬離子被染料絡合影響色光,又不剝奪染料中的金屬離子,因此選擇穩定常數適中的螯合劑十分重要。實際生產中需要根據設備、織物、工藝、水質等要求來綜合考慮,所以了解各類螯合劑的性能尤為重要。
1·印染加工的螯合劑種類及性能
印染工業使用的螯合劑主要有:無機聚磷酸鹽、氨基羧酸型螯合劑、羥基羧酸型螯合劑、有機磷酸鹽、聚羧酸型螯合劑。
1·1 無機聚磷酸鹽
無機磷酸鹽類以三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉為主。其絡合能力中等,具有良好的分散和膠溶能力,價格便宜,但在較高溫度下容易水解而失效,本身有與鈣、鎂等金屬離子結合成水垢的趨勢,更為嚴重的是會造成水體富營養化。所以長期以來一直在研究新的螯合劑用于代替聚磷酸鹽。
1·2 氨基羧酸型螯合劑
氨基羧酸中最常用的是乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨基三乙酸(NTA)、二乙烯三胺五羧酸鹽(DTPA)、N-羧乙基乙二胺三醋酸(HEDTA)。這些氨基羧酸鹽非常穩定,不會水解,其鈉鹽的溶解度非常高,并且都有很強的絡合能力,絡合穩定常數大,耐堿性好,但分散力弱且不易被生物降解。EDTA在水環境中屬于特別難以降解的化合物,它能將重金屬離子從固體物質中轉移至水溶液中,這樣延伸了這些有毒金屬的危害范圍和周期。NTA螯合能力極強,價格也便宜,但由于其存在毒性、安全性等方面的爭議,很多國家已經禁止使用。
亞氨基二琥珀酸(IDS)是一種新型的氨基多羧酸螯合劑,有很強的螯合過渡金屬離子的能力和良好的降解性。IDS可以用于石油化工、紡織工業、化妝品、醫藥、土壤中重金屬污染物的萃取、紙漿的漂白、水泥和石膏阻滯劑,以及洗滌劑等[1]。
吳長[2]等人用順丁烯二酸酐(MA)、氫氧化鈉和氨在水溶液中合成IDS,研究其螯合性能,并與經典的螯合劑EDTA做了比較。結果表明,最佳合成條件為:原料摩爾比n(MA)∶n(NaOH)∶n(NH3)∶n(H2O) =2∶3∶2∶16,反應溫度160℃,反應時間10·0 h。在該反應條件下,亞氨基二琥珀酸的收率大于80·0%。IDS對大多數金屬的螯合能力接近EDTA的水平,有的甚至超過EDTA。鑒于其良好的生物可降解性,可以預測在不久的將來,它會廣泛替代現有的螯合劑并應用到各行各業的工業生產。
1·3 羥基羧酸型螯合劑
羥基羧酸,如酒石酸、草酸、葡萄糖酸、檸檬酸鈉等,螯合能力較強,分散力較差,容易被生物降解。羥基羧酸與堿土金屬離子形成的螯合物穩定性不高,只有在高pH值和過量螯合劑的存在下才能有效地掩蔽堿土金屬離子。酒石酸的螯合能力較弱,草酸、葡萄糖酸則屬于強螯合劑,并且葡萄糖酸是良好的全能螯合劑。檸檬酸鈉對鈣鎂和重金屬離子的螯合能力很強,而且對人體和生態環境比較安全。
1·4 有機磷酸鹽
有機磷酸鹽型螯合劑包括氨基三亞甲基磷酸(ATMP)、羥基亞乙基二磷酸(HEDP)、乙二胺四亞甲基磷酸(EDTMP)等。這類螯合分散劑的螯合能力比氨基羧酸類、磷酸鹽類都要強,螯合穩定常數大,金屬離子被螯合后不容易解離,而且耐化學穩定性好,易被生物降解,但其生物降解產物仍會造成水體富營養化,最終導致水質惡化。
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