乙二胺四乙酸的应用简介

周林宗　张宗贵

(楚雄师范学院, 云南楚雄675000)

摘　要:本文简要介绍了EDTA 在工农业生产上的应用。

关键词:乙二胺四乙酸;应用

中图法分类号:O623.736　　文章标识码:A　　文章编号:1008-5068 (2001) 03-0071-03

乙二胺四乙酸(简称EDTA)是一种工农业生产和科学研究中广为应用的一种氨羧络合剂, 它的应用是建立在它广泛的络合性基础之上的。它几乎能与所有金属离子生成稳定的水溶性络合物。在工业生产上往往由于某些金属离子的存在而影响了反应速率, 使产品变质, 降低质量, 因此在整个生产过程中就有必要将这些金属离子的浓度控制在一定限度以内, 在很多情况下应用掩蔽剂EDTA 就能达到此目的。随着我国经济建设的迅速发展, EDTA 在各个领域的用途日益扩大, 其应用前景十分广阔。因此, 普及EDTA 的应用知识, 应用这些知识解决工农业生产和科学研究中遇到的新问题, 以及开拓EDTA 应用的新领域是一件十分有意义的事情。鉴于此, 本文就EDTA 在一些领域的应用及其应用的原理作一简要介绍。

一、水的软化和锅炉去垢

近年来水的软化方法除采用阳离子交换树脂外, 就是应用掩蔽剂使有害金属离子形成稳定的水溶性螯合物。在一般水的软化中, 应用最广的是价廉并可大量生产的各种磷酸钠, 其中尤以六偏磷酸盐对钙离子的掩蔽能力大于其它磷酸盐, 因此用得最多。但由于这类无机盐对热的稳定性差, 在蒸汽机车和热电站等重要工业部门的高压高温设备或锅炉中, 已为EDTA 所代替。EDTA 的优点是不仅在热水中不会分解。而且生成的螯合物远比聚合磷酸盐稳定, 可使金属离子的浓度降得很低。如在锅炉或蒸发器中使用未经处理的硬水, 则内层常有钙或铁化合物的锅垢产生, 此时可用EDTA 的碱金属盐和少量(由锅垢成分决定)对铁有强螯合能力的葡萄糖酸, 柠檬酸, 三乙醇胺等混合物作去垢剂, 一般用3 ～ 10 %溶液在203°C下加热搅拌2 小时, 沉积层则变为多孔疏松, 再用水冲洗即被除去。采用上

述方法除垢, 对锅炉无腐蚀作用。该方法亦可用于大宾馆和大酒店夏季降温时循环水的处理, 即加入适量EDTA 及氨缓冲液调节pH 值在10 左右, 此循环水可长期使用, 而不会结垢。其它也有用EDTA ,润湿剂, 铬酸钾, 锌粉和多磷酸盐混合物作除垢剂。

二、洗涤剂

合成洗涤剂虽不受硬水影响, 但加入少量EDTA 掩蔽金属离子, 能增加表面活性剂和生成泡沫的稳定性, 提高清洁效率。

三、纺织印染工业

纺织工业所用原料如棉花, 人造纤维或羊毛中, 常有微量金属离子, 对产品质量影响很大, 因此EDTA 等掩蔽剂在纺织工序中已普遍应用。例如最初用肥皂或洗涤剂洗去纤维表面蜡质或油脂时, 加入少量聚合磷酸盐, 羟基酸或EDTA 等掩蔽剂使水软化, 能防止由于钙皂和镁皂使织物出现斑点或染色暗淡不均, 不能耐火的不足。在织物进行丝光处理时, 常需用2 ～ 5 %NaOH 溶液蒸煮以除去蜡质,油脂, 淀粉, 浆胶等杂质。此时溶液中如有微量Fe (Ⅲ) 离子存在, 则能在织物上产生铁迹, 而且以后漂白时由于Fe (Ⅲ)的催化作用生成氧化纤维使铁迹附近发生小孔, 因此在NaOH 溶液中就需用三乙醇胺、EDTA 等掩蔽Fe (Ⅲ), 若溶液中同时有碱土金属离子存在, 则三乙醇胺等可以和EDTA 同时使用。微量重金属离子如铜、铁、锰等离子在漂白时能使过氧化氢、过硼酸盐、过氯酸铵等漂白剂

加速分解, 很快放出氧而损伤织物, 若加入少量EDTA 掩蔽这些重金属离子, 就能降低氧化剂的分解速度, 达到有效充分利用漂白剂, 增加漂白效率。织物染色时, 溶液中有碱土金属离子和重金属离子, 就能和酸性染料生成不溶性盐, 使颜色发暗并改变色调, 此时在染料池中加入0.25 ～ 1.0 %的EDTA , 可以增加色彩美观和耐磨程度, 防止脱色。醋酸盐染料池中加入1.0 %EDTA 能防止因钙皂和镁皂而引起的斑点现象。硫化染料池中加入0.2 ～ 0.3 %EDTA 可以避免和碱土金属离子生成青铜色沉淀。铬染料池中加入1.0 ～ 1.5 %EDTA 掩蔽铜、铁、镍等金属离子, 可使织物色彩达到鲜艳牢固的效果。

四、造纸工业

纤维素常常有各种金属离子, 其中铁(Ⅲ)离子较难除去, 它能使纸变色并且破裂, 在碱性纸浆中加入EDTA , 就能将铁(Ⅲ)掩蔽。在未经漂白的亚硫酸盐纸浆中加入EDTA 等, 能防止磺酸木质素因微量金属离子的催化作用而被空气氧化而显现红色, 同时还能制止纸浆中的脂肪酸和树脂酸生成不溶性松脂沉淀。纸浆漂白过程中, 金属离子能催化过氧化物分解, 降低纤维的牢固程度, 加入EDTA能加于防止。

五、金属去锈和电镀

金属和合金表面氧化物虽可浸入强酸的溶液中使之除去, 但由于金属氢化物的生成, 能丧失表面韧性, 因此在微酸性或碱性介质中使用掩蔽剂对去锈更为有利。一般使用的是pH4.5 ～ 5.5 的5 ～ 10 %EDTA 溶液, 加温或加表面活化剂效果更好。铁锈可用每加仑溶液中含有1 磅的50 %NaOH , 25 %EDTA和25 %NaCN 混合物热溶液处理。清洁了的新表面可浸入和喷洒25 ～ 30 %中性EDTA 溶液一次, 防止生成氧化物, 应用时再用水淋洗即可。钢或铁件表面清洁后, 在电镀前尚须酸洗一次, 再用水淋,但由于pH 的突然改变, 往往有氢氧化物沉淀生成, 此时若用pH4 ～ 6 的0.5 ～ 2.0 %EDTA 热溶液浸洗即可避免。掩蔽剂在电镀工艺中的应用主要是控制金属离子的浓度, 改善镀层性质, 改进电镀技艺。一般从电解盐溶液所得的镀层都是较大的晶型颗粒, 不能牢固结合, 如加入其他络合剂使生成络离子, 就可以得到平滑光亮, 不易剥落的镀层。在电镀工艺中最常用的是氰合络离子配成的电解液。近年来用EDTA 配制电镀铜、锌、铅、铁、镉等电解液的研究已有不少报导, 废液能合理回收, 成本降低, 而且无毒, 已有逐渐代替氰化物电解液的趋势。普通电解槽中若含有若干微量金属杂质, 能使镀层粗糙, 发暗, 变脆, 甚至碎裂, 加入0.1 ～ 1.0 %EDTA , 即能改善上述情况。铝及镁制品进行阳极染色时, 在溶液中加入染料重量1 ～ 2 %的EDTA 掩蔽金属离子, 能增加光泽并可防止发生斑点。

六、橡胶和聚合物

橡胶中流出的乳胶, 经微量的金属离子的催化能生成酸, 引起自然凝固, 必须加入0.5 %氨使其pH 在11 ～ 13 时, 才能长时间保持稳定, 如加入EDTA 掩蔽危害金属离子, 即能抑制催化反应发生。天然橡胶和合成橡胶及硫化橡胶长期贮存时就要老化, 失去物理机械性能, 经研究, 原子价易于变化的重金属离子如铜、铁、锰、钛、钒、钴、镍等都是老化的促进剂, 而尤以铜和锰为最强, 若加入少量如EDTA 类的掩蔽剂即能迟缓氧化过程, 延长使用时间。高分子的聚合作用能因金属离子的催化而加速, 如加入掩蔽剂形成一个金属离子缓冲体系, 使金属离子维持在某一恒定浓度, 反应即能按要求速度平稳进行。例如在丁二乙烯橡胶的聚合反应中加入微量(0.01 ～ 0.05 %)Fe (Ⅲ) -EDTA 催化剂即能催速反应平稳进行, 而余留极度微量的铁离子对橡胶质量不发生影响。树脂乳浊液能因存在的微量金属离子而发生过早沉降现象, 酚醛树脂有少量铁离子即显现深色, 加入少量EDTA 即可消除以

上缺点。此外, 塑料工业聚合改进工艺中添加微量EDTA 即可提高聚氯乙烯的稳定性和白度。也用于大环化合物冠醚的制备。

七、动植物油

植物油和食用油能因金属离子的催化作用而被氧化变质。如用柠檬酸、酒石酸、EDTA 、NTA 、HEDTA 等溶液洗涤数次, 除去金属离子, 即能制止氧化作用, 使之稳定。

八、放射性污染的消除

放射性污染实质上和尘土污染相似, 唯主要金属化合物而已。当用去垢剂洗涤时, 则生成不溶物而粘附于物体或皮肤表面, 不易洗除。如在去垢剂中加入掩蔽剂, 则前者使较大污粒悬浮于水中, 后者螯合金属离子溶于水中, 完全达到去污目的。几种掩蔽剂如EDTA 、聚合磷酸盐和柠檬酸盐等曾被采用。

九、其它方面的应用

医学上应用于血液抗凝剂, 临床上用于治疗铅、汞及放射性元素中毒等。食品工业中作食品添加剂, 防止因微量金属离子的存在而引起食品变色。农业上EDTA 螯合有机微肥的开发。日用化学工业中EDTA 用作化妆品中防腐添加剂等。此外用EDTA 预处理玻璃表面提高装璜玻璃光亮度, 添加EDTA钙和EDTA 铝于蓄电池中, 延长蓄电池使用寿命, 配制生产彩色电视显相管所用的光敏物体, 以及配制记录测定仪中热敏记录材料等方面均要用到EDTA 。总之, 随着我国经济建设的迅速发展,EDTA 在各个领域的用途日益扩大, 其应用前景十分广阔。

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