[发明专利]一种螯合剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于绿色化学技术领域，具体涉及一种螯合剂及其应用。

背景技术

重金属对自然环境的污染破坏相当严重，工业中产生的大量废液、废 渣等包含有较多的重金属离子，如果处理不当，不但消除不了重金属离子 对环境的污染，反而会给环境带来二次污染。此外，对核工业产生高放射 性金属离子的废液废渣，科学家们一直在探索一种行之有效的绿色净化处 理技术。

除了工业废液废渣污染外，当今另一种重金属污染源-大量的电子垃 圾，在我国和世界其它主要电子产品消费国造成的重金属环境污染也愈加 严重。目前含有重金属的电子垃圾，要么经过简单掩埋法处理，要么经过 普通的化学沉淀法处理，虽然能暂时消除地面污染源，但对地下水源或地 下微生物环境的破坏却是非可逆的。电子垃圾中多含有金、银、钯等贵金 属，如能找到行之有效的净化处理方法，不但可以解决环境污染问题，而 且还可以回收大量贵金属。为了避免重金属离子对环境的危害，世界各国 均制定了严格的标准及规范，并在净化技术研发方面投入了巨大的人力、 物力和财力，以期变害为利，变废为宝。

超临界CO₂萃取技术，已经发展了近三十年，作为绿色化学化工技术， 正逐步推广到工业、农业、环保等领域。超临界CO₂，兼有气体和液体的 双重优点和特性，具有低粘度，传质快，操作条件温和，后续处理简单， 低成本、惰性、对环境友好等诸多优点。带电荷的金属离子本身不溶于超 临界CO₂，但在超临界CO₂中加入适当的螯合剂，金属离子往往可被有效 地萃取出来。因此，超临界CO₂螯合萃取技术将在重金属污染物的处理方 面发挥作用。该技术可以应用到环境重金属污染的净化、食品和药品中重 金属离子的脱除、核废料放射性金属的有效回收处理、电子垃圾中贵金属 (如金、铂、银等)和贱金属(如铜、镍、锌、铁等)的有效回收利用、 高精密仪器或微小尺寸集成电路晶片的无害清洗等诸多领域。

超临界螯合萃取金属离子技术发展到现在已经近二十年了。传统的螯 合剂种类很多，如有机单磷配体类：磷酸三丁酯(TBP)、Cyanex272、 Cyanex301、Cyanex302类(例如美国CYTEC Industries，Inc.公司生产试剂) DDC类，β-二酮类，冠醚类和有机胺类等。传统螯合剂分子在超临界CO₂流体中溶解度有限，通常需要借助氟化作用提高溶解度和萃取效率。但是， 氟化反应所需的原料成本很高，限制了该技术的应用和推广；虽然添加改 性剂(常见如甲醇、乙醇等)可以在一定程度上提高超临界CO₂螯合萃取 金属离子的效率，但是改性剂会对环境造成二次污染。

所以，开发新型和实惠的螯合剂来增强超临界CO₂螯合萃取金属离子 技术的“高效、绿色”特性是此领域研究的热点问题。

Novomestska等将三甘醇作为桥链，合成了具有两个“P(O)-OH”结 构基团的酸性螯合剂，侧链为直链C12脂肪烃基，常规的液液萃取表明， 其具有高萃取效率和对某些金属离子的萃取选择性。 (Collect.Czech.Chem.Commun.2006，71(10)，1427-1444)。

发明内容

本发明提供了一种螯合剂，解决了传统螯合剂在CO₂超临界萃取金属 离子中溶解度低，萃取效率不高的问题。

一种螯合剂，具有如通式(I)所示的结构式：

其中，X为-(CH₂CH₂O)_n-CH₂CH₂-，其中n为1～6的整数；

R₁为甲基、乙基、丙基或异丙基；

R₂为碳原子数在6到8之间的脂肪烃基，或为具有通式-(A)₃-Z的基 团，A为亚甲基；

Z为-Si[(CH₂)_yCH₃]₃，其中y为0、1、2或3；或