[发明专利]一种镉、铝、铅离子螯合剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属分析化学和环境化学领域，具体涉及一种螯合剂，特别是涉及一种镉、铅、铝离子螯合剂的制备方法及其在铝离子、重金属离子检测方面和环境水处理中的应用。

背景技术

金属离子广泛的存在于自然界中，它是维持多相体系的渗透平衡的重要组成部分，也是广泛的酶反应的必要组成部分。但是并不是所有的金属离子生物体均需要，例如：镉离子、铅离子；除此之外，有些金属离子是生物体所需要的但是并不是摄入的越多越好，如：铝离子。镉是一种环境污染物且非人体所需元素，过量摄入会导致人体中毒。世界卫生组织将镉列为重点研究的食品污染物；国际癌症研究机构（IARC）将镉归为人类致癌物，会对人类健康造成严重的危害；美国毒物和疾病登记署（ATSDR）将镉列为第7位危害人体健康的物质；我国也是将镉列为实施排放总量控制的重点监控指标之一。镉的化合物毒性更大，当环境受到镉污染后，它会在生物体内富集，通过食物链进入人体引起中毒，镉的富集作用显著，即使是停止了接触，大部分蓄积在体内的镉也仍然会停留在体内，镉的急性中毒症状表现为：恶心、呕吐、腹泻、流涎继而引起中枢神经中毒症状，严重者可导致死亡；长期摄入含镉的食物，会导致慢性中毒，使肾小管和肾小球受损，还会导致蛋白尿、氨基酸尿以及糖尿。2013年3月，《南方日报》报道了湖南镉超标大米进入了广东市场的消息，也是令人瞠目结舌。铅被广泛应用到各行各业，对环境的污染也越来越重，对人体的健康危害也越来越严重，目前，铅主要是通过空气、饮用水和食物的方式影响着人体健康。铅及其化合物进入人体后将会对人的神经、造血、消化、肾脏等多个器官造成危害。其进入人体后，会有少部分会排出人体内，剩余的大部分会沉积在体内。对于成年人，铅的入侵会导致头晕、乏力、眩晕、困倦、失眠、贫血、免疫力下降等，有的口中有金属味，动脉硬化、消化道溃疡和炎眼底出血等症状；对于儿童，在同样的环境条件下，摄入量会比成人高处好几倍，危害极其严重，会出现发育迟缓、食欲不振、行走不便、失眠、智力低下、注意力不集中等症状，严重者将会导致脑组织损伤，造成终身残疾；对于孕妇，铅进入体内会通过胎盘障碍，影响胎儿发育，造成畸形、流产或者死胎等。铝，在地壳中是金属元素含量最丰富的，大约是总矿物成分的8%。人类的发展与铝密不可分。在当代社会中，铝已经被广泛的用作建筑材料、电传导、炊具和食物的包装等多方面，这是源于它具有低密度、良好的导电导热性。此外，根据铝化合物的化学性质，其被广泛的应用于水的纯化和临床药物。通过固体垃圾的堆积以及化学废水的排放等导致的环境污染，重要的是通过空气污染引起酸雨，增加了铝从Al₂O₃向Al³⁺的转变，变为Al³⁺之后，被人摄入并且沉积到体内。虽然铝在人体内也是一种必不可缺的元素，但是其量如果摄入过多，就会对人的骨骼、肾和肝，尤其是对大脑和神经系统造成损害，如帕金森氏综合症和阿尔茨海默症。除此之外，也会对其他生物造成危害，如植物的生长过程中，Al³⁺的浓度异常，会很大程度的抑制植物的生长。因此，采用一种螯合剂去检测铝、铅、镉离子，尤其是跟踪它们在生命体内作用是一件很有意义的事情。

目前检测镉、铅离子在内的重金属离子的方法有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等；检测铝离子的方法，近年来有石墨炉原子吸收光谱，电热原子吸收光谱和电感耦合等离子体原子发射光谱等。总的来讲，这些方法或多或少的会有一些缺陷，如样品仪器价格昂贵、检测时间长、不能实时实地检测、操作复杂以及对于微量离子的检测不太灵敏等，在实际的应用中受到了一定的限制。目前已开发的螯合剂一般只能与一种金属离子配位（引用专利：淄博金鼎光电科技有限公司.重金属螯合剂的合成方法:中国,104495998.2015-04-08；浙江大学.一种螯合剂及其应用:中国,101735264.2010-06-16；扬州市海诚生物技术有限公司.一种重金属螯合剂:中国,105664417.2016-06-15)。重金属螯合剂的合成方法中合成步骤多，而且合成出来的螯合剂只针对于重金属，没有涉及到重金属以外的金属离子；而对于一种螯合剂及其应用和一种重金属螯合剂这两篇发明中，前者对所有的金属离子都有螯合作用，而后者就只是对一种重金属离子有螯合作用，这样在许多方面的应用就不是想要达到的那种效果。因此，本发明旨在开发一种检测成本低、检测时间短、操作简便，能除掉污染水中一种以上的几种金属离子螯合剂，即镉、铝、铅金属离子的螯合剂，并且将其应用于医学、工业、食品等领域。

发明内容