Pesquisa sobre a Aplicação do MGDA-3NA no Tratamento de Água

1. Introdução

Com o rápido desenvolvimento da industrialização e urbanização, a poluição da água tornou-se cada vez mais séria, particularmente os danos causados por íons de metais pesados, escala de cálcio e magnésio e poluentes orgânicos aos corpos d 'água. Métodos tradicionais de tratamento de água, como precipitação química, troca iônica e separação por membranas sofrem de baixa eficiência, altos custos e poluição secundária. Neste contexto, agentes quelantes ecológicos, devido à sua alta eficiência e biodegradabilidade, tornaram-se um hotspot de pesquisa. MGDA-3NA (sal trissódico de ácido diacético de metilglicina), como um novo agente quelante verde, exibe amplas perspectivas de aplicação no tratamento de água devido à sua excelente capacidade de complexação de íons metálicos, biodegradabilidade e respeito ao meio ambiente.

2. Propriedades QuĂ micas de MGDA-3NA

MGDA-3NA é um agente quelante do ácido aminocarboxílico com a fórmula química * * C7H8NNa3O6 * *. Sua estrutura molecular contém três grupos de ácido carboxílico e um grupo amino, capaz de formar complexos estáveis e solúveis em água com íons metálicos por meio de coordenação multidentada. Suas características incluem:

Alta capacidade de quelatação: Sua constante de complexação para íons metálicos como Ca², Mg², Fe³, Cu² e Pb² é significativamente maior do que a dos agentes quelantes tradicionais, como EDTA e NTA.

Biodegradabilidade: No teste padrão OCDE 301B, ele se biodegrada mais de 80% em 28 dias, significativamente maior do que o EDTA (que é praticamente não degradável).

Resistência a altas temperaturas e ampla adaptabilidade ao pH: Permanece estável dentro da faixa de pH de 2-12, tornando-o adequado para o tratamento de águas residuais ácidas ou alcalinas.

3. Principais AplicaĂ § Ăľes do MGDA-3NA no Tratamento de Ă gua

3.1 Remoção de metais pesados de águas residuais industriais

A contaminação por metais pesados é um grande problema nas águas residuais de indústrias como galvanoplastia, mineração e fabricação de baterias. O MGDA-3NA pode converter íons de metais pesados livres (como Cd², Hg² e Ni²) em complexos solúveis por quelação, que podem ser removidos por precipitação ou separação por membrana. Por exemplo:

Tratamento de águas residuais de galvanoplastia: A adição de MGDA-3NA (0.5-2 g / L) pode atingir uma taxa de remoção de íons de cobre de mais de 95% e reduzir o volume de lodo em 30%.

Vantagens comparativas: Comparado ao EDTA, o MGDA-3NA é mais eficiente em baixas dosagens e os resíduos podem ser posteriormente degradados por meio de tratamento biológico, evitando o acúmulo ambiental a longo prazo.

3.2 Escala e Inibição da Corrosão

Em água de resfriamento circulante e sistemas de água de caldeira, íons de cálcio e magnésio formam facilmente carbonato ou escala de sulfato. MGDA-3NA alcança a inibição de escala dinâmica quelatando Ca² / Mg² e impedindo o crescimento da nucleação do cristal:

Dados Experimentais: A 80C e uma concentração de Ca² de 500 mg / L, 10 mg / L de MGDA-3NA reduziram a escala em 90%.

Efeito sinérgico: Combinar com ácido poliacrílico (PAA) aumenta ainda mais a inibição da escala e prolonga a vida útil do equipamento.

3.3 Tratamento de detergentes e águas residuais de impressão e tingimento

Os detergentes tradicionais phosphorus-containing podem facilmente levar à eutrofização dos corpos d 'água. MGDA-3NA, como agente quelante livre de fósforo, pode substituir STPP (tripolifosfato de sódio):

Descoloração de Águas Residuais de Impressão e Tingimento: O complexo formado por MGDA-3NA e Fe² catalisa o HO◎ para produzir radicais hidroxila, degradando corantes azo (como Reactive Black 5) com uma eficiência de descoloração superior a 85%.

Baixa Toxicidade Biológica: Seus produtos de degradação são significativamente menos tóxicos para os microrganismos aquáticos do que o NTA.

3.4 Remediação do Solo e Tratamento de Águas Residuais Radioactivas

Lixiviação do solo: As soluções de MGDA-3NA podem extrair Cd e Pb de solos contaminados, com uma eficiência de extração 20% -40% superior à do ácido cítrico.

Tratamento de Resíduos Nucleares: O MGDA-3NA tem uma forte capacidade de quelatação de metais radioativos, como urânio (UO ²) e plutônio (Pu), reduzindo sua migração para o meio ambiente.

4. AnĂĄlise de BenefĂ cios Ambientais e EconĂ 'micos

Benefícios ambientais: MGDA-3NA tem uma DL50 (dose oral em ratos)> 2000 mg / kg, tornando-se uma substância de baixa toxicidade. Seus produtos de degradação são CO2 e água.

Comparação de custos: Embora seu preço unitário seja ligeiramente superior ao do EDTA, seu uso é reduzido em 30% -50%, resultando em menores custos gerais de tratamento.

5. Desafios e Perspectivas

Atualmente, a promoção de MGDA-3NA é limitada por:

1. Altas concentrações podem interferir no tratamento bioquímico subsequente;

2. Eficiência de quelatação inadequada para certos metais de terras raras (como La ).

Pesquisas futuras incluem modificações para aumentar a seletividade, desenvolvimento de formulações complexas e otimização de parâmetros de processo.

6. Conclusão

O MGDA-3NA tornou-se um produto químico chave na indústria de tratamento de água devido à sua alta eficiência, compatibilidade ambiental e multifuncionalidade. Com o endurecimento das regulamentações ambientais e o desenvolvimento da química verde, sua aplicação na remediação de águas residuais de metais pesados, sistemas de água circulante e remediação do solo se expandirá ainda mais, fornecendo suporte técnico fundamental para o desenvolvimento sustentável.