Forschung über die Anwendung von MGDA-3NA in der Wasseraufbereitung

1. Einführung

Mit der rasanten Entwicklung der Industrialisierung und Verstädterung ist die Wasserverschmutzung immer ernster geworden, insbesondere die Schädigung von Gewässern durch Schwermetallionen, Kalzium- und Magnesiumablagerungen und organische Schadstoffe. Traditionelle Wasseraufbereitungsmethoden wie chemische Ausfällung, Ionenaustausch und Membrantrennung leiden unter geringer Effizienz, hohen Kosten und Sekundärverschmutzung. Vor diesem Hintergrund sind umweltfreundliche Chelatbildner aufgrund ihrer hohen Effizienz und biologischen Abbaubarkeit zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. MGDA-3NA (Methylglycin-Essigsäure-Trinatriumsalz) bietet als neuer grüner Chelatbildner aufgrund seiner hervorragenden Metallionen-Komplexierungsfähigkeit, biologischen Abbaubarkeit und Umweltfreundlichkeit breite Anwendungsmöglichkeiten in der Wasseraufbereitung.

2. Chemische Eigenschaften von MGDA-3NA

MGDA-3NA ist ein Aminocarbonsäure-Chelatbildner mit der chemischen Formel * * C7H8NNa3O6 * *. Seine Molekularstruktur enthält drei Carbonsäuregruppen und eine Aminogruppe, die in der Lage sind, durch multidentate Koordination stabile, wasserlösliche Komplexe mit Metallionen zu bilden. Zu seinen Merkmalen gehören:

Hohe Chelatkapazität: Seine Komplexierungskonstante für Metallionen wie Ca² , Mg² , Fe³ , Cu² und Pb² ist deutlich höher als die von herkömmlichen Chelatbildnern wie EDTA und NTA.

Biologisch abbaubar: Im OECD 301B-Standardtest wird es innerhalb von 28 Tagen zu über 80% biologisch abgebaut, deutlich mehr als EDTA (das praktisch nicht abbaubar ist).

Hohe Temperaturbeständigkeit und breite pH-Anpassungsfähigkeit: Es bleibt im pH-Bereich von 2-12 stabil und eignet sich daher für die Behandlung von saurem oder alkalischem Abwasser.

3. Hauptanwendungen von MGDA-3NA in der Wasseraufbereitung

3,1 Schwermetallentfernung aus Industrieabwässern

Die Verunreinigung durch Schwermetalle ist ein großes Problem bei Abwässern aus Branchen wie der Galvanik, dem Bergbau und der Batterieherstellung. MGDA-3NA kann freie Schwermetallionen (wie Cd² , Hg² und Ni² ) durch Chelatbildung in lösliche Komplexe umwandeln, die dann durch Fällung oder Membrantrennung entfernt werden können. Zum Beispiel:

Behandlung von Galvanikabwässern: Durch die Zugabe von MGDA-3NA (0.5-2 g / L) kann eine Kupferionenentfernungsrate von über 95% erreicht und das Schlammvolumen um 30% reduziert werden.

Komparative Vorteile: Im Vergleich zu EDTA ist MGDA-3NA bei niedrigen Dosierungen effizienter, und die Rückstände können anschließend durch biologische Behandlung abgebaut werden, wodurch eine langfristige Ansammlung in der Umwelt verhindert wird.

3,2 Skalierung und Korrosionshemmung

In zirkulierenden Kühlwasser- und Kesselwassersystemen bilden Calcium- und Magnesiumionen leicht Karbonat- oder Sulfatkesselstein. MGDA-3NA erreicht eine dynamische Kesselsteinhemmung, indem es Ca² / Mg² chelatiert und das Wachstum der Kristallkeimbildung verhindert:

Experimentelle Daten: Bei 80 ° C und einer Ca² -Konzentration von 500 mg / L reduzierten 10 mg / L MGDA-3NA die Skalierung um 90%.

Synergistische Wirkung: Die Kombination mit Polyacrylsäure (PAA) verstärkt die Kesselsteinhemmung und verlängert die Lebensdauer der Geräte.

3,3 Behandlung von Waschmittel-, Druck- und Färbeabwässern

Herkömmliche phosphorus-containing Reinigungsmittel können leicht zur Eutrophierung von Gewässern führen. MGDA-3NA kann als phosphorfreies Chelatbildner STPP (Natriumtripolyphosphat) ersetzen:

Entfärbung von Druck- und Färbeabwässern: Der von MGDA-3NA und Fe² gebildete Komplex katalysiert HO₂ zur Herstellung von Hydroxylradikalen, die Azofarbstoffe (wie Reactive Black 5) mit einer Entfärbungseffizienz von über 85% abbauen.

Geringe biologische Toxizität: Seine Abbauprodukte sind für aquatische Mikroorganismen deutlich weniger giftig als NTA.

3,4 Bodensanierung und Behandlung radioaktiver Abwässer

Auslaugung des Bodens: MGDA-3NA-Lösungen können Cd und Pb aus kontaminierten Böden extrahieren, wobei die Extraktionseffizienz 20-40% höher ist als die von Zitronensäure.

Behandlung nuklearer Abfälle: MGDA-3NA hat eine starke Chelatfähigkeit für radioaktive Metalle wie Uran (UO² ) und Plutonium (Pu˛) und reduziert deren Migration in die Umwelt.

4. Analyse des ökologischen und wirtschaftlichen Nutzens

Vorteile für die Umwelt: MGDA-3NA hat eine LD50 (orale Dosis bei Ratten) von> 2000 mg / kg und ist damit eine wenig toxische Substanz. Seine Abbauprodukte sind CO2 und Wasser.

Kostenvergleich: Obwohl der Stückpreis etwas höher ist als der von EDTA, wird der Verbrauch um 30-50% reduziert, was zu niedrigeren Gesamtbehandlungskosten führt.

5. Herausforderungen und Aussichten

Derzeit ist die Förderung von MGDA-3NA begrenzt durch:

1. Hohe Konzentrationen können die anschließende biochemische Behandlung beeinträchtigen;

2. Unzureichende Chelatationseffizienz für bestimmte Seltenerdmetalle (wie La ).

Zukünftige Forschungsrichtungen umfassen Modifikationen zur Verbesserung der Selektivität, die Entwicklung komplexer Formulierungen und die Optimierung von Prozessparametern.

6. Schlussfolgerung

MGDA-3NA hat sich aufgrund seiner hohen Effizienz, Umweltfreundlichkeit und Multifunktionalität zu einer Schlüsselchemikalie in der Wasseraufbereitungsindustrie entwickelt. Mit der Verschärfung der Umweltvorschriften und der Entwicklung grüner Chemie wird ihre Anwendung bei der Sanierung von Schwermetallabwässern, Kreislaufwassersystemen und der Bodensanierung weiter zunehmen und eine wichtige technische Unterstützung für eine nachhaltige Entwicklung bieten.