Recherche sur l'application du MGDA-3NA dans le traitement de l'eau

1. Introduction

Avec le développement rapide de l'industrialisation et de l'urbanisation, la pollution de l'eau est devenue de plus en plus grave, en particulier les dommages causés par les ions de métaux lourds, la mise à l'échelle du calcium et du magnésium et les polluants organiques aux plans d'eau. Les méthodes traditionnelles de traitement de l'eau telles que la précipitation chimique, l'échange d'ions et la séparation des membranes souffrent d'une faible efficacité, de coûts élevés et d'une pollution secondaire. Dans ce contexte, les agents chélateurs respectueux de l'environnement, en raison de leur efficacité et de leur biodégradabilité élevées, sont devenus un point névralgique de la recherche. MGDA-3NA (sel trisodique d'acide méthylglycine diacétique), en tant que nouvel agent chélateur vert, présente de larges perspectives d'application dans le traitement de l'eau en raison de son excellente capacité de complexage des ions métalliques, de sa biodégradabilité et de son respect de

2. Propriétés chimiques du MGDA-3NA

MGDA-3NA est un agent chélatant d'acide aminocarboxylique de formule chimique * * C7H8NNa3O6 * *. Sa structure moléculaire contient trois groupes acides carboxyliques et un groupe amino, capable de former des complexes stables et solubles dans l'eau avec des ions métalliques grâce à une coordination multidentée. Ses caractéristiques comprennent :

Capacité de chélation élevée : Sa constante de complexation pour les ions métalliques tels que Ca², Mg², Fe³, Cu² et Pb² est significativement plus élevée que celle des agents chélateurs traditionnels tels que l'EDTA et le NTA.

Biodégradabilité : Dans le test standard OCDE 301B, il se biodégrade à plus de 80 % en 28 jours, ce qui est nettement plus élevé que l'EDTA (qui est pratiquement non dégradable).

Résistance aux températures élevées et large adaptabilité au pH : Il reste stable dans la plage de pH de 2 à 12, ce qui le rend adapté au traitement des eaux usées acides ou alcalines.

3. Principales applications du MGDA-3NA dans le traitement de l'eau

3,1 Élimination des métaux lourds des eaux usées industrielles

La contamination par les métaux lourds est un problème majeur dans les eaux usées provenant d'industries telles que la galvanoplastie, l'exploitation minière et la fabrication de batteries. Le MGDA-3NA peut convertir les ions de métaux lourds libres (tels que Cd², Hg² et Ni²) en complexes solubles par chélation, qui peuvent ensuite être éliminés par précipitation ou séparation membranaire. Par exemple :

Traitement des eaux usées par galvanoplastie : L'ajout de MGDA-3NA (0.5-2 g / L) peut atteindre un taux d'élimination des ions cuivre de plus de 95 % et réduire le volume des boues de 30 %.

Avantages comparatifs : Par rapport à l'EDTA, le MGDA-3NA est plus efficace à de faibles doses, et les résidus peuvent être dégradés par la suite par un traitement biologique, empêchant l'accumulation à long terme dans l'environnement.

3,2 Inhibition de l'échelle et de la corrosion

Dans les systèmes d'eau de refroidissement et d'eau de chaudière en circulation, les ions calcium et magnésium forment facilement du carbonate ou du sulfate. Le MGDA-3NA obtient une inhibition dynamique du tartre en chélatant Ca² / Mg² et en empêchant la croissance de la nucléation des cristaux :

Données expérimentales : À 80C et une concentration de Ca² de 500 mg / L, 10 mg / L de MGDA-3NA ont réduit la desquamation de 90 %.

Effet synergique : la combinaison avec l'acide polyacrylique (PAA) améliore encore l'inhibition du tartre et prolonge la durée de vie de l'équipement.

3,3 Traitement des eaux usées par détergent et impression et teinture

Les détergents phosphorus-containing traditionnels peuvent facilement conduire à l'eutrophisation des plans d'eau. Le MGDA-3NA, en tant qu'agent chélatant sans phosphore, peut remplacer le STPP (tripolyphosphate de sodium) :

Décoloration des eaux usées d'impression et de teinture : Le complexe formé par MGDA-3NA et Fe² catalyse HO₂ pour produire des radicaux hydroxyles, dégradant les colorants azoïques (tels que Reactive Black 5) avec une efficacité de décoloration supérieure à 85 %.

Faible toxicité biologique : Ses produits de dégradation sont nettement moins toxiques pour les micro-organismes aquatiques que le NTA.

3,4 Assainissement des sols et traitement des eaux usées radioactives

Lixiviation du sol : les solutions MGDA-3NA peuvent extraire le cadmium et le plomb des sols contaminés, avec une efficacité d'extraction de 20 à 40 % supérieure à celle de l'acide citrique.

Traitement des déchets nucléaires : Le MGDA-3NA a une forte capacité de chélation pour les métaux radioactifs tels que l'uranium (UO ²) et le plutonium (Pu), réduisant leur migration dans l'environnement.

4. Analyse des avantages environnementaux et économiques

Avantages pour l'environnement : Le MGDA-3NA a une DL50 (dose orale chez le rat) de> 2000 mg / kg, ce qui en fait une substance faiblement toxique. Ses produits de dégradation sont le CO2 et l'eau.

Comparaison des coûts : Bien que son prix unitaire soit légèrement supérieur à celui de l'EDTA, son utilisation est réduite de 30 % à 50 %, ce qui entraîne une baisse des coûts de traitement globaux.

5. Défis et perspectives

Actuellement, la promotion du MGDA-3NA est limitée par :

1. Des concentrations élevées peuvent interférer avec le traitement biochimique ultérieur ;

2. Efficacité de chélation inadéquate pour certains métaux des terres rares (tels que La).

Les futures orientations de recherche incluent la modification pour améliorer la sélectivité, le développement de formulations complexes et l'optimisation des paramètres du processus.

6. Conclusion

Le MGDA-3NA est devenu un produit chimique clé dans l'industrie du traitement de l'eau en raison de son efficacité élevée, de son respect de l'environnement et de sa multifonctionnalité. Avec le resserrement des réglementations environnementales et le développement de la chimie verte, son application dans l'assainissement des eaux usées des métaux lourds, les systèmes d'eau en circulation et l'assainissement des sols va encore s'étendre, fournissant un soutien technique clé pour le développement durable.