Investigación sobre la Aplicación de MGDA-3NA en el Tratamiento de Agua

1. Introducción

Con el rápido desarrollo de la industrialización y la urbanización, la contaminación del agua se ha vuelto cada vez más grave, en particular el daño causado por los iones de metales pesados, el escalado de calcio y magnesio y los contaminantes orgánicos a los cuerpos de agua. Los métodos tradicionales de tratamiento de aguas, como la precipitación química, el intercambio iónico y la separación de membranas, adolecen de baja eficiencia, altos costos y contaminación secundaria. En este contexto, los agentes quelantes respetuosos con el medio ambiente, debido a su alta eficiencia y biodegradabilidad, se han convertido en un punto crítico de investigación. MGDA-3NA (sal trisódica de ácido diacético metilglicina), como nuevo agente quelante verde, presenta amplias perspectivas de aplicación en el tratamiento del agua debido a su excelente capacidad de complejo de iones metálicos, biodegradabilidad y respeto al medio ambiente.

2. Propiedades químicas del MGDA-3NA

MGDA-3NA es un agente quelante del ácido aminocarboxílico con la fórmula química * * C7H8NNa3O6 * *. Su estructura molecular contiene tres grupos de ácido carboxílico y un grupo amino, capaz de formar complejos estables solubles en agua con iones metálicos a través de la coordinación multidentada. Sus características incluyen:

Alta capacidad quelante: Su constante de complejación para iones metálicos como Ca² ￫, Mg² ￫, Fe³ ￫, Cu² ￫ y Pb² ￫ es significativamente mayor que la de los agentes quelantes tradicionales como EDTA y NTA.

Biodegradabilidad: En la prueba estándar 301B de la OCDE, se biodegrada más del 80% en 28 días, significativamente más que el EDTA (que es prácticamente no degradable).

Resistencia a altas temperaturas y amplia adaptabilidad al pH: permanece estable dentro del rango de pH de 2-12, lo que lo hace adecuado para tratar aguas residuales ácidas o alcalinas.

3. Principales aplicaciones de MGDA-3NA en el tratamiento de aguas

3,1 Eliminación de metales pesados de aguas residuales industriales

La contaminación por metales pesados es un problema importante en las aguas residuales de industrias como la galvanoplastia, la minería y la fabricación de baterías. MGDA-3NA puede convertir los iones de metales pesados libres (como Cd² ￫, Hg² ￫ y Ni² ￭) en complejos solubles a través de la quelación, que luego se pueden eliminar por precipitación o separación de membranas. Por ejemplo:

Tratamiento de aguas residuales con galvanoplastia: la adición de MGDA-3NA (0.5-2 g / L) puede lograr una tasa de eliminación de iones de cobre de más del 95% y reducir el volumen de lodo en un 30%.

Ventajas comparativas: en comparación con EDTA, MGDA-3NA es más eficiente en dosis bajas, y los residuos pueden degradarse subsecuentemente a través del tratamiento biológico, evitando la acumulación ambiental a largo plazo.

3,2 Escala e inhibición de la corrosión

En los sistemas circulantes de agua de refrigeración y agua de caldera, los iones de calcio y magnesio forman fácilmente una escala de carbonato o sulfato. MGDA-3NA logra una inhibición dinámica de la escala al quelar Ca² ￫ / Mg² ￭ y prevenir el crecimiento de la nucleación cristalina:

Datos Experimentales: A 80 ° C y una concentración de Ca² ☹ de 500 mg / L, 10 mg / L de MGDA-3NA redujeron la escala en un 90%.

Efecto sinérgico: la combinación de con ácido poliacrílico (PAA) mejora aún más la inhibición de la escala y prolonga la vida útil del equipo.

3,3 Detergente y Tratamiento de Aguas Residuales de Impresión y Teñido

Los detergentes tradicionales phosphorus-containing pueden llevar fácilmente a la eutrofización de los cuerpos de agua. MGDA-3NA, como agente quelante libre de fósforo, puede reemplazar STPP (tripolifosfato de sodio):

Decoloración de Aguas Residuales de Impresión y Teñido: El complejo formado por MGDA-3NA y Fe² ￫ cataliza HO₂ para producir radicales hidroxilo, degradando tintes azoicos (como Reactive Black 5) con una eficiencia de decoloración superior al 85%.

Baja Toxicidad Biológica: Sus productos de degradación son significativamente menos tóxicos para los microorganismos acuáticos que NTA.

3,4 Remediación del suelo y tratamiento de aguas residuales radiactivas

Lixiviación del suelo: las soluciones de MGDA-3NA pueden extraer Cd y Pb de suelos contaminados, con una eficiencia de extracción 20% -40% mayor que la del ácido cítrico.

Tratamiento de Desechos Nucleares: MGDA-3NA tiene una fuerte capacidad quelante para metales radiactivos como el uranio (UO² ￫) y el plutonio (Pu￫ ￫), reduciendo su migración al medio ambiente.

4. Análisis de beneficios ambientales y económicos

Beneficios Ambientales: El MGDA-3NA tiene una DL50 (dosis oral en ratas) de> 2000 mg / kg, lo que lo convierte en una sustancia poco tóxica. Sus productos de degradación son el CO2 y el agua.

Comparación de Costos: Aunque su precio unitario es ligeramente superior al de EDTA, su uso se reduce en un 30% -50%, lo que resulta en menores costos generales de tratamiento.

5. Desafíos y perspectivas

Actualmente, la promoción de MGDA-3NA está limitada por:

1. Las altas concentraciones pueden interferir con con el tratamiento bioquímico subsiguiente;

2. Eficiencia de quelación inadecuada para ciertos metales de tierras raras (como La ￫).

Las futuras direcciones de investigación incluyen la modificación para mejorar la selectividad, el desarrollo de formulaciones complejas y la optimización de los parámetros del proceso.

6. Conclusión

MGDA-3NA se ha convertido en un producto químico clave en la industria del tratamiento de aguas debido a su alta eficiencia, respeto al medio ambiente y multifuncionalidad. Con El endurecimiento de las regulaciones ambientales y el desarrollo de la química verde, su aplicación en la recuperación de aguas residuales de metales pesados, los sistemas de agua circulante y la recuperación del suelo se ampliarán aún más, proporcionando apoyo técnico clave para el desarrollo sostenible.