EDTA絡(luò)合回收模擬含錳廢水中錳的研究

張貞發(fā)　楊斌　吳鑫　李發(fā)林

【摘 要】為了回收模擬含錳廢水中的錳元素，以EDTA二鈉鹽為絡(luò)合劑，采用原子吸收分光光度法（AAS）檢測廢水中的錳含量。當(dāng)溶液的pH值為12.0左右呈現(xiàn)出堿性，EDTA用量達(dá)到廢水量的0.9‰，攪拌10min后，EDTA對(duì)錳元素的回收率達(dá)到78.0%。

【關(guān)鍵詞】EDTA；回收；錳

【Abstract】EDTA was used as a chelating agent To recycle the manganese in the wastewater. The manganese content was detected by Atomic Absorption Spectroscopy（AAS）. When EDTA dosage is 0.9 ‰，the recovery of manganese is 78.0% after stirring 10min.

【Key words】EDTA； Recycle； Manganese

在錳礦的開采和深加工過程中，由于設(shè)備和技術(shù)等各方面的影響，造成含錳廢料和含錳廢水中含有大量的錳，污染較為嚴(yán)重[1]。工廠中的含錳廢水和含錳廢渣往往會(huì)集中堆放在工廠內(nèi)，既占用了大量場地，又容易遇到雨水沖刷等原因而伴隨地表徑流進(jìn)入江河湖泊，造成重金屬元素的污染[2]。過量的錳元素進(jìn)入人體內(nèi)會(huì)引起中毒，對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、肝臟、肺和心血管有危害，甚至引起急性錳中毒[3]和慢性錳中毒，表現(xiàn)出輕度精神障礙和自主神經(jīng)功能紊亂，甚至造成錐體外系損害，還可能會(huì)伴隨精神癥狀[4]。因此，控制排放的工業(yè)廢水中的錳含量，回收廢水中含的錳元素，有利于環(huán)境保護(hù)和人類健康。回收含錳廢水中錳的方法主要有離子交換法、化學(xué)沉淀法、微生物法等[5-7]。在含錳廢水中加入常用的EDTA（乙二胺四乙酸二鈉）絡(luò)合劑，與錳離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，有效降低水中錳含量，并且成本相抵比較低。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

模擬含錳廢水（自制，錳含量為50mg·L-1），乙二胺四乙酸二鈉（分析純），硝酸（分析純），氫氧化鈉（分析純），去離子水（自制）。

TAS-990型原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司），79-1型磁力攪拌器（江蘇金壇醫(yī)療儀器廠），PHS-3C型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)（上海今邁儀器儀表有限公司），其他常用玻璃儀器。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)過程

用移液管移取模擬含錳廢水樣品25mL，置于50 mL小燒杯中，滴加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)到所需要的pH值，加入設(shè)計(jì)量的乙二胺四乙酸二鈉鹽，放在磁力攪拌器上攪拌達(dá)到設(shè)計(jì)的時(shí)間后，過濾，用3 mL去離子水洗滌濾渣三次，將濾液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，定容，檢測錳含量，計(jì)算回收率。

1.2.2 檢測條件和標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用原子吸收分光光度法檢測廢水中的錳含量。燈電流：2.0mA，光譜帶寬：0.2 nm，火焰類型：乙炔-空氣火焰，乙炔流量：1700mL·min-1，檢測波長：279.5nm。

配制錳元素標(biāo)準(zhǔn)使用液，濃度分別為0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、3.0 mg·L-1、4.0 mg·L-1，裝于聚乙烯瓶中低溫儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 方法

以回收率判斷廢水中錳元素的回收效果。

Vx為處理后水樣的體積（L）；Cx為處理后濾液定容后錳元素的濃度（mg·L-1），超過標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度上限（4.0 mg·L-1）應(yīng)稀釋后重新檢測；V0為處理前所取水樣的體積（L）；C0為處理前所取廢水樣中錳元素的濃度（mg·L-1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 EDTA用量對(duì)回收率的影響

取含錳廢水樣品25mL，分別加入占廢水質(zhì)量0.5‰、0.7‰、0.9‰、1.1‰、1.3‰量的EDTA，此時(shí)溶液的pH值為2.0左右，攪拌30min后，抽濾，分別用3 mL去離子水洗滌濾渣三次，收集濾液，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，定容，檢測，計(jì)算回收率。結(jié)果如表1.

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，EDTA的用量對(duì)回收率有一定的影響。當(dāng)EDTA的量增加時(shí)，回收率隨著增加，當(dāng)EDTA的用量增加到超過廢水質(zhì)量的0.9‰時(shí)，繼續(xù)增加EDTA用量，回收率不會(huì)顯著增加。說明EDTA的用量并不是越多越好，超過了0.9‰后，繼續(xù)增大用量對(duì)回收率的增加影響不大，同時(shí)還會(huì)增加成本。

2.2 攪拌時(shí)間對(duì)回收率的影響

取含錳廢水樣品25mL，加入占廢水質(zhì)量0.9‰的量的乙二胺四乙酸二鈉，此時(shí)溶液的pH值為2.0左右，分別攪拌10min、20min、30min、40min、50min后，過濾，用3 mL去離子水洗滌濾渣三次，收集濾液，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，定容，檢測，計(jì)算回收率。

結(jié)果表明，當(dāng)攪拌時(shí)間為5分鐘時(shí)，回收率達(dá)到57.9%，繼續(xù)延長攪拌時(shí)間，當(dāng)攪拌時(shí)間為10min時(shí)，回收率達(dá)到71.1%，再繼續(xù)延長攪拌時(shí)間，回收率基本穩(wěn)定。這可能是由于錳離子與EDTA發(fā)生的絡(luò)合反應(yīng)的反應(yīng)速率較快，只要混合均勻，反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)基本達(dá)到平衡，延長時(shí)間并不能有效的提高錳元素的回收率。

2.3 pH值對(duì)回收率的影響

取含錳廢水樣品25mL，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至所需要的pH值分別為2.5，4.5，6.5，8.5，10.5，12.0，之后加入占廢水質(zhì)量0.9‰的乙二胺四乙酸二鈉，分別攪拌10min后，過濾，用3mL去離子水洗滌濾渣三次，收集濾液，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，定容，檢測，計(jì)算回收率。

由表中可以看出，當(dāng)溶液呈現(xiàn)出堿性時(shí)，回收率較高，當(dāng)溶液呈現(xiàn)出酸性時(shí)，回收率較低。說明EDTA回收錳的絡(luò)合反應(yīng)適合在堿性條件下進(jìn)行?？赡苁怯捎阱i離子與EDTA形成的絡(luò)合物在堿性條件下溶解度降低，成為含錳量比較高的固體狀態(tài)的濾渣，濾渣被過濾后，從而降低濾液中的錳含量，達(dá)到較好的回收效果。當(dāng)溶液pH值為12.0，回收率達(dá)到78.0%，但是濾液的pH值比較高，排放時(shí)需要進(jìn)行中和處理。不然也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害污染水體及水中的生物。

3 結(jié)論

EDTA由于具有絡(luò)合作用，可以和錳離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)回收廢水中的錳，在不同的pH值情況下，絡(luò)合物的溶解性能和穩(wěn)定常數(shù)有所不同。當(dāng)pH比較大時(shí)，溶解度較低，通過過濾出去含錳量較高的絡(luò)合物固體濾渣，可有效降低廢水中的錳含量。EDTA與廢水中的錳離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的速度快，所需時(shí)間短。廢水的pH值對(duì)錳的回收率有較大影響。當(dāng)溶液pH值為12.0，EDTA用量超過廢水量的0.9‰，充分?jǐn)嚢?0min后，對(duì)錳的回收率達(dá)到78.0%。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]