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EDTA絡(luò)合回收模擬含錳廢水中錳的研究

2016-03-30 13:15:23張貞發(fā)楊斌吳鑫李發(fā)林
科技視界 2016年1期
關(guān)鍵詞:含錳濾渣去離子水

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。當溶液的pH值為12.0左右呈現(xiàn)出堿性,EDTA用量達到廢水量的0.9‰,攪拌10min后,EDTA對錳元素的回收率達到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,污染較為嚴重[1]。工廠中的含錳廢水和含錳廢渣往往會集中堆放在工廠內(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入江河湖泊,造成重金屬元素的污染[2]。過量的錳元素進入人體內(nèi)會引起中毒,對人的神經(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)境保護和人類健康?;厥蘸i廢水中錳的方法主要有離子交換法、化學沉淀法、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(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型實驗室pH計(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 實驗過程

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)計量的乙二胺四乙酸二鈉鹽,放在磁力攪拌器上攪拌達到設(shè)計的時間后,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,計算回收率。

1.2.2 檢測條件和標準曲線

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。

配制錳元素標準使用液,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),超過標準溶液濃度上限(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,計算回收率。結(jié)果如表1.

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

2.2 攪拌時間對回收率的影響

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,計算回收率。

結(jié)果表明,當攪拌時間為5分鐘時,回收率達到57.9%,繼續(xù)延長攪拌時間,當攪拌時間為10min時,回收率達到71.1%,再繼續(xù)延長攪拌時間,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)在短時間內(nèi)基本達到平衡,延長時間并不能有效的提高錳元素的回收率。

2.3 pH值對回收率的影響

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,計算回收率。

由表中可以看出,當溶液呈現(xiàn)出堿性時,回收率較高,當溶液呈現(xiàn)出酸性時,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行。可能是由于錳離子與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,達到較好的回收效果。當溶液pH值為12.0,回收率達到78.0%,但是濾液的pH值比較高,排放時需要進行中和處理。不然也會對環(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pH比較大時,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,所需時間短。廢水的pH值對錳的回收率有較大影響。當溶液pH值為12.0,EDTA用量超過廢水量的0.9‰,充分攪拌10min后,對錳的回收率達到78.0%。

【參考文獻】

[1]孟君.含錳廢水控制與治理研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,36(32):14273-14274.

[2]任伯幟,劉斌全,鄭諧,周義.錳礦區(qū)土-水界面污染流中重金屬來源分析[J].環(huán)境污染與防治,2014,36(12):6-10.

[3]荊俊杰,謝吉民.微量元素錳污染對人體的危害[J].廣東微量元素科學,2008,15(2):6-9.

[4]張瑞丹,檀國軍,郭力,等.慢性錳中毒致神經(jīng)系統(tǒng)受損4例臨床分析[J].中國神經(jīng)精神疾病雜志,2014,40(11):662-665.

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[6]房苜茹,明憲權(quán),陸孟華,等.錳礦浸渣中水溶性錳的回收[J].化工環(huán)保,2014,34(06):543-547.

[7]李振飛.從某廢渣中回收錳的探索性試驗研究[J].中國錳業(yè),2014,32(03):17-19.

[責任編輯:楊玉潔]

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