EDTA络合回收模拟含锰废水中锰的研究

张贞发　杨斌　吴鑫　李发林

【摘 要】为了回收模拟含锰废水中的锰元素，以EDTA二钠盐为络合剂，采用原子吸收分光光度法（AAS）检测废水中的锰含量。当溶液的pH值为12.0左右呈现出碱性，EDTA用量达到废水量的0.9‰，搅拌10min后，EDTA对锰元素的回收率达到78.0%。

【关键词】EDTA；回收；锰

【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

在锰矿的开采和深加工过程中，由于设备和技术等各方面的影响，造成含锰废料和含锰废水中含有大量的锰，污染较为严重[1]。工厂中的含锰废水和含锰废渣往往会集中堆放在工厂内，既占用了大量场地，又容易遇到雨水冲刷等原因而伴随地表径流进入江河湖泊，造成重金属元素的污染[2]。过量的锰元素进入人体内会引起中毒，对人的神经系统、生殖系统、肝脏、肺和心血管有危害，甚至引起急性锰中毒[3]和慢性锰中毒，表现出轻度精神障碍和自主神经功能紊乱，甚至造成锥体外系损害，还可能会伴随精神症状[4]。因此，控制排放的工业废水中的锰含量，回收废水中含的锰元素，有利于环境保护和人类健康。回收含锰废水中锰的方法主要有离子交换法、化学沉淀法、微生物法等[5-7]。在含锰废水中加入常用的EDTA（乙二胺四乙酸二钠）络合剂，与锰离子发生络合反应，有效降低水中锰含量，并且成本相抵比较低。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

模拟含锰废水（自制，锰含量为50mg·L-1），乙二胺四乙酸二钠（分析纯），硝酸（分析纯），氢氧化钠（分析纯），去离子水（自制）。

TAS-990型原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器有限公司），79-1型磁力搅拌器（江苏金坛医疗仪器厂），PHS-3C型实验室pH计（上海今迈仪器仪表有限公司），其他常用玻璃仪器。

1.2 方法

1.2.1 实验过程

用移液管移取模拟含锰废水样品25mL，置于50 mL小烧杯中，滴加氢氧化钠溶液调节到所需要的pH值，加入设计量的乙二胺四乙酸二钠盐，放在磁力搅拌器上搅拌达到设计的时间后，过滤，用3 mL去离子水洗涤滤渣三次，将滤液转移到100mL容量瓶中，定容，检测锰含量，计算回收率。

1.2.2 检测条件和标准曲线

采用原子吸收分光光度法检测废水中的锰含量。灯电流：2.0mA，光谱带宽：0.2 nm，火焰类型：乙炔-空气火焰，乙炔流量：1700mL·min-1，检测波长：279.5nm。

配制锰元素标准使用液，浓度分别为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，装于聚乙烯瓶中低温储存备用。

1.2.3 方法

以回收率判断废水中锰元素的回收效果。

Vx为处理后水样的体积（L）；Cx为处理后滤液定容后锰元素的浓度（mg·L-1），超过标准溶液浓度上限（4.0 mg·L-1）应稀释后重新检测；V0为处理前所取水样的体积（L）；C0为处理前所取废水样中锰元素的浓度（mg·L-1）。

2 结果与分析

2.1 EDTA用量对回收率的影响

取含锰废水样品25mL，分别加入占废水质量0.5‰、0.7‰、0.9‰、1.1‰、1.3‰量的EDTA，此时溶液的pH值为2.0左右，搅拌30min后，抽滤，分别用3 mL去离子水洗涤滤渣三次，收集滤液，转移至100mL容量瓶中，定容，检测，计算回收率。结果如表1.

实验的结果表明，EDTA的用量对回收率有一定的影响。当EDTA的量增加时，回收率随着增加，当EDTA的用量增加到超过废水质量的0.9‰时，继续增加EDTA用量，回收率不会显著增加。说明EDTA的用量并不是越多越好，超过了0.9‰后，继续增大用量对回收率的增加影响不大，同时还会增加成本。

2.2 搅拌时间对回收率的影响

取含锰废水样品25mL，加入占废水质量0.9‰的量的乙二胺四乙酸二钠，此时溶液的pH值为2.0左右，分别搅拌10min、20min、30min、40min、50min后，过滤，用3 mL去离子水洗涤滤渣三次，收集滤液，转移至100mL容量瓶中，定容，检测，计算回收率。

结果表明，当搅拌时间为5分钟时，回收率达到57.9%，继续延长搅拌时间，当搅拌时间为10min时，回收率达到71.1%，再继续延长搅拌时间，回收率基本稳定。这可能是由于锰离子与EDTA发生的络合反应的反应速率较快，只要混合均匀，反应在短时间内基本达到平衡，延长时间并不能有效的提高锰元素的回收率。

2.3 pH值对回收率的影响

取含锰废水样品25mL，用氢氧化钠溶液调节至所需要的pH值分别为2.5，4.5，6.5，8.5，10.5，12.0，之后加入占废水质量0.9‰的乙二胺四乙酸二钠，分别搅拌10min后，过滤，用3mL去离子水洗涤滤渣三次，收集滤液，转移至100mL容量瓶中，定容，检测，计算回收率。

由表中可以看出，当溶液呈现出碱性时，回收率较高，当溶液呈现出酸性时，回收率较低。说明EDTA回收锰的络合反应适合在碱性条件下进行。可能是由于锰离子与EDTA形成的络合物在碱性条件下溶解度降低，成为含锰量比较高的固体状态的滤渣，滤渣被过滤后，从而降低滤液中的锰含量，达到较好的回收效果。当溶液pH值为12.0，回收率达到78.0%，但是滤液的pH值比较高，排放时需要进行中和处理。不然也会对环境造成危害污染水体及水中的生物。

3 结论

EDTA由于具有络合作用，可以和锰离子发生络合反应回收废水中的锰，在不同的pH值情况下，络合物的溶解性能和稳定常数有所不同。当pH比较大时，溶解度较低，通过过滤出去含锰量较高的络合物固体滤渣，可有效降低废水中的锰含量。EDTA与废水中的锰离子发生络合反应的速度快，所需时间短。废水的pH值对锰的回收率有较大影响。当溶液pH值为12.0，EDTA用量超过废水量的0.9‰，充分搅拌10min后，对锰的回收率达到78.0%。

【参考文献】

[1]孟君.含锰废水控制与治理研究进展[J].安徽农业科学，2008，36（32）：14273-14274.

[2]任伯帜，刘斌全，郑谐，周义.锰矿区土-水界面污染流中重金属来源分析[J].环境污染与防治，2014，36（12）：6-10.

[3]荆俊杰，谢吉民.微量元素锰污染对人体的危害[J].广东微量元素科学，2008，15（2）：6-9.

[4]张瑞丹，檀国军，郭力，等.慢性锰中毒致神经系统受损4例临床分析[J].中国神经精神疾病杂志，2014，40（11）：662-665.

[5]冒爱荣，钱晓荣，陈亮，等.阳离子淀粉对含锰（Ⅶ）废水的絮凝性能研究[J].安徽农业科学，2011，39（12）：7430-7431.

[6]房苜茹，明宪权，陆孟华，等.锰矿浸渣中水溶性锰的回收[J].化工环保，2014，34（06）：543-547.

[7]李振飞.从某废渣中回收锰的探索性试验研究[J].中国锰业，2014，32（03）：17-19.

[责任编辑：杨玉洁]