수처리에 있어서 MGDA-3NA의 적용에 관한 연구

1. 소개

산업화와 도시화의 급속한 발전으로 수질 오염은 점점 심각해지고 있으며, 특히 중금속 이온, 칼슘 및 마그네슘 스케일링, 수역에 대한 유기 오염 물질로 인한 피해가 더욱 심각해지고 있습니다. 화학적 침전, 이온 교환, 막 분리와 같은 전통적인 수처리 방법은 저효율, 고비용, 2차 오염으로 어려움을 겪고 있습니다. 이런 상황에서 높은 효율성과 생분해성으로 인해 친환경 첼레이팅제가 연구 핫스팟이 되었습니다. MGDA-3NA(메틸글리신 다아세트산 트리소듐 소금)는 새로운 녹색 첼레이팅제로서 우수한 금속 이온 복합성, 생분해성, 환경 친화성으로 인해 수처리에 폭

2. MGDA-3NA의 화학적 특성

MGDA-3NA는 화학식 ** C7H8NNa3O6 **을 가진 아미노카르복실산 첼레이팅제입니다. 분자 구조는 3개의 카르복실산 그룹과 1개의 아미노 그룹을 포함하고 있으며, 다원적 조정을 통해 금속 이온과 함께 안정적이고 수용성 복합체를 형성할 수 있습니다. 그 특징은 다음과 같습니다.

높은 첼레이팅 용량: Ca, Mg, Fe, Cu 및 Pb와 같은 금속 이온에 대한 복잡도 상수는 EDTA 및 NTA와 같은 기존 첼레이팅 제제보다 훨씬 높습니다.

생분해성: OECD 301B 표준 테스트에서 28일 이내에 80% 이상 생분해되는데, 이는 EDTA(사실상 분해되지 않음)보다 훨씬 높은 수치입니다.

고온 저항 및 넓은 pH 적응성: pH 범위 2-12 내에서 안정적으로 유지되어 산성 또는 알칼리성 폐수 처리에 적합합니다.

3. 수처리에서 MGDA-3NA의 주요 적용

3.1 산업용 폐수에서 중금속 제거

중금속 오염은 전기 도금, 광업 및 배터리 제조와 같은 산업의 폐수에서 주요 문제입니다. MGDA-3NA는 자유 중금속 이온(Cd, Hg, Ni 등)을 첼레이션을 통해 수용성 복합체로 변환할 수 있으며, 이는 침전 또는 막 분리를 통해 제거할 수 있습니다. 예를 들어:

전기 도금 폐수 처리: MGDA-3NA(0.5-2g/L)를 추가하면 구리 이온 제거율이 95% 이상이고 슬러지 부피를 30% 줄일 수 있습니다.

비교 장점: EDTA에 비해 MGDA-3NA는 낮은 용량에서 더 효율적이며 생물학적 치료를 통해 잔차가 분해되어 장기적인 환경 축적을 방지할 수 있습니다.

3.2 규모 및 부식 억제

순환 냉각수 및 보일러 용수 시스템에서 칼슘과 마그네슘 이온은 쉽게 탄산염 또는 황산염 척도를 형성합니다. MGDA-3NA는 Ca / Mg 를 첼레이팅하고 결정 핵 성장을 방지하여 동적 스케일 억제를 달성합니다.

실험 데이터: 80C 및 Ca 농도 500mg/L, MGDA-3NA 10mg/L에서 스케일링을 90% 감소시켰습니다.

시너지 효과: PAA(Polyacrylic acid)와 결합하면 스케일 억제가 더욱 강화되고 장비 수명이 연장됩니다.

3.3 세제 및 인쇄 및 염색 폐수 처리

전통적인 phosphorus-containing 세제는 쉽게 수역의 비영양화로 이어질 수 있습니다. MGDA-3NA는 인이 없는 첼레이팅제로서 STPP(삼인산나트륨)를 대체할 수 있습니다.

폐수 인쇄 및 염색 탈색: MGDA-3NA와 Fe에 의해 형성된 복합체는 HO²를 촉매하여 하이드록실 라디칼을 생성하여 탈색 효율이 85%를 초과하는 아조 염료(예: 반응성 블랙 5)를 분해합니다.

낮은 생물학적 독성: 분해 제품은 NTA보다 수생 미생물에 훨씬 덜 유독합니다.

3.4 토양 교정 및 방사성 폐수 처리

토양 침출: MGDA-3NA 솔루션은 오염된 토양에서 Cd와 Pb를 추출할 수 있으며 구연산보다 추출 효율이 20%~40% 높습니다.

핵폐기물 처리: MGDA-3NA는 우라늄(UO) 및 플루토늄(Pu)과 같은 방사성 금속에 대한 강력한 냉각 능력을 가지고 있어 환경으로의 이동을 줄입니다.

4. 환경 및 경제적 이익 분석

환경적 이점: MGDA-3NA는 LD50(쥐의 경구 선량)이 2000mg/kg 이상이므로 저독성 물질입니다. 분해 제품은 CO2와 물입니다.

비용 비교: 단가는 EDTA보다 약간 높지만 사용량이 30%~50% 감소하여 전체 치료비가 절감됩니다.

5. 도전과 전망

현재 MGDA-3NA의 프로모션은 다음과 같이 제한됩니다.

1. 고농도는 이후의 생화학적 처리를 방해할 수 있다.

2. 특정 희토류 금속(예: La )에 대한 부적절한 첼레이션 효율.

향후 연구 방향에는 선택성을 높이기 위한 수정, 복잡한 공식 개발 및 프로세스 매개 변수 최적화가 포함됩니다.

6. 결론

MGDA-3NA는 높은 효율성, 환경 친화성 및 다기능성으로 인해 수처리 산업의 핵심 화학 물질이 되었습니다. 환경 규제 강화와 녹색 화학 개발로 중금속 폐수 처리, 순환 용수 시스템 및 토양 처리에 대한 적용이 더욱 확대되어 지속 가능한 개발을 위한 핵심 기술 지원을 제공할 것입니다.