سنتز اتیلن دی آمین تترا استیک اسید و بررسی تاثیر آن بر تصفیه پسابهای صنعتی

اتیلن دی­آمین تترا استیک اسید، با توجه به تواناییش در محلول سازی و غیر فعال کردن یون­های فلزی با تشکیل کمپلکس در محیط آبی، کاربرد­های زیادی خصوصا بعنوان ماده شلات کننده­ی کود آهن را به خود اختصاص داده است. سنتز این ماده به روش­های مختلفی انجام می­شود. در این تحقیق سنتز این ماده به سه روش انجام شد و امکان تبدیل رافینیت مجتمع مس سرچشمه به کود مایع آهن کی­لیت شده با EDTA نیز مورد بررسی قرار گرفت. در روش اول، ماده EDTA از واکنش اتیلن دی­آمین، مونوکلرواستیک اسید و سدیم کربنات تولید شد. در روش دوم، سیانومتیلاسیون قلیایی اتیلن دی­آمین در حضور فرمالدهید و سدیم سیانید و در روش سوم، مراحل سیانومتیلاسیون و هیدرولیز در دو مرحله مجزا انجام گرفت. بازدهی این سه روش به ترتیب به 60 %، 80 % و91 % رسید. داده­های طیف بینی مادون قرمز (FTIR) نیز مشخصه­های آنالیز شیمیایی محصول را تایید کردند. لازم بذکر است که روش اول بازدهی کمی نسبت به دو روش دیگر دارد اما خطرات استفاده از سیانید را ندارد. روش دوم نیز با وجود بازدهی مناسب، همراه با واکنش­های جانبی متعددیست و این امر از خلوص و کیفیت محصول می­کاهد. در روش سوم، با انجام سنتز در دو مرحله، محصولی خالص بدست می­آید اما باید توجه داشت که سیانید می­تواند بسیار خطرناک و کشنده باشد. جهت شناسایی و اندازه­گیری عناصر موجود در رافینیت آنالیز پلاسمای جفت شده القایی (ICP) انجام شد. غلظت همه عناصر سنگین به جز آرسنیک در زیر حد مجاز قرار گرفت. همچنین داده­های طیف بینی مادون قرمز تشکیل کمپلکس Fe-EDTA را در محلول رافینیت تایید کرد.

کلید واژه: EDTA، سنتز، اتیلن دی­آمین، مونو کلرو استیک اسید، سیانید، FTIR،ICP

:فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه. 1

1-1-مقدمه  2

1-2- هدف از انجام تحقیق   3

1-3-رئوس مطالب    4

فصل دوم: مبانی نظری تحقیق... 5

2-1-مقدمه  5

2-2-معرفی خواص فیزیکی و شیمیایی EDTA   6

2-2-1 معرفی خواص فیزیکی EDTA.. 6

2-2-2-معرفی خواص شیمیایی EDTA.. 7

2-3-کاربردهای EDTA   11

2-4- معرفی روش­های سنتز ماده EDTA   15

2-4-1- سنتز EDTA با اتیلن دی­آمین، مونوکلرواستیک اسید و سدیم کربنات... 15

2-4-2-سنتز یک مرحله ای  EDTAبا اتیلن دی­آمین، فرمالدهید و سدیم سیانید. 15

2-4-3- سنتز دو مرحله ای  EDTAبا اتیلن دی­آمین، فرمالدهید وهیدروژن سیانید. 16

2-4-4- تهیه نمک­های EDTA.. 17

2-5 -عناصر مورد نیاز در تغذیه گیاهان  17

2-5-1- نقش آهن در گیاه و علائم کمبود آن. 17

2-5-2- علل کمبود آهن.. 18

2-5-3- رفع کمبود آهن در گیاهان. 19

2-5-4- نقش کیلیت­های آهن سنتزی به عنوان حامل آهن در گیاهان. 19

2-6- كلیات روش های تولید مس     21

2-6-1-هیدرومتالورژی.. 21

2-6-2-1-مراحل استخراج حلالی مس در فرایند هیدرومتالورژی.. 21

2-6-2-2-مرحله لیچینگ.... 22

2-6-2-3-مرحله استخراج با حلال. 23

2-7- روش­های بررسی و تحلیل مواد اولیه ومحصول  23

2-7-1-طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) 23

2-7-2-پلاسمای جفت شده القایی (ICP) 24

فصل سوم: مروری بر کارهای پیشین... 25

فصل چهارم: مواد، تجهیزات لازم و روش کار. 30

4-1-سنتزEDTA   31

4-1-1-مواد لازم جهت سنتزEDTA.. 31

4-1-2-تجهیزات لازم جهت سنتز EDTA.. 31

4-1-3-روش کار جهت سنتز EDTA.. 31

4-1-3-1-سنتز  EDTAاز مسیر مونوکلرواستیک اسید. 31

4-1-3-2-سنتز EDTA با استفاده از سدیم سیانید به صورت یک مرحله ای.. 33

4-1-3-3-سنتز  EDTAبا استفاده از سدیم سیانید به صورت دو مرحله ای.. 36

4-2- تشکیل کمپلکس فلزی با EDTA   38

4-2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده. 38

4-2-2- تجهیزات مورد استفاده. 38

4-2-3- روش کار. 38

4-2-3-1-آماده سازی نمک دو سدیم EDTA.. 38

4-2-3-2- تهیه کود مایع آهن از رافینیت... 39

فصل پنجم: بحث و نتایج... 40

5-1- تفسیر نتایج آنالیز دستگاهی حاصل ازEDTA  سنتز شده  41

5-1-1- تفسیر طیف  FTIRاز  EDTAسنتز شده از مسیر مونوکلرواستیک اسید. 41

5-1-2- تفسیر طیفFTIR  ازEDTA  سنتز شده از مسیر یک مرحله­ای (مقادیر استوکیومتری برای فرمالدهید و سدیم سیانید) 42

5-1-3- تفسیر طیف FTIR از  EDTAسنتز شده از مسیر یک مرحله­ای (مقادیراضافی برای فرمالدهید و سدیم سیانید ) 43

5-1-4- تفسیر طیفFTIR  مربوط بهEDTA  سنتز شده از مسیر دو مرحله­ای.. 44

5-2-محاسبه بازدهی   45

5-2-1-محاسبه بازدهی برای  EDTAسنتز شده از مسیر مونوکلرواستیک اسید. 45

5-2-2- محاسبه بازدهی برای  EDTAسنتز شده از مسیر یک مرحله­ای.. 46

5-2-3- محاسبه بازدهی برای EDTA سنتز شده از مسیر دو مرحله­ای.. 47

5-3- تفسیر نتیجه آنالیز ICP مربوط به محلول رافینیت    47

5-4- تفسیر نتایج طیف FTIR مربوط تشکیل کمپلکس فلزی با EDTA در محلول رافینیت    50

فصل ششم : نتیجه گیری و چشم انداز آینده. 53

مراجع.. 56

فهرست اشکال:

شکل‏1-1:ساختار شیمیایی مولکول EDTA.. 2

شکل1‑2: ساختار کمپلکس M-EDTA (M در اینجا یون فلزی است) 2

شکل ‏2‑1: برتری گونه­های  EDTAبه صورت تابعی ازpH  . 8

شکل‏ 2-2 : نمایش الگووار واکنش­های یک کی­لیت در خاک.... 20

‏شکل 5-1 : طیف FTIR مربوط به EDTA سنتز شده از مسیرمونوکلرواستیک اسید. 41

شکل5-2 : طیف  FTIRمربوط بهEDTA  سنتز شده از مسیر یک مرحله­ای(مقادیر استوکیومتری برای فرمالدهید و سدیم سیانید ) 42

شکل 5-3 : طیف  FTIRمربوط به EDTA سنتز شده از مسیر یک مرحله­ای(مقادیراضافی برای فرمالدهید و سدیم سیانید ) 43

شکل5-4: طیف FTIR مربوط به  EDTAسنتز شده از مسیر دو مرحله­ای.. 44

شکل 5-5 : طیف  FTIRمربوط به نمک دو سدیم EDTA.. 50

شکل 5-6 : طیف  FTIRمربوط به رافینیت... 51

شکل 5-7 : طیف  FTIRمربوط به نمک دو سدیم EDTA پس از اضافه شدن به محلول رافینیت... 52

فهرست جداول:

جدول 2-1 :خواص فیزیکی مهم ترین آمینو پلی کربوکسیلیک اسیدها 7

جدول 2-2 : لگاریتم ثابت پایداری برای کمپلکس  فلزات مختلف با سه عامل کی لیت کننده ی مهم. 10

جدول 2-3 : کاربردهای صنعتی و خانگی EDTA و لیگاندهایش ( بر حسب درصد استفاده در جهان ). 14

جدول 5-1 : عناصر فلزی موجود در رافینیت... 48

جدول 5-2 : مقادیر مجاز فلزات سنگین موجود در کودهای مایع. 49