کلید واژه: EDTA، سنتز، اتیلن دیآمین، مونو کلرو استیک اسید، سیانید، FTIR،ICP:فهرست مطالبصفحهفصل اول:مقدمه11-1-مقدمه21-2- هدف از انجام تحقیق31-3-رئوس مطالب4فصل دوم: مبانی نظری تحقیق52-1-مقدمه52-2-معرفی خواص فیزیکی و شیمیایی EDTA62-2-1 معرفی خواص فیزیکی EDTA62-2-2-معرفی خواص شیمیایی EDTA72-3-کاربردهای EDTA112-4- معرفی روشهای سنتز ماده EDTA152-4-1- سنتز EDTAبا اتیلن دیآمین، مونوکلرواستیک اسید و سدیم کربنات152-4-2-سنتز یک مرحله ای EDTAبا اتیلن دیآمین، فرمالدهید و سدیم سیانید152-4-3- سنتز دو مرحله ای EDTAبا اتیلن دیآمین، فرمالدهید وهیدروژن سیانید162-4-4- تهیه نمکهایEDTA172-5 -عناصر مورد نیاز در تغذیه گیاهان172-5-1- نقش آهن در گیاه و علائم کمبود آن172-5-2- علل کمبود آهن182-5-3- رفع کمبود آهن در گیاهان192-5-4- نقش کیلیتهای آهن سنتزی به عنوان حامل آهن در گیاهان192-6- كليات روش هاي توليد مس212-6-1-هيدرومتالورژي212-6-2-1-مراحل استخراج حلالی مس در فرایند هیدرومتالورژی212-6-2-2-مرحله لیچینگ222-6-2-3-مرحله استخراج با حلال232-7- روشهای بررسی و تحلیل مواد اولیه ومحصول232-7-1-طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)232-7-2-پلاسمای جفت شده القایی (ICP)24فصل سوم:مروری بر کارهای پیشین25فصل چهارم:مواد، تجهیزات لازم و روش کار304-1-سنتزEDTA314-1-1-مواد لازم جهت سنتزEDTA314-1-2-تجهیزات لازم جهت سنتزEDTA314-1-3-روش کار جهت سنتز EDTA314-1-3-1-سنتز EDTAاز مسیر مونوکلرواستیک اسید314-1-3-2-سنتز EDTAبا استفاده از سدیم سیانید به صورت یک مرحله ای334-1-3-3-سنتز EDTAبا استفاده از سدیم سیانید به صورت دو مرحله ای364-2- تشکیل کمپلکس فلزی با EDTA384-2-1- مواد شیمیایی مورد استفاده384-2-2- تجهیزات مورد استفاده384-2-3- روش کار384-2-3-1-آماده سازی نمک دو سدیم EDTA384-2-3-2- تهیه کود مایع آهن از رافینیت39فصل پنجم:بحث و نتایج405-1- تفسیر نتایج آنالیز دستگاهی حاصل ازEDTA سنتز شده415-1-1- تفسیر طیف FTIRاز EDTAسنتز شده از مسیر مونوکلرواستیک اسید415-1-2- تفسیر طیفFTIR ازEDTA سنتز شده از مسیر یک مرحلهای (مقادیر استوکیومتری برای فرمالدهید و سدیم سیانید)425-1-3- تفسیر طیف FTIRاز EDTAسنتز شده از مسیر یک مرحلهای (مقادیراضافی برای فرمالدهید و سدیم سیانید )435-1-4- تفسیر طیفFTIR مربوط بهEDTA سنتز شده از مسیر دو مرحلهای445-2-محاسبه بازدهی455-2-1-محاسبه بازدهی برای EDTAسنتز شده از مسیر مونوکلرواستیک اسید455-2-2- محاسبه بازدهی برای EDTAسنتز شده از مسیر یک مرحلهای465-2-3- محاسبه بازدهی برایEDTAسنتز شده از مسیر دو مرحلهای475-3- تفسیرنتیجه آنالیز ICPمربوط به محلول رافینیت475-4- تفسیر نتایج طیف FTIRمربوط تشکیل کمپلکس فلزی با EDTAدر محلول رافینیت50فصل ششم :نتیجه گیری و چشم انداز آینده53مراجع56 فهرست اشکال:شکل1-1:ساختار شیمیایی مولکول EDTA2شکل1‑2: ساختار کمپلکس M-EDTA (Mدر اینجا یون فلزی است)2شکل 2‑1: برتری گونههای EDTAبه صورت تابعی ازpH .8شکل 2-2 : نمایش الگووار واکنشهای یک کیلیت در خاک20شکل 5-1 : طیف FTIRمربوط به EDTAسنتز شده از مسیرمونوکلرواستیک اسید41شکل5-2 : طیف FTIRمربوطبهEDTA سنتز شده از مسیر یک مرحلهای(مقادیر استوکیومتری برای فرمالدهید و سدیم سیانید )42شکل 5-3 : طیف FTIRمربوط به EDTAسنتز شده از مسیر یک مرحلهای(مقادیراضافی برای فرمالدهید و سدیم سیانید )43شکل5-4: طیف FTIRمربوط به EDTAسنتز شده از مسیر دو مرحلهای44شکل 5-5 : طیف FTIRمربوط به نمک دو سدیم EDTA50شکل 5-6 : طیف FTIRمربوط به رافینیت51شکل 5-7 : طیف FTIRمربوط به نمک دو سدیم EDTAپس از اضافه شدن به محلول رافینیت52 فهرست جداول:جدول 2-1 :خواص فیزیکی مهم ترین آمینو پلی کربوکسیلیک اسیدها 7جدول 2-2 : لگاریتمثابت پایداری برای کمپلکس فلزات مختلف با سه عامل کی لیت کننده ی مهم.10جدول 2-3 : کاربردهای صنعتی و خانگیEDTAو لیگاندهایش ( بر حسب درصد استفاده در جهان ).14جدول 5-1 : عناصر فلزی موجود در رافینیت48جدول 5-2 : مقادیر مجاز فلزات سنگین موجود در کودهای مایع49 فصل اول:اتیلن دیآمین تترا استیک اسید[1](EDTA) یا N , N- 1,2 – اتان دیلبیس ]N-( کربوکسی متیل) گلایسین[2][به عنوان یک عامل کیلیت کننده[3] توانایی تشکیل کمپلکسی پایدار و محلول در آب را با فلزات قلیایی خاکی و فلزات سنگین داراست. این ماده از خانواده آمینو پلی کربوکسیلیک اسید[4]هاست. به عنوان یک لیگاند[5] شش دندانه، از طریق چهار گروه کربوکسیل و دو گروه آمینی یون فلزی را محصور میسازد و ساختاری پایدار تشکیل میدهد [1]. در شکل 1-1 ساختار شیمیایی مولکول EDTA و در شکل 1-2 ساختار کمپلکس EDTA با یک یون فلزی آورده شده است [2و3].شکل1-1: ساختار شیمیایی مولکول EDTA [2]. شکل1‑2:ساختار کمپلکس M-EDTA ( M در اینجا یون فلزی است) [3]مانز [6]برای اولین بار در تلاش برای کاهش واردات خارجی آلمانها، EDTA را به عنوان جایگزینی برای اسید سیتریک که در صنایع نساجی و رنگرزی کاربرد داشت، معرفی کرد. او برای سنتزEDTA از اتیلن دیآمین، مونوکلرواستیک اسید و سدیم کربنات استفاده کرد و این روش را به نام خود به ثبت رساند اما این روش بازدهی کمی دارد. در سالهای بعد روشهای دیگری بر مبنای استفاده از اتیلن دیآمین، فرمالدهید، نمکهای سیانید و هیدروژن سیانید معرفی شدند که دارای بازدهی و خلوصبالاییبرای سنتزEDTA هستند [4]. در فصلهای بعد مفصلا به روشهای مختلف سنتزEDTA پرداخته میشود.EDTA با توجه به تواناییش در محلول سازی و غیر فعال کردن یونهای فلزی با تشکیل کمپلکس در محیط آبی در اهداف زیادی مورد استفاده قرار میگیرد.به عنوان مثالدر زمینهی کود سازی، مواد مغذی مورد استفاده گیاهان، نظیر آهن، روی، منگنز و مس برای جلوگیری از ترسیب با آنیونهای موجود در خاک، به فرم کی لیت شده با نمکهای EDTAبه کودهای شیمیایی اضافه میشوند. تبدیل این یونهای فلزی از فرم کاتیونی به فرم آنیونی باعث افزایش تحرک آنها در خاک و افزایش میزان جذب آنها توسط گیاهان میشود [1و5].EDTAبه عنوان مادهای پرکاربرد در زمینههای مختلف از جمله صنعتی، کشاورزی، داروسازی، آزمایشگاهی، خانگی و ... بسیار حائز اهمیت است. با این حال این ماده در ایران تولید نمیشود. از این رو ایران وارد کننده این ماده میباشد. در این پروژه، هدف بررسی و مقایسه روشهای مختلف سنتز مادهEDTA ، شناخت مزایا و معایب این روشها و رسیدن به تولید داخلی آن است. هرچند رسیدن به این هدف با توجه به سمیت مواد اولیه، نیازمند تجهیزاتی پیشرفته و دقیق و در نظر گرفتن شرایط و عوامل مختلفی از دیدگاه صنعتی میباشد، با این وجود بررسی آزمایشگاهی این طرح میتواند کمک بزرگی به درک موضوع و تولید این ماده ارزشمند داشته باشد.یکی دیگر از اهداف این پروژه بررسی امکان تبدیل رافینیت[7] برگشتی به هیپ[8] مجتمع مس سرچشمه، به کود مایع میباشد. این محلول از آهن غنی و از مس فقیر است. تبدیل این پساب به کود مایع حاوی آهن به کمک EDTA و استفاده مجدد از آن در زمینه کشاورزی از لحاظ محیط زیستی و صرفه اقصادی میتواند حائز اهمیت باشد.این پایان نامه در شش فصل جمع آوری شده است. فصل اول شامل مقدمهای بر موضوع انتخابی، اهداف تحقیق و رئوس مطالب است. فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق از جمله معرفی ماده EDTA، معرفی روشهای سنتز ماده EDTA، کاربردهای آن و ... میباشد. فصل سوم شامل مروری بر کارهای گذشته در زمینه روشهای مورد استفاده برای سنتزEDTA میباشد. فصل چهارم شامل شرح روشهای به کار گرفته شده برای سنتزEDTA در این پایان نامه، تولید کود مایع و تجهیزات مورد استفاده می باشد. در فصل پنجم، نتایج و تحلیل طیفهای بدست آمده و نهایتا در فصل ششم نتیجهگیری و پیشنهادات آورده شده است. فصل دوم:دراین فصل ابتدا معرفی خواص فیزیکی و شیمیاییEDTA ، کاربردهایش و روشهای سنتز این ماده مطرح میشود. در ادامه به صورت اجمالی به مواد مغذی گیاهان، کودهای شیمیایی و علت اهمیت عوامل کیلیت کننده در آنها پرداخته میشود. با توجه به اینکه یکی از اهداف این پروژه بررسی امکان تبدیل رافینیت برگشتی به هیپ مجتمع مس سرچشمه به کود مایع میباشد، به شرح چگونگی تولید این مایع در خلال فرایند هیدرومتالورژی[9] استخراج[10] مس پرداخته میشود. نهایتا روشهای بررسی و تحلیل محصول مطرح میشود.EDTAجامدی کریستالی، سفید رنگ، بدون بو و مزه است. این ماده در آب، الکلها و حلالهای آلی نامحلول و در اسیدهای معدنی و محلولهای قلیایی نظیر سدیم هیدروکسید، سدیم کربنات و آمونیاک محلول میباشد. EDTA میتواند به صورت نمک فلزهای قلیایی وجود داشته باشد که مهمترین آنها، نمکهای دو سدیم و چهار سدیم EDTA است. این نمکها قابلیت انحلال در آب را دارا هستند]6[ .درادامه برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی EDTAشرح داده میشود.