Mangaan - Mn

Mangaan (Mn) is een hard, bros overgangsmetaal dat wordt gebruikt bij de staalproductie, in legeringen en in batterijen. Het is ook een essentiële voedingsstof. Bij waterbehandeling is mangaan van belang als van nature voorkomende verontreiniging en als bestanddeel van oxidatiemiddelen en filtermedia. De chemische vorm bepaalt hoe het zich gedraagt en hoe het kan worden verwijderd.

Chemische eigenschappen · Toepassingen · Mangaan in water en waterbehandeling · Gezondheidseffecten · Milieueffecten

Enkele eigenschappen van metallisch mangaan
Symbool / atoomnummer	Mn / 25
Standaardatoomgewicht	54.938 043(2)
Groep / periode / blok	7 / 4 / d
Elektronenconfiguratie	[Ar] 3d⁵ 4s²
Elektronegativiteit (Pauling)	1.55
Dichtheid	7,3 g cm⁻³ bij kamertemperatuur
Smeltpunt	1246 °C
Kookpunt	2061 °C
Covalente straal	0,129 nm
Niet-gebonden straal	0,205 nm
Enkele oxidatietoestanden in verbindingen	+2, +3, +4, +6 en +7
Stabiele natuurlijke isotoop	⁵⁵Mn
Eerste ionisatie-energie	717,3 kJ mol⁻¹
Identificatie / isolatie van het metaal	Carl Wilhelm Scheele / Johan Gottlieb Gahn, 1774

Fysische en atomaire gegevens zijn ontleend aan de Royal Society of Chemistry; gegevens over atoomgewicht, isotoop en geschiedenis aan CIAAW. Het atoomgewicht is dimensieloos; de overeenkomstige molaire massa is ongeveer 54,938043 g mol⁻¹. Het getal tussen haakjes geeft de onzekerheid in het laatste cijfer aan. Ionstraal is afhankelijk van oxidatietoestand en coördinatie.

Een verzameling mineraalmonsters die mangaan bevatten — Mangaanhoudende monsters.

Mangaan: voorkomen en geschiedenis

Mangaan komt veel voor in gesteenten, bodems en sedimenten. Belangrijke mineralen zijn pyrolusiet (MnO₂) en rhodochrosiet (MnCO₃). Het komt in verschillende oxidatietoestanden voor, waardoor metallisch mangaan, opgelost Mn(II), vaste oxiden en permanganaat verschillende eigenschappen hebben.

Carl Wilhelm Scheele identificeerde mangaan in 1774 als afzonderlijk element. Johan Gottlieb Gahn isoleerde het metaal in hetzelfde jaar. Mangaanverbindingen werden al lang vóór de isolatie van het metaal gebruikt in pigmenten en bij de glasproductie.

Toepassingen van mangaan

IJzer en staal: mangaan wordt tijdens de productie gebruikt voor legering, desoxidatie en het beheersen van zwavel.
Andere legeringen: mangaan wordt toegevoegd aan bepaalde aluminiumlegeringen.
Batterijen en materialen: mangaanoxiden worden gebruikt in drogecelbatterijen; mangaanverbindingen worden ook toegepast in glas, keramiek en katalysatoren.
Waterbehandeling: kaliumpermanganaat is een oxidatiemiddel, terwijl met mangaanoxide beklede filtermedia kunnen helpen bij het verwijderen van opgelost mangaan. Het oxidatiemiddel en het filtermedium vervullen verschillende functies.

Mangaan in water en waterbehandeling

Zie voor verwante informatie van Lenntech verwijdering van mangaan met fysische en chemische processen en het overzicht van ijzer- en mangaanbehandeling.

Opgelost mangaan en deeltjes

Grondwater en zuurstofarm water in reservoirs kunnen opgelost Mn(II) bevatten. Door oxidatie kunnen mangaanoxidedeeltjes ontstaan die bijdragen aan donkere afzettingen, vlekken en verkleurd water. Afzettingen kunnen zich ophopen in distributiesystemen en later vrijkomen. Alleen een helder uiterlijk toont niet aan dat de mangaanconcentratie laag is.

Bij wateranalyse moet onderscheid worden gemaakt tussen opgelost en deeltjesvormig mangaan wanneer dit van invloed is op de proceskeuze. Monstervoorbereiding en analysemethode beïnvloeden wat een resultaat weergeeft. Ook totaal mangaan is relevant bij de beoordeling van de algehele verwijdering.

Verwijderingsmogelijkheden

Oxidatie en scheiding van vaste stoffen: zet opgelost Mn(II) om in oxidedeeltjes en verwijder deze vervolgens door geschikte filtratie of klaring. Oxidatie alleen verwijdert mangaan niet uit het water.
Adsorptie en katalytische filtratie: met oxide beklede filtermedia vangen Mn(II) af en bevorderen de oxidatie ervan. De dosering van oxidatiemiddel, de toestand van het filtermedium en het terugspoelen beïnvloeden de prestaties.
Biologische filtratie: mangaanoxiderende micro-organismen kunnen de verwijdering ondersteunen in filters die op geschikte wijze worden bedreven.
Ionenwisseling of omgekeerde osmose: dit kunnen opties zijn voor opgelost mangaan, met name in passend geselecteerde kleinere systemen. De omstandigheden van het voedingswater, het onderhoud en de reststromen moeten worden beoordeeld.

De oxidatiesnelheid hangt af van de pH, de temperatuur, het oxidatiemiddel en de watersamenstelling. Beluchting alleen kan onder normale behandelingsomstandigheden te langzaam zijn. Met testen moeten de vereiste contacttijd en afscheiding worden vastgesteld. De dosering van permanganaat moet worden beheerst, omdat een overmaat aan reagens restmangaan kan toevoegen.

Complexvorming is geen verwijdering. Hierbij wordt mangaan in oplossing gebonden om afzetting of verkleuring te helpen beperken, maar het element blijft in het water aanwezig. Een behandelingsdoelstelling op basis van gezondheid moet daarom los van het uiterlijk worden beoordeeld.

Gezondheidseffecten van mangaan

Mangaan ondersteunt verschillende enzymen die betrokken zijn bij de stofwisseling en normale lichaamsfuncties. Voedingsmiddelen zoals volkorenproducten, noten, peulvruchten en thee dragen bij aan de inname. Een mangaantekort bij mensen is zeer zeldzaam en de verschijnselen ervan zijn niet duidelijk vastgesteld. Een toereikende inname via de voeding en overmatige blootstelling zijn afzonderlijke vraagstukken.

Hoge of langdurige blootstelling kan het zenuwstelsel aantasten. Het inademen van mangaanhoudend stof of lasrook is een belangrijk aandachtspunt bij beroepsmatige blootstelling. Mangaanvergiftiging kan een bewegingsstoornis veroorzaken die manganisme wordt genoemd, met parkinsonachtige symptomen; deze aandoening simpelweg de ziekte van Parkinson noemen is onjuist. De blootstellingsroute, concentratie en duur zijn van belang.

Een verhoogde mangaanconcentratie in drinkwater is eveneens een gezondheidsrisico, met name voor zuigelingen. De WHO-richtlijnen voor drinkwater uit 2022 geven een voorlopige waarde van 0,08 mg/L (80 µg/L) voor totaal mangaan, bedoeld om zuigelingen die flesvoeding krijgen en daarmee ook de algemene bevolking te beschermen. De waarde is voorlopig vanwege aanzienlijke onzekerheid. Deze WHO-waarde is een richtlijn, geen universele wettelijke grenswaarde; de geldende nationale eisen kunnen verschillen.

Ter voedingskundige context, zie de aanbevolen dagelijkse inname van vitaminen en mineralen. Referentiewaarden voor de voeding zijn geen grenswaarden voor drinkwater. De rol van mangaan als voedingsstof rechtvaardigt geen verhoogde concentraties in drinkwater.

Milieueffecten van mangaan

Natuurlijke verwering brengt mangaan in bodems en wateren; mijnbouw, industriële activiteiten en afvalstromen kunnen voor extra aanvoer zorgen. Veranderingen in de beschikbaarheid van zuurstof en de pH beïnvloeden of mangaan opgelost blijft of zich aan vaste stoffen bindt. Bij waterbehandeling komt mangaan terecht in terugspoelwater, slib, uitgeput filtermateriaal of concentraat; ook deze reststromen moeten op passende wijze worden beheerd.

Planten hebben mangaan nodig voor de fotosynthese en andere functies. Een mangaanhoudend complex helpt tijdens de fotosynthese water te oxideren, waarbij zuurstof en waterstofionen vrijkomen. De beschikbaarheid voor planten neemt doorgaans toe naarmate de bodem zuurder wordt: sterk zure of slecht gedraineerde bodems kunnen toxiciteit bevorderen, terwijl bodems met een hogere pH een tekort kunnen bevorderen. De effecten hangen af van de bodemomstandigheden en de plantensoort.

Mangaanpagina voor het laatst beoordeeld: 24 oktober 2026 door Lenntech.