Международный
научный журнал

Очистка высокотоксичных хроматсодержащих отработанных растворов


Cleaning highly toxic chromium-containing waste solutions

Цитировать:
Эркабаев Ф.И. Очистка высокотоксичных хроматсодержащих отработанных растворов // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 3(45). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5581 (дата обращения: 21.10.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Соединения шестивалентного хрома в современной промышленности широко используются. Для очистки сточных вод и отработанных растворов от ионов хрома (VI) используются методы, в основе которых лежат различные физико-химические процессы. Классический реагентный метод очистки требует использования относительно дорогостоящих реактивов, а в качестве конечного продукта дает неликвидный шлам.

 В качестве восстановителя шестивалентного хрома в отработанных растворах автором предлагается использовать отходы переработки древесины, которые по сравнению с неорганическими восстановителями более экономичны, доступны и экологически чисты.

ABSTRACT

All six valent chromium compounds are toxic and carcinogenic. The methods based on various physico-chemical processes are used for the purification of waste water and waste solutions from chromium (VI) ions. The classical reagent method requires using of relatively expensive reagents, and as the final product gives an illiquid slurry. As a reducer of six valent chromium in waste technologies, waste from wood processing can be used, which, compared to inorganic reducing agents, are more economical, accessible and environmentally friendly.

 

Ключевые слова: электролит, отработанный раствор, оксид хрома(VI), органический восстановитель.

Keywords: electrolyte, waste solution, chromium (VI) ions, organic reductant.

 

Соединения шестивалентного хрома широко используются в современной промышленности. Все это неизбежно приводит к образованию большого количества отработанных растворов и хромсодержащих водных стоков.

Классический реагентный метод требует использования большого количества дорогостоящих реактивов, а в качестве конечного продукта дает неликвидный шлам и стоки с повышенным солесодержанием.

Остаточные концентрации хрома в растворе при переводе его в гидроксид составляют 0.1-0.05 мг/л при рН = 8.5-9.0. Однако присутствие большого количества сульфатов препятствует осаждению гидроксида хрома (III) из-за образования комплексных форм сульфатов металла. Гидроксид хрома также может образовывать растворимые хромиты [3], даже при локальной передозировке реагентов-осадителей по реакции:

Cr(OH)3 + 3NaOH → Na3[Cr(OH)6]

Основное количество хрома, содержащегося, в отработанных хроматсодержащих растворах находится в форме высокотоксичных ионов xpoмa (VI). Поэтому дополнительной технологической операцией должно быть восстановление основного количества ионов шестивалентного хрома до трехвалентного с применением того или иного восстановителя. Желательно в этом случае применить наиболее доступный, экономичный и вместе с тем эффективный восстановитель по сравнению с обычно применяемыми для этой цели восстановителями.

Целью настоящего исследования, является выявление и оценка восстанавливающей способности и сопоставление восстановительных свойств различных органических восстановителей, а также определения оптимальных условий процесса.

В качестве объекта исследования использованы модельный отработанный раствор гальванического цеха хромирования и измельченные стебли растений. Для определения содержания ионов хрома в растворах применен фотоколориметрический метод исследования [2].

В качестве восстановителя шестивалентного хрома из отработанного хроматсодержащего раствора нами предлагается использовать отходы переработки древесины – опилки (ДОП), которые по сравнению с неорганическими восстановителями более экономичны, доступны и экологически чисты.

С целью определения влияния природы древесных опилок для сравнения эффективности были проведены исследования по восстановлению ионов шестивалентного хрома из отработанных растворов с применением в качестве восстановителя древесных опилок сосны, березы, осины, а также лигнина хлопчатника.

Опыты проводились при следующих условиях: содержание ионов шестивалентного хрома в исходном растворе - 50 г/л; количество исходного хроматсодержащего раствора - 200 мл; количество органического восстановителя 20 г; количество добавляемой концентрированной серной кислоты - 30 г, без предварительного нагрева с перемешиванием, продолжительность – 1,5 часа. Результаты экспериментов приведены в табл 1. Из табл.1 следует, что природа органического восстановителя существенно не влияет на процесс восстановления шестивалентного хрома. Во всех рассмотренных случаях, кроме лигнина, содержание ионов шестивалентного хрома в результате реакции понизилась с 50000 мг/л до 46-66 мг/л, т.е. до предела (ниже 100 мг/л), допускающего применение для конечной очистки раствора методом электрокоагуляции [1].

Опыты, проведенные по определению влияния количества ДОП на восстановление ионов шестивалентного хрома, показывают, что изменение от­носительного количества ДОП, используемых в ходе реакции, существенно влияет на восстановление ионов шестивалентного хрома. Опыты проводили при исходной концентрации хрома 50000 мг/л (табл.2).

Таблица 1.

Влияние природы органического восстановителя на степень восстановления ионов шестивалентного хрома (Vp-pa = 200 мл, ДОП-20 г, H2SQ4=20 г, τ =1,5 ч)

Органический

восстановитель

Исходная

концентрация

хрома в р-ре, мг/л

Конечная конц-я хрома

в р-ре, мг/л

Сr6+

Сrобщ

Сr3+

Сr6+

Сrобщ

Сr3+

Опилки сосны

44500

50000

5500

46,0

49954

49800

Опилки березы

44500

50000

5500

66,0

49891

49760

Опилки тополя

44500

50000

5500

50,0

49910

49850

Лигнин хлопчатника

44500

50000

5500

29340

49890

18005

 

Таблица 2.

Изменения концентраций ионов трехвалентного и шестивалентного хрома в процессе восстановления от количества ДОП (CCr исх.=50000 мг/л; Vр-ра=200мл; H2S04 = 30 г; τ =1,5 ч)

Кол-во ДОП,

г

Исходная конц-я хрома в растворе, мг/л

Конечная конц-я хрома в растворе, мг/л

Примечание

Сr6+

Сrобщ

Сr3+

Сr6+

Сrобщ

Сr3+

Цвет раствора

5

47750

50000

1250

40350

49860

8400

светло-зеленый

10

47750

50000

1250

94,4

49800

49200

зеленый

15

47750

50000

1250

77,4

49310

49650

зеленый

20

47750

50000

1250

57,0

49850

49750

желто-зеленый

25

47750

50000

1250

56,2

49810

49850

желто-зеленый

 

Из табл.2 следует, что для восстановления ионов xpoмa (VI) до приемлемого значения, при начальной концентрации ионов хрома (VI) 50000 мг/л, объемом 200 мл достаточно 10 г ДОП.

Экспериментальные данные по определению зависимости степени восстановления ионов хрома (VI) до хрома (III) от времени контакта компонентов (табл. 3) показали, что во всех случаях процесс восстановления протекает в первые 20-30 мин интенсивно, в течении которого восстанавливается основная часть ионов хрома (VI) до - 80%. В течение 1,5 часа процесс восстановления завершается, не восстановленным остается около 1-2 % шестивалентных ионов хрома, а в трехвалентную форму переходят 97-99% хрома от общего количества.

Таким образом, проведенные исследования показали, что природа органического восстановителя существенно не влияет на конечный результат процесса восстановления ионов шестивалентного хрома, а при применении лигнина содержание ионов шестивалентного хрома в результате процесса восстановления понизилось только до 29340 мг/л, это объясняется тем, что количество активных гидроксильных групп в его структуре ограничено. В остальных случаях, с применением для процесса восстановления опилок многолетних растений, концентрация ионов шестивалентного хрома понизилась с 50000 мг/л до 46-66 мг/л.

 

Список литературы:
1 Апельцина Е.И. Электрохимические методы в технологии очистки природных и сточных вод. // Обзор ЦИ-НИС ГОССТРОЙ СССР. - М, 1971. - С 49-50.
2 Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод., М., Химия, 1984. - 256 с. 95.
3 Ягодин А., Третьякова Л.Г. Сточные воды в промышленности // Химическая технология и охрана окружа-ющей среды. - М, 1984. - №3. - С. 64-65.

 

Информация об авторах:

Эркабаев Фуркат Ильясович Furkat Erkabaev

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института общей и неорганической химии АН РУз, 700170, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека 77-А

Candidate of technical Sciences, Senior researcher of the Institute of General and inorganic chemistry of Uzbekistan Academy of Sciences, 700170, the Republic of Uzbekistan, Tashkent, Mirzo Ulugbek street 77-A


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.