CC BY
7Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ» № 6 (75) Том 4. ИЮНЬ 2024 г. УДК 54.058
Еркин К.В.
студент кафедры химии Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
ОЧИСТКА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОВ ХРОМА
Аннотация: шестивалентный хром: угроза, которую нельзя игнорировать. Очистка водных растворов от шестивалентного хрома Сг (VI) - одна из наиболее актуальных задач в современной промышленности. Проблема обусловлена широким использованием соединений хрома, таких как хромовый ангидрид (СгО3), хроматы и дихроматы, в различных технологических процессах. Именно их токсичность и канцерогенность делают шестивалентный хром крайне опасным загрязнителем окружающей среды.
Ключевые слова: шестивалентный хром, адсорбция, очистка.
Шестивалентный хром широко применяется в различных отраслях промышленности: гальванотехнике, производстве пигментов и кожевенной промышленности. В гальванотехнике Сг (VI) является ключевым компонентом растворов для хромирования, обеспечивая получение износостойких, коррозионно-устойчивых покрытий на металлических изделиях [5]. В производстве пигментов хроматы используются в качестве пигментов для красок, пластмасс и лаков, придавая им яркие цвета. А в кожевенной промышленности соединения хрома используются для дубления кожи, придавая ей прочность и устойчивость к влаге. Также хром используется в производстве химических веществ, так как он входит в состав некоторых химикатов, используемых в производстве пестицидов, красителей и других химических веществ [1, 4].
Основным источником загрязнения водных объектов соединениями хрома являются сточные воды от предприятий, использующих ^УГ) в своих процессах. При работе с хромовыми соединениями в атмосферу могут попадать пылевые частицы, содержащие &(У[), что приводит к загрязнению воздуха. Неправильное хранение и утилизация отходов, содержащих &(У[), может привести к попаданию токсичного вещества в почву и грунтовые воды [4]. В связи с вышеперечисленным, очистка от ионов данного тяжелого металла является актуальной проблемой на сегодняшний день.
Существует несколько методов очистки водных растворов от &(У[), каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Одним из таких методов является химическая редукция. Этот метод заключается в восстановлении &(У[) до менее токсичного трехвалентного хрома (Cr(Ш)) с помощью различных химических реагентов. После восстановления трехвалентный хром &(!!!) легко осаждается гидроксидами и выводится из водных объектов [3]. Также применяют мембранные фильтры, что позволяет отделять Сг(У1) от воды, предотвращая его попадание в окружающую среду. Говоря об очистке водных объектов окружающей среды нельзя не отметить такой метод как биоремедиация. В процессах биоремедиации ведущую роль играют сообщества микроорганизмов, которые эффективно разлагают соединения Сг(У1), очищая воду от этого тяжелого металла [2].
Однако, наиболее перспективным и экономически целесообразным методом очистки является адсорбция. Адсорбция - эффективный метод очистки сточных вод от хрома и один из наиболее эффективных и технологически простых способов удаления хрома из сточных вод. Этот метод основан на принципе поглощения загрязняющих веществ поверхностью твердого материала, называемого адсорбентом [2]. Адсорбент, подобно губке, захватывает и удерживает молекулы хрома, очищая таким образом воду. Процесс адсорбции шестивалентного хрома (&(У[)) из сточных вод может протекать по нескольким сценариям. Первый из сценариев - интенсивное перемешивание. Адсорбент и раствор с хромом смешиваются в емкости с
помощью механических мешалок. Благодаря интенсивной турбулентности происходит быстрое и эффективное соприкосновение адсорбента с молекулами хрома, что ускоряет процесс адсорбции. Второй - фильтр. Сточная вода пропускается через слой адсорбента, размещенного в специальном фильтре. По мере прохождения через фильтр вода очищается от хрома, который задерживается на поверхности адсорбента. Третий вариант - псевдоожиженный слой: Адсорбент находится в состоянии "псевдоожижения", то есть находится в движении, напоминая кипящую жидкость. Это достигается подачей воздуха снизу, который поднимает частицы адсорбента. В такой системе происходит максимально эффективное соприкосновение адсорбента с хромом, что обеспечивает высокую скорость очистки [6].
Преимущества метода адсорбции: очистка до ПДК - метод позволяет снизить концентрацию хрома в сточных водах до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных нормативными документами, обеспечивая тем самым экологическую безопасность, совместное удаление примесей -адсорбенты могут эффективно удалять не только хром, но и другие примеси, присутствующие в сточных водах, например, некоторые адсорбенты могут одновременно удалять тяжелые металлы, органические вещества, нефтепродукты и другие загрязняющие вещества, отсутствие вторичного загрязнения - адсорбция является экологически чистым методом, так как не приводит к образованию вторичных загрязнителей, что часто наблюдается при применении других методов очистки, рекуперация сорбированных веществ - в некоторых случаях, например, при использовании активированного угля в качестве адсорбента, возможна рекуперация сорбированного хрома, что позволяет не только очистить воду, но и получить ценный металл для дальнейшего использования, возврат очищенной воды - после корректировки рН очищенная вода может быть возвращена в производственный цикл, что значительно снижает потребление свежей воды и минимизирует сброс загрязненных стоков [6].
Выбор оптимального варианта адсорбционного метода очистки зависит от конкретных характеристик сточных вод, требований к очистке, а также от экономической целесообразности. Для небольших объемов сточных вод с низкой концентрацией хрома может быть достаточно простого перемешивания адсорбента с раствором. Для больших объемов сточных вод с высокой концентрацией хрома более эффективным является применение фильтров или псевдоожиженного слоя. При необходимости рекуперации сорбированного хрома следует использовать адсорбенты, позволяющие извлекать металл из адсорбента [7].
Адсорбция является эффективным и экологически чистым методом очистки сточных вод от хрома. Благодаря своей простоте, гибкости и возможности рекуперации, метод адсорбции находит широкое применение на промышленных предприятиях, занимающихся обработкой металлов, кожевенной обработкой, производством красок и других отраслях, где образуются сточные воды, загрязненные хромом. Но нельзя не отметить, что очистка водных растворов от шестивалентного хрома - задача, требующая комплексного подхода, включающего применение современных технологий очистки, разработку и внедрение новых, более эффективных методов, а также строгий контроль за соблюдением экологических норм и правил.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Баширов В.Д. и др. Современные методы обследования различных комплексов очистных сооружений. - 2018;
2. Климова О.В. Процессы и аппаратурное оформление очистки сточных вод от ионов хрома (VI) углеродными адсорбентами: дис. - Уфим. гос. нефтяной техн. ун-т, 2015;
3. Шайкимова А.К. Новые комплексные сорбенты в процессах доочистки хромсодержащих сточных вод //Сборник материалов III Молодежного Экологического Форума. - 2015. - С. 84- 84;
4. Колесников В.А. Экология и ресурсосбережение в электрохимических производствах. Механические и физико-химические методы очистки промывных и сточных вод / В.А. Колесников, В.И. Ильин. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - 220 с;
5. Технология и оборудование для очистки и обезвреживания сточных вод и газовых выбросов гальванических производств: Каталог. - М.: ВИМИ, 1992. - 112 с.;
6. Изучение состояния поверхности алюмосиликатного материала при обработке органическими кислотами и щелочью / Ю. И. Строганова, Р.С. Нагорнов, А.М. Лепилова, П. Б. Разговоров // Технол. и оборуд. хим., биотехнол. и пищ. промыш.: мат. Х Всерос. научно-практ. конф. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та. - 2017. - С. 304-307;
7. Пат. 2110486 Российская Федерация, МПК ^2F 1/62, C02F 1/70, C09C 1/62, C01B 25/37. Способ переработки отработанных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома / Рослякова Н.Г., Конорев Б.Н., Росляков А.О., Росляков Р.О., опубл. 10.05.98
Yerkin K.V.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
CLEANING OF AQUEOUS SOLUTIONS FROM CHROMIUM IONS
Abstract: hexavalent chromium: a threat that cannot be ignored. Purification of aqueous solutions from hexavalent chromium Cr(VI) is one of the most urgent tasks in modern industry. The problem is caused by the widespread use of chromium compounds such as chromium anhydride (CrO3), chromates and dichromates in various technological processes. It is their toxicity and carcinogenicity that make hexavalent chromium an extremely dangerous environmental pollutant.
Keywords: hexavalent chromium, adsorption, purification.
