Chroom(III), ook bekend als chroom(III)ion of chroomtrioxide, is een van de meest voorkomende oxidatietoestanden van chroom (naast chroom(VI)) en speelt een belangrijke rol bij de behandeling van industrieel water en afvalwater. Chroom(III) is het driewaardige kation Cr³⁺ en verschilt chemisch en toxicologisch sterk van chroom(VI), dat als zeer giftig en schadelijk voor het milieu wordt beschouwd. In veel industriële processen is het noodzakelijk om chroom(III)verbindingen te verwijderen of op een milieuvriendelijke manier te behandelen, omdat ze kunnen voorkomen in verschillende afvalwaters, vooral bij metaalverwerking en galvanisatie.

Technische achtergrond

Chroom(III) wordt in industriële processen geproduceerd door het gebruik van chroomverbindingen bij oppervlaktebehandeling, verchroming en in de leerindustrie. Het wordt ook gebruikt als anticorrosiemiddel en in kleurstoffen. Hoewel chroom(III) minder giftig is dan chroom(VI), moet het nog steeds gecontroleerd worden in afvalwater, omdat het in hoge concentraties schadelijk kan zijn voor het milieu en bepaalde waterorganismen in gevaar kan brengen.

Chroom(III) heeft een sterke affiniteit voor hydroxide-ionen (OH-) en heeft de neiging om als chroomhydroxide [Cr(OH)₃] neer te slaan onder neutrale tot basische omstandigheden. Deze eigenschap wordt gebruikt bij de behandeling van industrieel afvalwater om chroom te verwijderen door chemische neerslag.

Toepassing in water- en afvalwaterbehandeling

Bij de behandeling van industrieel afvalwater wordt chroom(III) vaak samen met andere zware metalen behandeld. De belangrijkste strategie om chroom(III) te verwijderen is het neerslaan als onoplosbaar hydroxide of in complexen. Typische stappen voor de behandeling van chroom(III)houdend afvalwater zijn

1. pH-regeling en neerslag

Door de pH-waarde te verhogen door alkalische oplossingen (zoals natriumhydroxide NaOH) toe te voegen, wordt chroom(III) neergeslagen als chroomhydroxide [Cr(OH)₃]. Dit proces verloopt optimaal bij een pH-waarde van ongeveer 8 tot 9, omdat chroom(III) onder deze omstandigheden een lage oplosbaarheid heeft. Het gevormde chroomhydroxide bezinkt als een vaste stof en kan dan worden afgescheiden door bezinking of filtratie verwijderd door bezinking of filtratie.

De reactie verloopt als volgt:

Verwijdering van chroom(III) uit afvalwater

Het opgeloste chroom(III)-ion reageert met hydroxide-ionen en vormt een slecht oplosbare vaste stof, die neerslaat.

2. uitvlokking en bezinking

Precipitatie wordt meestal gevolgd door de toevoeging van vlokmiddelen, die helpen om de gevormde neerslagproducten samen te voegen tot grotere vlokken die gemakkelijker te verwijderen zijn door bezinking of filtratie. filtratie Verwijderd door bezinking of filtratie.

Waterzuiveringsinstallatie en neerslaginstallatie voor afvalverwerkingsbedrijven, metaalverwerkende industrie en chemische industrie.

Foto: CP-systeem ALMA CHEM MCW voor de verwijdering van zware metalen, AOX, koolwaterstoffen, cyanide en chroom (met behulp van natriumbisulfiet)

3. oxidatie tot chroom(VI) en reductie

In sommige processen kan chroom(III) door chemische of biologische processen geoxideerd worden tot chroom(VI), dat een veel hogere mobiliteit en toxiciteit heeft. In dergelijke gevallen moet het chroom(VI) door reductiemiddelen zoals natriumbisulfiet of zwaveldioxide weer worden omgezet in de minder gevaarlijke chroom(III)-vorm voordat het wordt neergeslagen.

4. ionenuitwisselingsproces

In speciale gevallen, wanneer een bijzonder hoge reinigingsprestatie vereist is, wordt chroom(III) verwijderd met behulp van ionenuitwisselingsprocessen. In dit proces worden de chroomionen gebonden aan een ionenwisselaarhars en vervolgens geregenereerd. Dit proces wordt vaak gebruikt in oppervlaktebehandelingsprocessen of in elektrolyse.

Filtertechnologie van ALMAWATECH als grind- en zandfilters of actieve koolfilters

Foto: ALMA ION ionenwisselaar voor de verwijdering van specifieke verontreinigende stoffen zoals chroom

Uitdagingen in de behandeling van chroom(III)

  1. pH-gevoeligheid
    De precipitatie van chroom(III) is sterk pH-afhankelijk. Als de pH-waarden te laag zijn, blijft het chroom in opgeloste vorm en kan het niet neerslaan. Als de pH-waarden te hoog zijn, kunnen er ongewenste nevenreacties optreden die de behandeling bemoeilijken.

  2. Vorming van stabiele complexen
    In afvalwater dat organische verbindingen bevat, kan chroom(III) stabiele complexen vormen met deze organische stoffen, wat precipitatie en verwijdering bemoeilijkt. Bijkomende stappen zoals oxidatie of het gebruik van chelaatvormers moeten worden uitgevoerd om het chroom te isoleren en te verwijderen.

  3. Mogelijke heroxidatie tot chroom(VI)
    In aanwezigheid van oxiderende stoffen of onder bepaalde milieuomstandigheden kan het minder toxische chroom(III) worden geoxideerd tot chroom(VI), wat tot een aanzienlijk groter milieuprobleem leidt. Het is daarom belangrijk om de behandelingsprocessen zo te ontwerpen dat dit wordt vermeden.

Gebruik van chroom(III) in de industrie

Afvalwater dat chroom(III) bevat, wordt voornamelijk geproduceerd in industrieën zoals:

  1. Galvanische oxidatie en metaalafwerking
    Chroom(III) wordt gebruikt bij galvanische oxid atie voor het verchromen van oppervlakken. Deze processen genereren afvalwater met hoge chroomconcentraties, dat moet worden behandeld voordat het in het afvalwatersysteem wordt geloosd.

  2. Leerindustrie
    Bij het looien van leer wordt chroom(III) gebruikt als looistof om de leervezels te stabiliseren en te conserveren. Afvalwater van deze industrie bevat vaak hoge concentraties chroom(III), dat moet worden teruggewonnen of verwijderd door precipitatie.

  3. Kleurindustrie
    Chroom(III) wordt ook gebruikt bij de productie van pigmenten en kleurstoffen. Dit afvalwater kan ook hoge concentraties chroom bevatten en moet op een milieuvriendelijke manier worden behandeld.

  4. Keramiek- en glasproductie
    Chroom(III) wordt gebruikt als kleurstof bij de productie van keramiek en glas. Ook hier wordt chroomhoudend afvalwater geproduceerd, dat behandeld moet worden door middel van chemische neerslag en filtratie.

Voordelen van chroom(III)-behandeling

  1. Efficiënte verwijdering door precipitatie: Chroom(III) kan relatief gemakkelijk uit afvalwater verwijderd worden door chemische precipitatie als hydroxide, wat leidt tot een effectieve verlaging van de chroomconcentratie.

  2. Lagere toxiciteit in vergelijking met chroom(VI): In tegenstelling tot chroom(VI) is chroom(III) minder giftig en kan het onder de juiste omstandigheden veilig behandeld en verwijderd worden.

Conclusie

Chroom(III) is een veel voorkomende vorm van chroom die in verschillende industriële processen wordt gebruikt. Hoewel het minder giftig is dan chroom(VI), moet het nog steeds op een gecontroleerde manier uit afvalwater verwijderd worden om de impact op het milieu te minimaliseren. Precipitatie als hydroxide is een bewezen en effectieve methode om chroom(III) uit afvalwater te verwijderen. Industriële installaties, zoals de chemisch-fysische installaties van ALMAWATECH, maken gebruik van deze en andere processen voor de veilige en milieuvriendelijke behandeling van chroom(III)houdend afvalwater om te voldoen aan de wettelijke limieten en om de waterkwaliteit te beschermen.