Chroomreductie is een essentieel chemisch proces bij de behandeling van industrieel afvalwater dat tot doel heeft het zeer giftige chroom(VI) (zeswaardig chroom) om te zetten in de minder giftige en gemakkelijker te verwijderen vorm chroom(III) (driewaardig chroom). Chroom(VI) is oplosbaar in water, sterk oxiderend en wordt als kankerverwekkend beschouwd, waardoor het een aanzienlijk risico vormt voor het milieu en de gezondheid. Reductie tot chroom(III) is een kritieke stap in het efficiënt verwijderen van chroom uit industrieel afvalwater en het voldoen aan de wettelijke limieten voor lozing in waterlichamen.

Technische achtergrond

Chroom komt voor in twee oxidatietoestanden: Chroom(III) en chroom(VI). Terwijl chroom(III) een relatief ongevaarlijke vorm is die zelfs voorkomt als een essentieel sporenelement in sommige biologische processen, is chroom(VI) zeer giftig, extreem mobiel in waterige systemen en moeilijker te verwijderen. Omdat chroom(VI) oplosbaar blijft in zure tot neutrale pH-bereiken, vormt het een bijzondere uitdaging bij de behandeling van afvalwater.

Het reductieproces van chroom(VI) naar chroom(III) wordt uitgevoerd door reductiemiddelen toe te voegen. Deze reductiemiddelen geven elektronen vrij die het zeswaardige chroom omzetten in driewaardig chroom. Het resulterende chroom(III) wordt vervolgens verwijderd door chemische neerslag uit het water.

Chemische reactie

De reductie van chroom(VI) tot chroom(III) kan worden uitgevoerd met behulp van verschillende reductiemiddelen. Gangbare reductiemiddelen zijn

  • Natriumbisulfiet (NaHSO₃)

Verwijdering van chroom(III) uit afvalwater

In deze reactie wordt het zeswaardige chroom (dichromaation) gereduceerd tot driewaardig chroom, terwijl het sulfietion wordt geoxideerd.

  • Zwaveldioxide (SO₂)

Reductie van chroom(VI) tot chroom(III) met zwaveldioxide

Zwaveldioxide is een ander veelgebruikt reductiemiddel, dat ook wordt gebruikt om chroom(VI) te reduceren tot chroom(III).

  • IJzer(II)sulfaat (FeSO₄)

Reductie van chroom(VI) tot chroom(III) met ijzer(II)sulfaat

  • In deze reactie werkt het ijzer(II)-ion als een elektronendonor die chroom(VI) reduceert.

Na de reductie ontstaat het relatief onschadelijke chroom(III), dat in een volgende fase wordt neergeslagen als chroomhydroxide [Cr(OH)₃]. Dit wordt gedaan door alkaliën zoals natriumhydroxide (NaOH) of kalkmelk (Ca(OH)₂) toe te voegen om de pH-waarde te verhogen tot een alkalisch bereik (pH 8-9).

Processtappen voor chroomreductie

1e reductiestap

Het proces van chroomreductie begint met de toevoeging van een reductiemiddel aan het afvalwater dat chroom(VI) bevat. Onder zure omstandigheden (pH 2-3) reageert chroom(VI) met het reductiemiddel en wordt omgezet in de driewaardige vorm chroom(III). pH-regeling is cruciaal om ervoor te zorgen dat de reductie volledig is.

2. pH-aanpassing en precipitatie

Na de reductie wordt de pH-waarde van het afvalwater verhoogd tot alkalische waarden om chroom(III) te laten neerslaan als chroomhydroxide [Cr(OH)₃]. Dit neerslagproces vindt optimaal plaats in het pH-bereik tussen 8 en 9, omdat chroom(III) in dit bereik het minst oplosbaar is. De gevormde vaste stoffen kunnen vervolgens worden verwijderd door bezinking of filtratie verwijderd worden.

3. uitvlokking en bezinking

Om de resulterende chroomhydroxidedeeltjes efficiënt af te scheiden, worden vlokmiddelen zoals polyelektrolyten toegevoegd om de vaste deeltjes samen te voegen tot grotere vlokken. Deze vlokken zinken naar de bodem van een bezinktank en kunnen worden verwijderd als chroomslib.

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)

4. slibbehandeling

Het afgescheiden chroomslib bevat het afgescheiden chroom(III) in de vorm van chroomhydroxide. Dit slib moet worden ontwaterd en vervolgens op de juiste manier worden afgevoerd, zodat het milieu niet wordt vervuild.

5. actieve koolfiltratie en ionenuitwisseling

In sommige gevallen, vooral bij zeer lage toegestane grenswaarden voor chroom, zijn extra reinigingsstappen zoals actieve koolfiltratie of ionenwisselaars worden gebruikt om de restconcentraties chroom in het water verder te verlagen.

Filtertechnologie van ALMAWATECH als grind- en zandfilters of actieve koolfilters

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

Toepassingsgebieden voor chroomreductie

Chroomreductie wordt gebruikt in verschillende industrieën die afvalwater produceren dat chroom(VI) bevat:

  1. Galvanische industrie
    In de galvanische industrie wordt chroom(VI) gebruikt voor het verchromen van metalen en voor oppervlaktebehandelingen. Chroomreductie is hier een essentieel proces om afvalwater dat chroom(VI) bevat te behandelen tot een veilig niveau voordat het geloosd of gerecycled kan worden.

  2. Leer- en textielindustrie
    In de leerlooi- en textielindustrie wordt chroom(VI) in sommige processen gebruikt voor kleuring of oppervlaktebehandeling. Het afvalwater van deze industrie moet grondig behandeld worden om chroom(VI) om te zetten in de minder giftige vorm chroom(III).

  3. Chemische industrie
    Chroom(VI) wordt gebruikt als oxidatiemiddel in chemische synthese en de productie van pigmenten en kleurstoffen. Afvalwater van deze processen bevat vaak chroom(VI), dat behandeld moet worden door reductie en vervolgens precipitatie.

  4. Glas- en keramiekindustrie
    Chroom(VI) wordt gebruikt bij het kleuren van glas en de productie van keramiek. Ook hier wordt afvalwater geproduceerd dat moet worden behandeld voordat het in het milieu wordt geloosd.

Voordelen van chroomreductie

  1. Efficiënte verwijdering van chroom(VI): Het reductieproces is een bewezen methode voor het veilig omzetten van het zeer giftige chroom(VI) in de onschadelijke vorm chroom(III), waardoor de gevaren voor het milieu en de gezondheid aanzienlijk worden verminderd.

  2. Hoge flexibiliteit: Het proces kan worden toegepast op verschillende industriële afvalwaters en biedt een betrouwbare oplossing voor de behandeling van afval van zware metalen, ongeacht het type industrie.

  3. Voldoen aan milieunormen: Met chroomreductie kunnen bedrijven ervoor zorgen dat ze zich houden aan de strenge wettelijke limieten voor het lozen van chroom in waterlichamen en dat ze hieraan blijven voldoen.

De uitdagingen van chroomreductie

  1. Hoog chemicaliënverbruik: De reductie en daaropvolgende neerslag vereist het gebruik van reductiemiddelen en pH-correctors, wat leidt tot doorlopende bedrijfskosten.

  2. Slibbehandeling: De precipitatie van chroom(III) leidt tot de vorming van chroomslib, dat moet worden ontwaterd en op een milieuvriendelijke manier moet worden verwijderd. Dit stelt extra eisen aan de behandeling van afvalwater en slib.

  3. Nauwkeurige pH-regeling: De reductie- en precipitatieprocessen vereisen een nauwkeurige pH-regeling om volledige reductie en precipitatie te garanderen. Afwijkingen in de pH-waarde kunnen leiden tot onvolledige chroomreductie of inefficiënte precipitatie.

Conclusie

Chroomreductie is een essentieel proces bij de behandeling van industrieel afvalwater om het giftige en milieuschadelijke chroom(VI) veilig om te zetten in het minder giftige chroom(III) en het vervolgens uit het afvalwater te verwijderen. Met de juiste pH-regeling, de keuze van een geschikt reductiemiddel en daaropvolgende precipitatie kan de chroombelasting in het afvalwater effectief worden verminderd. Het ALMA CHEM MCW CP-systeem biedt oplossingen op maat voor chroomreductie en -behandeling die een milieuvriendelijke en wettelijk conforme afvoer van afvalwater mogelijk maken.