Chrom(III), znany również jako jon chromu III lub trójtlenek chromu, jest jednym z najczęstszych stopni utlenienia chromu (obok chromu(VI)) i odgrywa ważną rolę w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków. Chrom(III) jest trójwartościowym kationem Cr³⁺ i pod względem chemicznym i toksykologicznym bardzo różni się od chromu(VI), który jest uważany za wysoce toksyczny i szkodliwy dla środowiska. W wielu procesach przemysłowych konieczne jest usuwanie związków chromu(III) lub oczyszczanie ich w sposób przyjazny dla środowiska, ponieważ mogą one występować w różnych ściekach, szczególnie w obróbce metali i galwanizacji.
Spis treści
Zaplecze techniczne
Chrom(III) jest wytwarzany w procesach przemysłowych poprzez zastosowanie związków chromu w obróbce powierzchni, chromowaniu i przemyśle skórzanym. Jest on również stosowany jako środek antykorozyjny i w barwnikach. Chociaż chrom(III) jest mniej toksyczny niż chrom(VI), nadal musi być kontrolowany w ściekach, ponieważ w wysokich stężeniach może szkodzić środowisku i zagrażać niektórym organizmom wodnym.
Chrom(III) ma silne powinowactwo do jonów wodorotlenkowych (OH-) i ma tendencję do wytrącania się jako wodorotlenek chromu [Cr(OH)₃] w warunkach od obojętnych do zasadowych. Właściwość ta jest wykorzystywana w oczyszczaniu ścieków przemysłowych do usuwania chromu przez wytrącanie chemiczne.
Zastosowanie w oczyszczaniu wody i ścieków
W oczyszczaniu ścieków przemysłowych chrom(III) jest często oczyszczany razem z innymi metalami ciężkimi. Główną strategią usuwania chromu(III) jest wytrącanie go w postaci nierozpuszczalnego wodorotlenku lub kompleksów. Typowe etapy oczyszczania ścieków zawierających chrom(III) obejmują
1. kontrola pH i wytrącanie
Podniesienie wartości pH poprzez dodanie roztworów alkalicznych (takich jak wodorotlenek sodu NaOH) powoduje wytrącenie chromu(III) w postaci wodorotlenku chromu [Cr(OH)₃]. Proces ten przebiega optymalnie przy wartości pH około 8 do 9, ponieważ chrom(III) ma niską rozpuszczalność w tych warunkach. Utworzony wodorotlenek chrom u osiada jako ciało stałe i może być następnie oddzielony przez sedymentację lub filtrację usunięty przez sedymentację lub filtrację.
Reakcja przebiega następująco:
Rozpuszczony jon chromu(III) reaguje z jonami wodorotlenkowymi i tworzy słabo rozpuszczalne ciało stałe, które się osadza.
2. flokulacja i sedymentacja
Po wytrąceniu zwykle następuje dodanie flokulantów, które pomagają agregować produkty wytrącania utworzone w większe kłaczki, które są łatwiejsze do usunięcia przez sedymentację lub filtrację. filtracja usunięte przez sedymentację lub filtrację.
Zdjęcie: System CP ALMA CHEM MCW do usuwania metali ciężkich, AOX, węglowodorów, cyjanku i chromu (przy użyciu wodorosiarczynu sodu)
3. utlenianie do chromu(VI) i redukcja
W niektórych procesach chrom(III) może być utleniany w procesach chemicznych lub biologicznych do chromu(VI ), który ma znacznie większą mobilność i toksyczność. W takich przypadkach chrom(VI) musi zostać przekształcony z powrotem w mniej niebezpieczną formę chromu(III) za pomocą środków redukujących, takich jak wodorosiarczyn sodu lub dwutlenek siarki, zanim zostanie wytrącony.
4. proces wymiany jonowej
W szczególnych przypadkach, gdy wymagana jest szczególnie wysoka wydajność czyszczenia, chrom(III) jest usuwany za pomocą procesów wymiany jonowej. W tym procesie jony chromu są wiązane z żywicą jonowymienną, a następnie regenerowane. Proces ten jest często stosowany w procesach obróbki powierzchni lub w elektrolizie.
Zdjęcie: Wymiennik jonowy ALMA ION do usuwania określonych zanieczyszczeń, takich jak chrom
Wyzwania związane z oczyszczaniem chromu(III)
Wrażliwość na pH
Wytrącanie chromu(III) jest silnie zależne od pH. Jeśli wartości pH są zbyt niskie, chrom pozostaje w postaci rozpuszczonej i nie może zostać wytrącony. Jeśli wartości pH są zbyt wysokie, mogą wystąpić niepożądane reakcje uboczne, które utrudniają oczyszczanie.Tworzenie stabilnych kompleksów
W ściekach zawierających związki organiczne chrom(III) może tworzyć stabilne kompleksy z tymi substancjami organicznymi, co utrudnia jego wytrącanie i usuwanie. W celu wyizolowania i usunięcia chromu należy przeprowadzić dodatkowe etapy, takie jak utlenianie lub zastosowanie środków chelatujących.Możliwe ponowne utlenienie do chromu(VI)
W obecności czynników utleniających lub w pewnych warunkach środowiskowych, mniej toksyczny chrom(III) może zostać utleniony do chromu(VI), co prowadzi do znacznie większego problemu środowiskowego. Dlatego ważne jest, aby zaprojektować procesy oczyszczania w taki sposób, aby tego uniknąć.
Zastosowanie chromu(III) w przemyśle
Ścieki zawierające chrom(III) powstają głównie w takich gałęziach przemysłu jak:
Galwanizacja i wykańczanie metali
Chrom(III) jest stosowany w galwanizacji do chromowania powierzchni. Procesy te generują ścieki o wysokim stężeniu chromu, które muszą być oczyszczone przed odprowadzeniem do kanalizacji.Przemysł skórzany
W garbowaniu skóry chrom(III) jest stosowany jako środek garbujący do stabilizacji i konserwacji włókien skóry. Ścieki z tego przemysłu często zawierają wysoki poziom chromu(III), który musi być odzyskiwany lub usuwany przez wytrącanie.Przemysł barwników
Chrom(III) jest również wykorzystywany w produkcji pigmentów i barwników. Ścieki te mogą również zawierać wysokie stężenia chromu, który musi być oczyszczany w sposób przyjazny dla środowiska.Produkcja ceramiki i szkła
Chrom(III) jest stosowany jako barwnik w produkcji ceramiki i szkła. Również w tym przypadku powstają ścieki zawierające chrom, które muszą być oczyszczane przez chemiczne wytrącanie i filtrację.
Zalety leczenia chromem(III)
Skuteczne usuwanie przez wytrącanie: Chrom(III) można stosunkowo łatwo usunąć ze ścieków przez chemiczne wytrącanie w postaci wodorotlenku, co prowadzi do skutecznego zmniejszenia stężenia chromu.
Niższa toksyczność w porównaniu do chromu(VI): W przeciwieństwie do chromu(VI), chrom(III) jest mniej toksyczny i może być bezpiecznie przetwarzany i usuwany w odpowiednich warunkach.
Wnioski
Chrom(III) jest powszechną formą chromu stosowaną w różnych procesach przemysłowych. Chociaż jest mniej toksyczny niż chrom(VI), nadal musi być usuwany ze ścieków w kontrolowany sposób, aby zminimalizować wpływ na środowisko. Wytrącanie w postaci wodorotlenku jest sprawdzoną i skuteczną metodą usuwania chromu(III) ze ścieków. Zakłady przemysłowe, takie jak instalacje chemiczno-fizyczne firmy ALMAWATECH, wykorzystują ten i inne procesy do bezpiecznego i przyjaznego dla środowiska oczyszczania ścieków zawierających chrom(III) w celu zapewnienia zgodności z limitami prawnymi i ochrony jakości wody.
