A redução do crómio é um processo químico essencial no tratamento de águas residuais industriais que visa converter o crómio(VI) altamente tóxico (crómio hexavalente) na forma menos tóxica e mais fácil de remover, o crómio(III) (crómio trivalente). O crómio(VI) é solúvel em água, altamente oxidante e é considerado carcinogénico, o que o torna um risco significativo para o ambiente e para a saúde. A redução ao crómio(III) é um passo crítico na remoção eficiente do crómio das águas residuais industriais e no cumprimento dos limites legais de descarga nas massas de água.

Contexto técnico

O crómio apresenta-se em dois estados de oxidação principais: Crómio(III) e Crómio(VI). Enquanto o crómio(III) é uma forma relativamente inofensiva que ocorre mesmo como um elemento vestigial essencial em alguns processos biológicos, o crómio(VI) é altamente tóxico, extremamente móvel em sistemas aquosos e mais difícil de remover. Como o crómio(VI) permanece solúvel em gamas de pH ácidas a neutras, representa um desafio particular no tratamento de águas residuais.

O processo de redução do crómio (VI) para crómio (III) é efectuado através da adição de agentes redutores. Estes agentes redutores libertam electrões que convertem o crómio hexavalente em crómio trivalente. O crómio(III) resultante é então removido por precipitação química da água.

Reação química

A redução do crómio (VI) a crómio (III) pode ser efectuada utilizando vários agentes redutores. Os agentes redutores mais comuns são

  • Bissulfito de sódio (NaHSO₃)

Remoção de crómio(III) de águas residuais

Nesta reação, o crómio hexavalente (ião dicromato) é reduzido a crómio trivalente, enquanto o ião sulfito é oxidado.

  • Dióxido de enxofre (SO₂)

Redução do crómio (VI) a crómio (III) com dióxido de enxofre

O dióxido de enxofre é outro agente redutor frequentemente utilizado, que também é utilizado para reduzir o crómio (VI) a crómio (III).

  • Sulfato de ferro(II) (FeSO₄)

Redução do crómio(VI) a crómio(III) com sulfato de ferro(II)

  • Nesta reação, o ião ferro(II) actua como um dador de electrões que reduz o crómio(VI).

Após a redução, é produzido o crómio(III), relativamente inofensivo, que é precipitado como hidróxido de crómio [Cr(OH)₃] numa fase posterior. Isto é feito através da adição de álcalis como o hidróxido de sódio (NaOH) ou leite de cal (Ca(OH)₂) para aumentar o valor do pH para uma gama alcalina (pH 8-9).

Etapas do processo de redução do crómio

1ª etapa de redução

O processo de redução do crómio começa com a adição de um agente redutor às águas residuais que contêm crómio (VI). Em condições ácidas (pH 2-3), o crómio (VI) reage com o agente redutor e é convertido na forma trivalente crómio (III). O controlo do pH é crucial para garantir que a redução é completa.

2. ajuste do pH e precipitação

Após a redução, o valor do pH das águas residuais é aumentado para valores alcalinos, a fim de precipitar o crómio (III) como hidróxido de crómio [Cr(OH)₃]. Este processo de precipitação ocorre de forma óptima na gama de pH entre 8 e 9, uma vez que o crómio (III) é menos solúvel nesta gama. Os sólidos formados podem então ser removidos por sedimentação ou filtração ser removidos.

3. floculação e sedimentação

A fim de separar eficazmente as partículas de hidróxido de crómio resultantes, são adicionados floculantes, tais como polielectrólitos, para agregar os sólidos em flocos maiores. Estes flocos afundam-se no fundo de um tanque de sedimentação e podem ser removidos como lamas de crómio.

Estação de tratamento de águas residuais e estação de precipitação para empresas de eliminação de resíduos, indústria de processamento de metais e indústria química.

Foto: Sistema CP ALMA CHEM MCW para a eliminação de metais pesados, AOX, hidrocarbonetos, cianeto e crómio (com bissulfito de sódio)

4. tratamento das lamas

As lamas de crómio separadas contêm o crómio(III) separado sob a forma de hidróxido de crómio. Esta lama deve ser desidratada e depois eliminada corretamente para não poluir o ambiente.

5. filtragem por carvão ativado e permuta iónica

Em alguns casos, especialmente no caso de valores-limite admissíveis muito baixos para o crómio, são necessárias etapas de limpeza adicionais, tais como filtração com carvão ativado ou permutadores de iões podem ser utilizadas para reduzir ainda mais as concentrações residuais de crómio na água.

Tecnologia de filtragem da ALMAWATECH como filtros de cascalho e areia ou filtros de carvão ativado

Foto: Permutador de iões ALMA ION para a remoção de poluentes específicos como o crómio

Áreas de aplicação para a redução do crómio

A redução do crómio é utilizada em várias indústrias que produzem águas residuais com crómio (VI):

  1. Indústria de galvanoplastia
    Na indústria de galvanoplastia, o crómio (VI) é utilizado para a cromagem de metais e para tratamentos de superfície. A redução do crómio é um processo essencial para tratar as águas residuais que contêm crómio (VI) para níveis seguros antes de poderem ser descarregadas ou recicladas.

  2. Indústria do couro e têxtil
    Nas indústrias de curtumes e têxteis, o crómio (VI) é utilizado em alguns processos para coloração ou tratamento de superfícies. As águas residuais desta indústria devem ser cuidadosamente tratadas para converter o crómio (VI) na forma menos tóxica de crómio (III).

  3. Indústria química
    O crómio (VI) é utilizado como agente oxidante na síntese química e na produção de pigmentos e corantes. As águas residuais destes processos contêm frequentemente crómio(VI), que deve ser tratado por redução e subsequente precipitação.

  4. Indústria do vidro e da cerâmica
    O crómio (VI) é utilizado na coloração do vidro e na produção de cerâmica. Também aqui são produzidas águas residuais que devem ser tratadas antes de serem descarregadas no ambiente.

Vantagens da redução do crómio

  1. Remoção eficaz do crómio (VI): O processo de redução é um método comprovado para converter com segurança o crómio (VI), altamente tóxico, na forma inofensiva de crómio (III), reduzindo assim significativamente os riscos para o ambiente e para a saúde.

  2. Elevada flexibilidade: O processo pode ser aplicado a várias águas residuais industriais e oferece uma solução fiável para o tratamento de resíduos de metais pesados, independentemente do tipo de indústria.

  3. Conformidade com as normas ambientais: Com a redução do crómio, as empresas podem garantir que cumprem os limites legais rigorosos para as descargas de crómio nas massas de água e que mantêm a sua conformidade.

Os desafios da redução do crómio

  1. Elevado consumo de produtos químicos: A redução e a subsequente precipitação requerem a utilização de agentes redutores e corretores de pH, o que leva a custos operacionais contínuos.

  2. Tratamento de lamas: A precipitação do crómio (III) leva à formação de lamas de crómio, que devem ser desidratadas e eliminadas de forma ecológica. Este facto coloca exigências adicionais ao tratamento das águas residuais e das lamas.

  3. Controlo preciso do pH: Os processos de redução e precipitação requerem um controlo preciso do pH para garantir uma redução e precipitação completas. Os desvios no valor do pH podem levar a uma redução incompleta do crómio ou a uma precipitação ineficaz.

Conclusão

A redução do crómio é um processo essencial no tratamento de águas residuais industriais, a fim de converter com segurança o crómio (VI), tóxico e nocivo para o ambiente, em crómio (III), menos tóxico, e depois removê-lo das águas residuais. Com o controlo correto do pH, a escolha de um agente redutor adequado e a subsequente precipitação, a carga de crómio nas águas residuais pode ser eficazmente reduzida. O sistema ALMA CHEM MCW CP oferece soluções personalizadas para a redução e tratamento de crómio que permitem uma eliminação de águas residuais amiga do ambiente e em conformidade com a lei.