10
Indepartarea de Cr (III, VI) din apele uzate se datorita toxicitati lor (Bolto şi Pawlowski, 1987; Dorfner, 1991). O sursă principală de contaminare a apei cu ioni de crom sunt apele uzate industriale de la staţiile de tratamentul superficial al metalelor şi de la tăbăcărie. Apele uzate industriale provenite de la bai folosite pentru placarea cromului, pasivare acoperiri metalice şi de spălarea suprafetelor deja acoperite sunt caracterizate prin pH-ul scăzut cauzată de prezenţa de acizi liberi, de culoare brun-galben şi transparenţă mici. Cr (VI) concentrat astfel domeniile industriale uzate de la 5 la 50 mg Cr (VI) dm -3 . O astfel de soluţie este purificata dupa care trece prin schimbătorul de cationi puternic acid şi ulterior, prin schimbătorul de anioni puternic de bază (Bolto şi Pawlowski, 1987; Lin şi Kiang, 2003). Ioni metalici şi alte impurităţi cationici sunt eliminate pe schimbătorul de cationi în timp ce cromaţi pe schimbătorul de anioni: Soluţiile NaOH sunt aplicate pentru regenerarea schimbătorului de anioni. Tenorio şi Espinosa (2001) a examinat eficienţa a două sisteme de epurare pentru apele uzate care conţin cromaţi. Unul dintre ei a fost compus din schimbător de cationi puternic acid amberlită IR-120Na (tip gel de schelet polystyrenedivinylbenzene) şi a schimbătorului de anioni puternic de bază amberlită IRA-420 (tip gel şi scheletul

Indepartarea de Cr

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Indepartarea de Cr

Indepartarea de Cr (III, VI) din apele uzate se datorita toxicitati lor (Bolto şi Pawlowski,

1987; Dorfner, 1991). O sursă principală de contaminare a apei cu ioni de crom sunt apele uzate

industriale de la staţiile de tratamentul superficial al metalelor şi de la tăbăcărie. Apele uzate

industriale provenite de la bai folosite pentru placarea cromului, pasivare acoperiri metalice şi de

spălarea suprafetelor deja acoperite sunt caracterizate prin pH-ul scăzut cauzată de prezenţa de

acizi liberi, de culoare brun-galben şi transparenţă mici. Cr (VI) concentrat astfel domeniile

industriale uzate de la 5 la 50 mg Cr (VI) dm-3. O astfel de soluţie este purificata dupa care trece

prin schimbătorul de cationi puternic acid şi ulterior, prin schimbătorul de anioni puternic de

bază (Bolto şi Pawlowski, 1987; Lin şi Kiang, 2003). Ioni metalici şi alte impurităţi cationici

sunt eliminate pe schimbătorul de cationi în timp ce cromaţi pe schimbătorul de anioni:

Soluţiile NaOH sunt aplicate pentru regenerarea schimbătorului de anioni. Tenorio şi

Espinosa (2001) a examinat eficienţa a două sisteme de epurare pentru apele uzate care conţin

cromaţi. Unul dintre ei a fost compus din schimbător de cationi puternic acid amberlită IR-

120Na (tip gel de schelet polystyrenedivinylbenzene) şi a schimbătorului de anioni puternic de

bază amberlită IRA-420 (tip gel şi scheletul polystyrenedivinylbenzene) (Sistem 1), iar cealaltă

de cationi schimbător de amberlită IR-120Na pe slab de bază. Schimbătorul de anioni amberlită

IR-67RF (tip gel şi scheletul acrilat). Sistemul 2 s a dovedit a fi mai bun pentru astfel de scopuri,

deoarece cu Sistemul 1 au fost întâmpinate dificultăţi în regenerarea de pat. Indepartarea de Cr

(III) din apele uzate industriale este însoţită de unele dificultăţi în special în prezenţa sulfaţilor.

Datele din literatură indică existenţa a numeroase Cr (III) complexe în soluţie. Cr (III) complexe,

în sumă de la 10% la 32%, au fost constatate, care nu au fost absorbite de schimbători de cationi

sulfonic (Hubicki et al, 1999.). Schimbătorul de anioni macroporos puternic de bază - (. Untea et

al, 2000) Lewatit MP-500A este caracterizat de o mare selectivitate pentru Cr (VI) ioni.

Capacitatea sa de ioni de acest element depinde de concentraţia de ioni de forme de Cr (VI) şi de

prezenţa altor ioni în sistem. Rezultate foarte bune se obţin în cazul de Cr (VI) scoaterea din

soluţiile de acid în sistemul RCL-K2CrO4-HCl-H2O, care rezultă din pătrunderea de Cr (VI) în

HCrO4 paturi prin formularul de ioni. Seria de afinitate Schimbător de anioni macroporos

Page 2: Indepartarea de Cr

Lewatit MP-500A a fost dovedit a fi: CrO4 >SO4>Cl>OH. Din studiile termodinamice se poate

concluziona că eliminarea cea mai eficienta la ionii Cr (VI). Apele uzate industriale sunt obţinute

folosind forme OH de la schimbătorul de anioni cu valori medii ale pH-ului. Creşterea

necontrolată de aciditate intensifică caracterul oxidant de Cr (VI), ioni şi, ca urmare, degradarea

mai rapidă a patului schimbător de ioni. Aşa cum am menţionat mai devreme, apele uzate

industriale de suprafata în format cromare de alte metale în afară de ionii de crom, de asemenea,

conţine ioni de aceste elemente. Prin urmare, problema de separare a componentelor individuale

şi în primul rând de recuperare atât crom şi ioni alte metale ocupă o poziţie importantă. Soluţii

format în crom zincare sunt un exemplu de ape uzate industriale de acest tip. În procesul de

epurare, după oxidare anodica de Cr (III) la Cr (VI) compuşi, apele uzate industriale sunt

alimentate printr-o coloană cu schimbător de cationi puternic acid Wofatit SPK pentru a elimina

Zn (II), ioni şi alţi cationi şi apoi introduse într-un coloana cu puternic de bază Schimbător de

anioni Wofatit SBK (tip 2), pe care îndepărtarea cantitative de acid cromic cu anioni alte are loc.

Apă purificată, în acest fel pot fi reciclate în etapa de spălare. Apoi, schimbătorul de pat de

cationi se regenereaza cu 20% soluţie de acid sulfuric şi că a schimbătorului de anioni cu soluţie

de 15% de hidroxid de sodiu. În primul caz, o soluţie concentrată de Zn (II) şi ionii de sulfaţi de

sodiu este obţinută şi în al doilea eluatul format este alimentat din nou prin coloană cu

schimbător de cationi puternic acid. Aceasta duce la o soluţie concentrată de acizi cromic şi

sulfuric care poate fi aplicată din nou în cromare (Drela, 1996). Polystyrenesulphone

Schimbătorul de cationi amberlită IR-120 pot fi aplicate pentru a elimina Cr (III) de la băile

tăbăcăriei utilizate în sus. Capacitatea de schimb de ioni de amberlită IR-120 nu depinde de pH-

ului în intervalul 1-11 şi este egal cu 35 MGG 1. Studii de selectivitate adsorbţie de amberlită IR-

120 în forma HTH a arătat că cationii menţionate mai sus concura la legarea cu grupuri

funcţionale de schimbător de ioni, prin care capacitatea de schimb de ioni de schimbătorul de

cationi scade rapid odată cu creşterea Na (I), concentraţia de ioni în soluţie. Problemele de

selectivitate separare de Na (I) şi Cr (III) ar putea fi gestionate folosind diferenţele de oxidare -

proprietăţi de reducere a ambelor cationi. A fost demonstrat că prezenţa oxidant puternic, care,

sunt Cr2O2 7 ioni, nu cauzează pierderea capacităţii de schimb de ioni de cationi - schimbator.

Metoda propusă pentru îndepărtarea Cr (III) de la baia de tăbăcărie folosit up "constă din

patru etape. În prima etapă Cr (III) este oxidat la Cr (VI) prin intermediul persulfat de sodiu.

Soluţia obţinută se trece prin coloana cu amberlită IR-120 în scopul de a elimina de sodiu, calciu

Page 3: Indepartarea de Cr

şi ioni de magneziu. Apoi, Cr (VI) se reduce la Cr (III) în apa uzată prin mijloace de metanol. De

exemplu, ultima etapa a patra constă în absorbţia de Cr (III) ionii pe amberlită IR-120, care este

regenerată cu 2 M soluţie de H2SO4 rezultat practic în desorbţia total de Cr (III) Schimbătorul de

anioni puternic de bază de gel şi structura grupurilor cuaternar de amoniu - amberlită IRA-400 în

formă de clorură a fost aplicată pentru îndepărtarea ionilor de cromat de la soluţiile de pH-ului

diferite, diferite concentraţii iniţiale (1.030-15.449 mmol dm 3) şi la temperatura variaţie (20-40

C) (Mustafa et al, 1997.) Sa constatat că raportul de ioni de clorură lansat şi ioni absorbită

cromat scade cu scăderea valorilor pH-ul soluţiei şi efectul temperaturii este nesemnificativă.

Acest lucru indică faptul că CrO2 4 sorbţia ionilor de veniturile mai întâi şi apoi că a HCrO 4.

Procesul de Cr (III) de recuperare din apele uzate industriale, cunoscut sub numele de

IERECHROM (Petruzzelli et al, 1995.) Este de o importanţă semnificativă. Macroporos

schimbătoare de cationi carboxilic (Purolite C-106) care, în afară de Cr (III) ionii păstrează, de

asemenea, urme de ioni metalici alte, printre altele, de ioni de aluminiu şi de fier sunt utilizate în

acest proces. Procesul de regenerare a schimbătorului de ioni carboxilic cu ioni de crom depus

încasările în două etape. În prima etapă, soluţie alcalină H2O2 (pH ¼ 12) este utilizat pentru

desorbţie. Ca urmare forme anion (cromaţi şi aluminates) fiind create sunt cantitativ spălate

departe de schimbătorul de cationi şi separate. A doua etapă este de purificare a patului, în

vederea spele ioni de fier. Soluţia cromat rămasă este apoi utilizat în industria de acoperire sau în

procesul de tabacarie acelaşi după reducere a Cr (VI) ionilor de Cr (III). Clinoptilolit modificat

cu HDTMA (cationi hexadecyltrimethylammonium) sa dovedit a fi un schimbător de ioni

selectiv pentru Cr (VI) într-o gamă largă de pH 3-13 ¼ (Haggerty şi Bowman, 1994; Li şi

Bowman, 1997). Zeolitice naturale tratate cu HDTMA sorbenţi sunt eficiente pentru nepolare

cationi organici, anorganici şi anionii anorganici. Clinoptilolit modificat prin HDTMA, care este

localizat pe site-uri externe de schimb zeolit, absoarbe anionii polivalent (CrO2 4, SeO2 4, SO2

4) (Haggerty şi Bowman, 1994). Datorită costurilor scăzute şi natura granulare, HDTMA-zeoliţii

apar candidaţii ideali pentru bariere reactive, permeabil sub-suprafaţă. Surfactant modificate

zeoliti scoruşă organice nepolare, cum ar fi benzen, toluen, xilen, chlorinates aliphatics prin

intermediul mecanismului de partiţionare, cationi anorganice (de exemplu, Pb (II)) prin

intermediul schimbului de ioni şi de complexare de suprafaţă, şi anionii anorganice prin

precipitaţii suprafaţă (SEK un Mac, 1999) . Un schimbător de ioni cu polyvinylbenzene Matricea

a fost sintetizat. 1 - (4-pyridinyl) -2 - (1-piperidinil) ester etilic al acidului 4-aminobenzoic a fost

Page 4: Indepartarea de Cr

lipit la această matrice. Schimbător de ioni a fost caracterizată de o mare selectivitate pentru Cr

(VI) ioni (Heininger şi Meloan, 1992). Cele mai bune schimbător pentru toate formele chimice

de crom sa dovedit a fi un fibros schimbător de FIBAN-22 (Soldatov et al, 1988.). Acest

schimbătoare selectivă conţine atât funcţionalităţi carboxilic şi imidazolice pe fibre de

polipropilenă. Acest lucru înseamnă că schimbătorul de selective acţionează atât ca un cation şi

un schimbător de anioni, precum şi chelator schimbător de ioniLa pH ¼ 3, Fiban AK-22 eliminat

mai mult de 99,3% din ambele Cr3þ Cr2O2 şi 7 şi în intervalul de pH 5-8 mai mult de 99,6% din

CrO2 4 din 5 soluţie ppm Cr. Fiban AK-22 coloane luat eficient ionilor de crom din efluenţii de

deşeuri de o instalaţie de acoperiri metalice. De la o soluţie de 1 mmol cu pH 06:01 ¼, nivelul

ionilor de crom în efluent a fost de numai 0,006% înainte de progres. De încărcare a fost cea mai

mare parte 0.4 mmol g 1. O distribuţie coeficient ridicat de Cr (VI) eliminarea ionilor a fost găsit,

de asemenea, aplicarea fibre anioni schimb cu grupurile de piridină (Kurashvili et al, 1997.).

Investigaţiile au arătat că bazicitate a adsorbantului nu afectează selectivitatea sale de ioni de

crom. Capacitatea de răşină obţinute cu grupurile de piridină a fost estimată la 130 MGG 1.

Asemenea, sa constatat că fibrele care conţin grupuri de piridină de bazicitate mici sunt

rezistente la efectul de oxidare a Cr (VI), ioni care stabiliza capacitatea lor de schimb ionic în

cicluri de sorbţie-desorbţie. Transformarea grupurilor de piridină în forme mai mult de bază

scade stabilitatea chimică a răşină în Cr (VI) adsorbţie din soluţii. Răşini impregnat elaborat pe

baza de suport polimer macroporos amberlită XAD-2, au fost aplicate pentru extragerea de Cr

(III) de la soluţiile de nitrat de forta ionica cu aproximativ 0,1. Răşini au fost pregătite de

adsorbţie de Cyanex 272 pe suport polimer. Sorbent obţinut este caracterizată de o mare afinitate

pentru Cr (III) ioni, care sunt extrase în Cr (OH) (HL) 2 (NO3) 2 sau Cr (OH) forma L2 (HL în

cazul în care este Cyanex 272). Elution de ioni metalici adsorbite din rasina poate fi efectuată cu

ajutorul 6 M soluţie de HCl. Eficienţa desorbţiei este foarte ridicat (95%), care permite

reutilizarea impregnant în extracţii succesive (Mendoza et al, 2000.). schimbătoare de anioni

disponibile în comerţ nu se poate elimina selectiv cromaţi (VI) din apele uzate industriale la pH

între neutru şi alcalin în prezenţa anionilor alte competitive precum sulfati, cloruri,

hydrogencarbonates sau nitraţi. În literatura de specialitate (Sengupta et al., 1986) este raportat

că la pH <6, HCrO 4 ionii pot fi indepartate folosind selectiv schimbătoare de anioni de

schelet polystyrenedivinylbenzene şi funcţională amină terţiară sau grupuri de amoniu, în

prezenţa de sulfat de competitive şi cloralcanilorMulte apele contaminate de suprafaţă şi apele

Page 5: Indepartarea de Cr

uzate industriale sunt caracterizate prin valoarea pH-ului de la neutru la alcaline. Capacitatea de

anioni schimbătoare în legătură cu crom (VI), ioni, în acest interval de pH-ului este semnificativ

mai mic. Prin urmare, sinteza de schimbători de ioni de lucru exact în acest interval de pH-ului

este necesar. Pentru a satisface aceste nevoi un nou tip de schimbător de anioni, care este de fapt

un schimbator de polimer de liganzi, a fost elaborat (Zhao et al, 1998.). Structura sa este

prezentată în Fig. 4aMatricea polimerica construit de polystyrenedivinylbenzene reticulat a fost

combinat cu grupul bispicoliamine funcţionale (Fig. 4b) care conţin atom de azot, care este un

donator de pereche de electroni pentru acidul Levis-Cu (II) de cationi, într-un mod covalent.

venituri de coordonare în aşa fel, că neutralizarea de sarcini pozitive nu are loc, care, la rândul

său, permite de prindere a anionului

Fig. 4. schimbător de

Polimer de liganzi: (a) sistem general şi (b) grupei funcţionale.

liganzi DIN Solutie ca urmare o interacţiunilor de vârf puternic acid-Baza Levis puternic (fig. 5).

Contaminate în apele de suprafaţă la pH mai mic decât neutru, cromaţi (VI) pot fi însoţite de alţi

ioni de metale grele cum ar fi Cu (II), Zn (II) şi Ni (II). Schimbătorul de ioni descrise mai sus

chelatare pot fi aplicate pentru eliminarea simultană a ambelor ionilor de metale grele şi cromaţi

(VI) dintr-un mediu dat. Mecanismul acestui proces este prezentată schematic în Fig. 6.

Page 6: Indepartarea de Cr

Fig. 5. Mecanismul de CrO2 ion de cromat 4

lipire.

Fig. 6.

Mecanism de eliminarea simultană a ionilor de metale grele şi cromaţi dintr-un mediu dat.