7Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
ПЕРЕРАБОТКА ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ ХРОМА
Ш.Б.Раббимкулова
стажер-исследователь, Ф.И.Эркабаев д.т.н., заведующая лабораторией Института окружающей среды и природоохранных технологий
Ш.И.Бердиев
докторант Ташкентского химико-технологического института.
Узбекистан.
Различные соединения металлов, в частности шестивалентного хрома широко используются в металлургических, химических промышленностях. В металлургии применяются для изготовления феррохромовых сплавов и легирования сталей, в кожевенном производстве - в качестве дубителей, в процессе синтеза различных органических и неорганических веществ как окислители, в производстве антикоррозионных красок, как пигменты. Однако, важнейшей областью применения соединений шестивалентного хрома остаются гальванические производства. Все это неизбежно приводит к большому количеству образующихся отработанных растворов и хромсодержащих водных стоков.
В питьевой воде ПДК по СанПиН 2.1.4.1074 - 01 [1,2] для Сг(У1) равна 0.05 мг/л, для Сг(Ш) - 0.5 мг/л. В водопроводной воде (в окислительных условиях) и особенно при обработке воды такими реагентами как хлор и озон сравнительно малотоксичный трехвалентный хром переходит в более токсичный шестивалентный.
Традиционные методы требует использования большого количества дорогостоящих реактивов, а в качестве конечного продукта дает трудно утилизируемые шламы сложного состава и стоки с повышенным солесодержанием.
При переработке отработанных растворов и ионов токсичного шестивалентного хрома в стоках применяются различные реагенты [3-5], как неорганической (сернистый газ, сульфид, сульфит, бисульфит и тиосульфат натрия, металлическое железо и алюминий, смесь алюминия с железом, соли двухвалентного железа, пиритный огарок, перекись водорода, отработанные
May 15, 2024
392
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current
растворы травления стали и т.д.), так и органической природы (гидразин, гидроксиламин, клетчатка древесины, растительные отходы, продукты жизнедеятельности животных и т.д.).
Процесс осаждения гидроксида хрома может производиться гидроксидами, карбонатами, фосфатами, а из отработанных растворов обезжиривания, гидразином и гидроксиламином. При этом образуется большое количество шлама, причем при использовании солей железа в качестве восстановителя количество шлама в 4 раза выше, чем при использовании солей сернистой кислоты.
Конечные концентрации хрома после процесса восстановления в растворе при переводе его в гидроксид составляют 0.1-0.05 мг/л при рН = 8.5-9.0. При этом, присутствие большого количества сульфатов препятствует осаждению гидроксида хрома (III) из-за образования комплексных соединений сульфатов металла. Образовавшийся гидроксид хрома, также может образовывать растворимые хромиты, даже при локальной передозировке реагентов-осадителей по реакции:
Сг(ОН)з + 3№ОН ^ №з[Сг(ОИ)б]
Поэтому достижение ПДК по хрому при реагентном методе утилизации хромсодержащих стоков часто затруднено.
В реагентном методе переработки стоков присутствует две стадии очистки - восстановление шестивалентных ионов хрома до Сг3+ и осаждение его в виде гидроксида, а применяемые реагенты являются сырьем, специально закупаемым для очистки стоков. Эти факты свидетельствуют, что для промышленных предприятий реагентный метод требует значительных расходов на утилизацию стоков и захоронение образовавшихся побочных продуктов.
Как известно, растворы отработанных высокотоксичных ионов шестивалентного хрома очистке и переработке поддаются очень трудно. При низких концентрациях хрома использование электрохимического метода дает высокую степень очищения сточных вод [6]. Но при высоких концентрациях шестивалентного хрома в сточных водах он лишь частично восстанавливается до трехвалентного, а избыточное количество гидроксидов тяжелых металлов забивают полости электрокоагулятора, в результате приводит к короткому замыканию электродов.
Целью настоящего исследования, является определение влияния природы древесных опилок, для сравнения эффективности были проведены опыты
May 15, 2024
393
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
по восстановлению ионов шестивалентного хрома из отработанных растворов с применением в качестве восстановителя древесных опилок сосны, березы, осины, стебли хлопчатника.
Опыты проводились при следующих условиях: содержание ионов шестивалентного хрома в исходном растворе - 50 г/л; количество исходного хроматсодержащего раствора - 200 мл; количество органического восстановителя 20 г; количество добавляемой концентрированной серной кислоты - 5 % г, без предварительного нагрева с перемешиванием, продолжительность - 1,0 час. Количественное определение содержания ионов хрома проводили фотоколориметре КФК-3М. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Влияние природы органического восстановителя на степень восстановления ионов шестивалентного хрома. (Vp-pa = 200 мл, ДОП=20 г,
H2SQ4=2 % г, т =1,0 ч)
Исходная
Органический концентрация Конечная конц-я хрома
восстановитель Сг6+ СГобттт (С г3+ Сг6+ Сгобттт Сг3+
Опилки сосны 44500 50000 5500 65,0 49854 49700
Опилки березы 44500 50000 5500 69.5 49791 49660
Опилки тополя 44500 50000 5500 57,0 49710 49550
Стебли хлопчатника . 44500 50000 5500 99 2 49580 49510
Из таблицы следует, что природа органического восстановителя существенно не влияет на процесс восстановления шестивалентного хрома. Во всех рассмотренных случаях, кроме лигнина, содержание ионов шестивалентного хрома в результате реакции понизилась с 50000 мг/л до 65-99,2 мг/л, т.е. до предела (ниже 100 мг/л), допускающего применение для конечной очистки раствора методом электрокоагуляции или другими методами.
Экспериментальные данные по определению зависимости степени восстановления ионов хрома (VI) до хрома (III) от времени контакта компонентов (табл. 3) показали, что во всех случаях процесс восстановления протекает в первые 15-25 мин интенсивно (в течение которого восстанавливается основная масса ионов хрома (VI) - до 80-90 %). В течение 5060 минут процесс восстановления завершается, не восстановленным остается около 1 -2 % шестивалентных ионов хрома, а в трехвалентную форму переходят 98-99 % хрома от общего количества. Некоторое количество трехвалентного хрома сорбируется в древесных опилках, которых можно легко десорбировать
394
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current _Challenges, Innovations and Prospects
промыванием раствором 1 %-ной азотной кислоты, 1 %-ным раствором перекиси водорода или теплой водой.
Таким образом, проведенные опыты показали, что природа органического восстановителя существенно не влияет на конечный результат процесса восстановления ионов шестивалентного хрома. В результате проведенных опытов при применении лигнина содержание ионов шестивалентного хрома в результате процесса восстановления понизилось только до 29340 мг/л, это объясняется тем, что количество активных функциональных групп в его структуре ограничено. В остальных случаях концентрация ионов шестивалентного хрома понизилась с 50000 мг/л до 64-99,2 мг/л, т.е. до предела (ниже 100 мг/л), допускающего применение для финишной очистки отработанного раствора методом электрокоагуляции или другими методами.
REFERENCES
1. F.I.Erkabaev, D.A. Mukhammadieva. Effect of etlene glycol in electrochemical purification of chromate ions in industrial water. Web of Sciens: International Scientific Research, 2022. Vol.3. Iss.5. P.1807-1813. (SJIF (23) IF-5.949).
2. К.Б.Лебедева. Очистка и контроль сточных вод предприятий цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1983. - С.98-101.
3. Эркабаев Ф.И., Эшметов И.Д. Исследование влияние восстановителей при удалении ионов хрома^1) из отработанных растворов хромирования // Международный научно-технический журнал «Химическая технология. Контроль и управления», 2016, №4(70), С.40-44.
4. Тимофеев С.С., Лыкова О.В. Извлечение металлов из сточных вод гальванических производств адсорбцией на отходах деревообрабатывающей промышленности/. Иркутский политех, инс-т. - Иркутск, 1985. - 38 е.- (Деп. в отделении НИИИТЭХим, 09.10.85, -№ 994 ХП).
5. I.Ruzmatov, F.I.Erkabayev, D.B.Saidmirzayeva, Sh.Sh.Odilova, D.A.Xolmominova, M.M.Turdimurodova, J.A.Bazarova. Increase in current efficiency during the reduction of chromate ions. // Problems in the textile and light industry in the context of integration of science and industry and ways to solve them: ptlicisiws-2, 4-5 May 2023. Namangan, Uzbekistan, Volume 3045, Issue 1, 11 March 2024. https: //doi.org/10.1063/5.0197490.
6. Эркабаев Ф.И., Урозов Т.С Реагентный метод утилизации хроматсодержащих отработанных растворов и сточных вод // Вестник СамДУ, 2018 г., №21 -С.84-87.
395
May 15, 2024
