Однако существует ещё и токсичный шестивалентный хром, который в высокой концентрации содержится в сточных водах промышленных предприятий. Это вещество обладает мутагенными и канцерогенными свойствами.
Что такое хром в сточных водах?
Хром широко используется в промышленности. Этот металл используют как красивое и защищающее от коррозии покрытие. Хром добавляют в нержавеющую сталь и другие сплавы для придания им прочности и антикоррозионных свойств. Вещество входит в состав красителей, которые применяются в кожевенной и текстильной промышленности. Из хромсодержащего кирпича складывают высокотемпературные печи.
Поэтому хром содержится в сточных водах металлургических, химических, кирпичных, текстильных, кожевенных, горнообогатительных предприятий. Хромом загрязнены сточные воды любого предприятия, где есть гальваническое производство.
В сточных водах хром может содержаться в двух формах:
- трёхвалентной – в составе нерастворимого гидроксида (Cr(OH)3);
- шестивалентной – в составе растворимой хромовой кислоты (H2CrO4) и её производных.
В малых концентрациях трёхвалентный хром нетоксичен. Проблема в том, что в сточные воды попадает в основном токсичный шестивалентный хром. Если отравленные шестивалентным хромом стоки попадут в водоём – экологическая катастрофа неминуема. Для очистки сточных вод от хрома применяются методы, способствующие восстановлению шестивалентного хрома до трёхвалентного. Нерастворимые соединения трёхвалентного хрома выпадают в осадок.
Влияние хрома на здоровье человека и экосистему
Считается, что в организме взрослого человека должно содержаться около 6 мг хрома. Речь идёт о трёхвалентном хроме, поступающем в организм вместе с пищей. Проблема в том, что передозировка трёхвалентного хрома ведёт к нарушению процессов синтеза ферментов.
Шестивалентный хром представляет собой крайне токсичное вещество, вызывающее:
- лейкемию;
- рак лёгких;
- онкологические заболевания костных структур;
- кожные заболевания (экзему, дерматит).
- аллергические реакции;
- заболевания печени и почек.
Шестивалентный хром способствует мутациям, поэтому особенно опасен для беременных. Попадая в водоём, токсичное вещество способно спровоцировать массовую гибель или мутации рыбы. При высоком содержании шестивалентного хрома в грунтовых водах нарушается метаболизм растений, прекращается их развитие.
Определение хрома в сточных водах
Поскольку избыток хрома в сточных водах представляет угрозу для человека и окружающей среды, важно постоянно контролировать концентрацию этого вещества. Конечно, полностью устранить хром из стоков невозможно, но довести его предельно допустимую концентрацию до безопасного уровня – вполне реально.
В России установлены следующие ПДК содержания хрома в воде:
- в питьевой воде: шестивалентного хрома – 0,05 мг/л, общего хрома – 0,5 мг/л;
- в рыбохозяйственных водоёмах: шестивалентного хрома – 0,02 мг/л.
Методики измерения уровня хрома в сточной воде регламентируются документами ПНД Ф (Природоохранными нормативными документами федеральными):
- ПНД Ф 14.1:2.52-96 (фотометрия) – для определения содержания шестивалентного хрома. В пробу воды добавляют дифенилкарбазид. В результате реакции раствор приобретает красно-фиолетовый оттенок. Его интенсивность измеряют спектрофотометром или фотоколориметром. Этот метод используется наиболее часто для исследования малозагрязнённых вод;
- ПНД Ф 14.1:2.4.139-98 (фотометрия) – для измерения уровня общего хрома. В пробу вводят вещества, вступая в реакцию с которыми нерастворимый трёхвалентный хром преобразуется в растворимый шестивалентный. Далее в раствор добавляют дифенилкарбазид и измеряют интенсивность цвета так же, как в предыдущем случае;
- ПНД Ф 14.1:2:4.135-98 – (ААС – атомно-абсорбционная спектроскопия). Очень точный метод, который обычно применяют для измерения общего хрома. В пробу добавляют концентрированную азотную кислоту и кипятят. В результате органика разрушается, а трёхвалентный хром переходит в шестивалентную форму. Раствор распыляют над источником высокой температуры (пламенем или электротермическим устройством) и измеряют поглощение света атомами хрома. Если нужно измерить только уровень шестивалентного хрома, пробу сразу после отбора пропускают через мембрану с диаметром отверстия 0,45 мкм, отфильтровывая нерастворимый осадок. ;
- ПНД Ф 14.1:2:4.166-2000 (индуктивно-связанная плазма) – высокоточный, но очень дорогой метод. Пробу распыляют в аргоновой плазме и измеряют поглощение света атомами хрома.
Методы очистки сточных вод от хрома
Превышение ПДК хрома в сточных водах влечёт за собой штрафы. Чтобы избежать убытков и не наносить вреда окружающей среде, предприятия обязаны устанавливать очистное оборудование.
Самые популярные методы очистки стоков от хрома:
- химические – добавление в стоки веществ, способствующих переходу шестивалентного хрома в трёхвалентную форму. Этого достигают путём добавления в стоки сульфитов или железного купороса. Чтобы ионы трёхвалентного хрома образовали нерастворимый гидроксид, на следующем этапе в стоки добавляют каустическую соду или гашёную известь. Популярный метод – коагуляция (в стоки добавляют сульфат железа и известь). Для разрушения органических соединений хрома можно использовать реакции окисления (с участием перманганата калия или озона);
- физико-химические – проведение реакций по преобразованию шестивалентного хрома в трёхвалентную форму с последующим выпадением в осадок гидроксида хрома. Для осаждения гидроксида хрома уровень pH повышают до 8,5-9 путём добавления соды, извести или гидроксида натрия. В качестве альтернативы для устранения молекул хрома может использоваться коагуляция и флокуляция (хлопья осадка образуются при добавлении в стоки солей алюминия или железа). Более экологичный метод – электрокоагуляция, когда хром восстанавливается до трёхвалентной формы при пропускании тока между опущенными в воду электродами. При тонкой очистке остаточные ионы хрома устраняют путём ионного обмена или адсорбции;
- биологические – современные методы, основанные на использовании штаммов бактерий, разлагающих органические соединения хрома.
Очистка сточных вод от хрома: эффективность и перспективы
Сейчас ученые всего мира работают над созданием максимально безопасных методов очистки стоков. Дело в том, что использование некоторых реагентов (к примеру, солей алюминия) может быть не менее опасно для окружающей среды, чем повышенная концентрация хрома в сточных водах.
Поэтому перспективными считаются методы, позволяющие снизить содержание хрома в сточной воде без применения агрессивных реагентов. Всё большее распространение получают биологические методы. При использовании штаммов бактерий на дно резервуара выпадает богатый хромом осадок, который можно повторно перерабатывать, например, изготавливать красители.
