Επισκόπηση μεθόδων απομάκρυνσης και ανάκτησης χρωμίου από υγρά απόβλητα.:
Creators: name: Τάσιος, Φώτιος Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Χρώμιο
Ανάκτηση
Απομάκρυνση
Chromium
Recovery
Removal

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μία επισκόπηση των μεθόδων απομάκρυνσης του χρωμίου που συναντάται κυρίως σε υγρά βιομηχανικά απόβλητα. Το χρώμιο χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες, μεταξύ αυτών στην βυρσοδεψεία, κατά τη μεταλλουργία, ώστε να αποκτήσουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά οι επιφάνειες των μετάλλων, καθώς επίσης και σε βαφεία - φινιριστήρια για την αύξηση της αντοχής του χρώματος των υφασμάτων. Το χρώμιο συναντάται κυρίως σε δύο μορφές, στην τρισθενή Cr(III) και την εξασθενήCr(VI). Σε αντίθεση με το τρισθενές χρώμιο, το οποίο σε χαμηλές τουλάχιστον συγκεντρώσεις δεν είναι τοξικό και αποτελεί απαραίτητο ιχνοστοιχείο για τον ανθρώπινο οργανισμό, το εξασθενές χρώμιο είναι εξαιρετικά τοξικό για τον άνθρωπο και το περιβάλλον και συνδέεται άμεσα με μηχανισμούς καρκινογένεσης. Ο άνθρωπος μπορεί να έρθει σε επαφή με το χρώμιο είτε μέσω του αέρα, είτε με άμεση δερματική επαφή με αυτό, είτε με κατάποσή του. Περιστατικά ρύπανσης υδάτων από εξασθενές χρώμιο έχουν σημειωθεί σε πολλά μέρη του κόσμου. Αίσθηση στη διεθνή κοινή γνώμη προκάλεσε η περίπτωση της πόλης Hinkley της Καλιφόρνια, ενώ στον ελλαδικό χώρο περίπτωση ρύπανσης από το εξασθενές χρώμιο είναιαυτή του Ασωπού ποταμού. Η αυξημένη επικινδυνότητα του χρωμίου οδήγησε στην ανάπτυξη πολλών μεθόδων απομάκρυνσης του χρωμίου από υγρά απόβλητα σε βιομηχανικό αλλά κυρίως σε ερευνητικό επίπεδο. Το χρώμιο ωστόσο παραμένει ένα χρήσιμο μέταλλο με πολλές εφαρμογές. Έτσι, οι έρευνες πλέον προσανατολίζονται προς την κατεύθυνση της ανάκτησης του χρωμίου με σκοπό την επαναχρησιμοποίησή του. Οι κυριότερες βιομηχανικές μέθοδοι επεξεργασίας του χρωμίου είναι η χημική καθίζηση, η χημική αναγωγή και κατακρήμνιση, ενώ και η ηλεκτροκροκίδωση παρουσιάζει υψηλούς βαθμούς απόδοσης. Οι μέθοδοι της διήθησης που απομακρύνουν ικανοποιητικά το χρώμιο περιλαμβάνουν την υπερδιήθηση και τη νανοδιήθηση, ενώ σε αυτές συμπεριλαμβάνονται και τα συστήματα αντιδραστήρων με εμβαπτιζόμενες μεμβράνες (MBR). Αξίζει να σημειωθεί ότι οι διεργασίες της αντίστροφης ώσμωσης και της ηλεκτροδιάλυσης είναι δυνατόν να οδηγήσουν και σε ανάκτηση του χρωμίου. Οι μέθοδοι της προσρόφησης πραγματοποιούνται με ποικίλα υλικά, από τον γνωστό ενεργό άνθρακα, την τέφρα και την τύρφη μέχρι τα φυσικά ορυκτά, όπως είναι ο ζεόλιθος και ο βερμικουλίτης. Από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση προέκυψε ότι υψηλότερες αποδόσεις παρουσιάζουν τα ορυκτά τα οποία έχουν τροποποιηθεί με επιφανειοδραστικές ουσίες. Επιπλέον, πολλά αγροτικά προϊόντα αλλά και παραπροϊόντα χρησιμοποιούνται σε πολλές έρευνες ως προσροφητικά υλικά με ικανοποιητικές αποδόσεις. Το χρώμιο μπορεί να απομακρυνθεί και με χρήση μικροοργανισμών με τη διαδικασία της βιοπροσρόφησης. Πλήθος βακτηρίων, μυκήτων και μικροφυκών έχει μελετηθεί ως προς την ικανότητα βιοπροσρόφησης χρωμίου από υγρά απόβλητα με υψηλές αποδόσεις, ενώ υπερθεματίζεται η δυνατότητα εκρόφησης του χρωμίου από τη βιομάζα και η μετέπειτα δυνατότητα επαναχρησιμοποίησής του με σκοπό την αύξηση του κύκλου ζωής του . Τα κριτήρια επιλογής μιας μεθόδου επεξεργασίας εξαρτώνται από ποικίλες παραμέτρους, όπως την σύσταση των αποβλήτων, την αποτελεσματικότητα της μεθόδου ως προς τον αποδέκτη και το κόστος. Τέλος, η ανάπτυξη μεθόδων ανάκτησης και περαιτέρω αξιοποίησης του χρωμίου σε βιομηχανική κλίμακαθα συντελούσε σημαντικά στην ολοκληρωμένη διαχείριση των αποβλήτων χρωμίου.
description: In the present study, an overview of the methods of chromium treatment and removal from industrial wastewater is thoroughly presented. Chromium is widely used in many industrial processes including tanning, metallurgical procedures and handling of fabrics. In metallurgy chromium is used, in order to provide the metal surfaces special characteristics, while in dyer’s shops it is used so as to increase the durability of the fabrics colour. Chromium is mainly encountered in two forms, in trivalent Cr(III) and hexavalent Cr(VI). Unlike trivalent chromium, which is not toxic at least in low concentrations and is an essential trace element for the human body, hexavalent chromium is extremely toxic for humans andtheenvironment and it is directly connected with cancer-inducing mechanisms. Humans may come in touch with chromium either through the air or through the direct dermal contact with it or by drinking it. Water pollution incidents by hexavalent chromium have been occurred in many parts of the world. The case of the town of Hinkley of California has greatly affected the common opinion and raised concerns, while in Greece a case of pollution by hexavalent chromium is that of Asopos River. The enviromental and human health impact of chromium has led to the development of numerous methods for its removal from the industrial wastewater. Besides the adverse effects of chromium, it still remains a useful metal with several applications. Thus, recent studies focus mainly to the chromium recovery with a view to its reuse. The main industrial methods of chromium removal are coagulation, chemical reduction and precipitation, while electrocoagulation also presents high efficiency. The methods of filtration that yield satisfactory removal rates of chromium include ultra-filtration and nano-filtration, while membrane bioreactors (MBR) are also very efficient. It is worth noting that the processes of reverse osmosis and electrodialysis are possible to lead to the recovery of chromium. Adsorption studies showed that several adsorbents, such as activated carbon, peat, zeolite and vermiculite may efficiently remove chromium. However, higher removal were recorded in the case of minerals that had been previously modified with surfactants. Moreover, a lot of agricultural products and by-products were also used in many studies as potential adsorbents with sufficient removal capacities. Biosorption has also been extensively studied using a wide variety of microorganisms, such as bacteria, fungi and microalgae. Moreover, chromium desorption from the biomass has been underlined with regard to its subsequent reuse potential, increasing thus its life cycle. The criteria to choose a method of treatment depend on a variety of parameters, such as the composition of the waste, the effectiveness of the method as far as the recipient is concerned and the cost. To this end, efforts should be made in order to develop environmentally friendly treatment techniques with reuse perspectives.