Εισαγωγή της κυκλικής οικονομίας στη διαχείριση του βυρσοδεψικού αποβλήτου: ανάκτηση χρωμίου και ενέργειας
Creators: name: Προσκυνητοπούλου, Βέρα Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Βυρσοδεψική ιλύς
Ανάκτηση ενέργειας
Υδρομεταλλουργία
Tannery sludge
Energy recovery
Hydrometallurgy

description: Η βυρσοδεψία αποτελεί μέχρι και σήμερα μία από τις πιο ρυπογόνους βιομηχανίες, αποτελώντας ένα πολύ σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα. Από τη φυσικοχημική επεξεργασία των αποβλήτων της προκύπτει ως προϊόν η χρωμιούχος βυρσοδεψική ιλύς, η οποία είναι πλούσια σε μέταλλα, όπως το τρισθενές χρώμιο και το ασβέστιο, και σε οργανική ύλη. Έχουν εφαρμοστεί διάφορες τεχνικές για την επεξεργασία και τη διάθεσή της, με τη νομοθεσία και τις πρακτικές να διαφέρουν από χώρα σε χώρα. Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης προτείνουν την ανάκτηση χρωμίου και ενέργειας από τη βυρσοδεψική ιλύ, στρέφοντας τη βυρσοδεψεία σε μεθόδους πιο φιλικές για το περιβάλλον. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υιοθέτηση της κυκλικής οικονομίας στα βυρσοδεψία, με υδρομεταλλουργική ανάκτηση χρωμίου και ενέργειας και επαναχρησιμοποίησή τους στην παραγωγική διαδικασία.Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκε η ικανότητα παραγωγής θερμικής ενέργειας της ιλύος με θερμιδομετρία και η αντίδραση θερμικής διάσπασης του υλικού με θερμοστατική ανάλυση (TGA). Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν τη δυνατότητα ανάκτησης ενέργειας με τη θερμική κατεργασία και κατάλληλη θερμοκρασία καύσης στους 400 °C, καθώς σε εκείνη τη θερμοκρασία αποικοδομείται το μεγαλύτερο ποσοστό της οργανικής ύλης και εκλύεται θερμότητα λόγω εξώθερμων αντιδράσεων.Ο χαρακτηρισμός της βυρσοδεψικής ιλύος και της αντίστοιχης τέφρας πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια φυσικοχημικών και δομικών μεθόδων. Κατά τη θερμική επεξεργασία του αποβλήτου μέρος του χρωμίου οξειδώνεται, από Cr(III) σε Cr(VI), και παρατηρείται απώλεια μάζας 50 %. Η κύρια μορφή του χρωμίου στο βυρσοδεψικό απόβλητο είναι υδροξυλιωμένη (Cr(OH)3), ενώ στην τέφρα βρίσκεται σε μορφή οξειδίων (Cr2O3) και υδατοδιαλυτό (CaCrO4). Ο προσδιορισμός των μετάλλων στα διαλύματα έκπλυσης έγινε με Φασματοσκοπία Ατομικής Απορρόφησης (AAS), ενώ του εξασθενούς χρωμίου με Φασματοφωτόμετρο ορατού (UV - Vis). Επιπλέον, μελετήθηκαν πιθανές παρεμποδίσεις σε διαλύματα έκπλυσης με παρουσία χρωμίου σε δύο οξειδωτικές βαθμίδες (Cr(III) και Cr(VI)) και η βελτιστοποίηση του προσδιορισμού του με τη Φασματοσκοπία Ατομικής Απορρόφησης.Η ανάκτηση του χρωμίου με H2SO4 παρουσιάζει μεγαλύτερα ποσοστά ανάκτησης και καλύτερη εκλεκτικότητα σε σχέση με το HNO3 και HCl, καθώς προκύπτει μείωση του εκπλενόμενου ασβεστίου, λόγω του σχηματισμού του CaSO4. Αναλυτικότερα, η ανάκτηση χρωμίου από το βυρσοδεψικό απόβλητο με H2SO4 κανονικότητας 1 Ν, με L/S 25 L/kg στους 20 °C είναι 93 %, ενώ από την τέφρα 58,9 %. Επιπλέον, η αύξηση της θερμοκρασίας, του χρόνου διεργασίας και του λόγου υγρού / στερεού στο ποσοστό έκπλυσης του χρωμίου επιφέρει αύξηση του ποσοστού έκπλυσης του χρωμίου στο βυρσοδεψικό απόβλητο, σε αντίθεση με την τέφρα που η αύξηση είναι μικρότερη. Η καταβυθίση του τρισθενούς χρωμίου από έκπλυμα που προέκυψε από έκπλυση 60 min με H2SO4 0,4 Ν και L / S 25 L / kg αποδείχθηκε πιο αποτελεσματική με τη χρήση NaOH, σε σύγκριση με το Ca(OH)2
description: Tannery is one of the most polluting industries to date and is a very important environmental problem. From the physicochemical treatment of its waste, chromium-based tannery sludge, which is rich in minerals, such as trivalent chromium and calcium, and in organic matter, is produced as a product. Various techniques have been applied for its processing and disposal, with legislation and practices varying from country to country. European Union directives propose the recovery of chromium and energy from the tanning sludge by turning tanning into more environmentally friendly methods. The purpose of this diploma thesis is to adopt the circular economy in tanneries, with hydrometallurgical recovery of chromium and energy and re-use them in the production process.In particular, the heat capacity of the sludge was measured by calorimetry and the thermal decomposition reaction of the material by thermostatic analysis (TGA). The results indicate the possibility of recovering energy by heat treatment and a suitable combustion temperature at 400 °C, since at that temperature the most of the organic matter is degraded and heat is released due to exothermic reactions.The characterization of tannery sludge and corresponding ash was carried out by means of physicochemical and structural methods. During the heat treatment of the waste part of the chromium is oxidized, from Cr (III) to Cr (VI), and a 50% mass loss is observed. The main form of chromium in tannery sludge is hydroxylated (Cr (OH)3), whereas in the ash it is in the form of oxides (Cr2O3) and water soluble (CaCrO4). The determination of metals in the leaching solutions was performed by Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), while the hexavalent chromium with Visible Spectrophotometer (UV - Vis). Furthermore, potential inhibition of leaching solutions including two oxidation chromium states (Cr (III) and Cr (VI)) and optimization of its determination by Atomic Absorption Spectroscopy were studied.Chromium recovery with H2SO4 shows higher recovery rates and better selectivity than HNO3 and HCl, as results a decrease in the calcium absorption due to the formation of CaSO4. More specifically, the recovery of chromium from tanning sludge with 1N H2SO4, with L / S 25 L / kg at 20 ° C is 93%, while from ash is 58.9%. Moreover, the increase in temperature, process time and liquid / solid ratio in the chromium leaching rate results in an increase in the chromium leaching rate in tannery waste, as opposed to ash, which increases. The precipitation of trivalent chromium from a leaching solution treated with H2SO4 0.4 N and L / S of 25 L / kg for 60 min proved to be more effective using NaOH compared to Ca(OH)2