Acesta este conţinutul din memoria cache de la Google pentru http://www.chim.upt.ro/rezultate2.htm. Este un instantaneu al paginii, aşa cum arăta ea în 15 Feb 2011 10:44:27 GMT. Este posibil ca pagina curentă să se fi modificat între timp. Aflaţi mai multe

Versiune numai textSunt evidenţiaţi următorii termeni de căutare: eliminarea cromului din apele Aceşti termeni apar doar în legăturile ce trimit spre această pagină: eourate  1. Studiu de literatură asupra metodelor analitice de determinare a compusilor metalici din soluţii apoase

Analiza şi sinteza sunt metode de cunoaştere a fenomenelor realităţii. În sfera de investigaţie a chimiei, aceste metode au importanţă deosebită, deoarece ele pot, în general, să rezolve cele mai multe dintre problemele de bază ale cercetării şi producţiei bunurilor materiale. Posibilitatea descompunerii întregului în părţile lui componente (analiza) şi reunirea acestora (sinteza) au transformat chimia într-o ştiinţă având o bază teoretică proprie verificată experimental într-o mare măsură.

Metode volumetrice

Metodele volumetrice cuprind procedeele bazate pe măsurarea volumelor unei soluţii de reactiv a cărei concentraţie este cunoscută şi care se adaugă probei într-o proporţie anumită, corespunzătoare relaţiilor stoechiometrice ce se stabilesc în reacţia chimică. Procedeul poartă denumirea de titrare, iar soluţia de reactiv este denumită titrant. Titrantul este adăugat în proba dizolvată cu ajutorul unei biurete. Pentru determinare este necesar să aibă loc o reacţie stoechiometrică între titrant şi probă şi să se dispună de un procedeu eficient pentru a detecta  punctul în care reacţia este completă. Aceasta se poate realiza printr-o indicaţie chimică, utilizând indicatori de culoare, sau instrumental. Indiferent ce sistem este utilizat, acesta trebuie să prezinte o modificare vizibilă sau măsurabilă care să coincidă cu punctul stoechiometric al reacţiei. Pe cale

experimentală se obţine un punct final, în timp ce punctul stoechiometric real al titrării este punctul echivalent. Diferenţa dintre aceste două puncte reprezintă eroarea de titrare. Folosind un titrant de concentraţie cunoscută (o soluţie standard) şi determinându-se cu ajutorul biuretei volumul de titrant necesar pentru a obţine o reacţie completă, se poate calcula cantitatea de reactant din probă. Pentru a fi utilizată în analiza chimică volumetrică, o reacţie trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

1. Reacţia trebuie să fie stoechiometrică pentru a exista o bază de calcul pentru determinarea cantităţii de substanţe analizate;

2. Reacţia trebuie să fie rapidă; această proprietate este importantă în procedeele de titrare unde reacţia trebuie să fie totală după adăugarea fiecărei picături;

3. Reacţia trebuie să fie cantitativă; în general aceasta înseamnă că reacţia trebuie să fie completă în proporţie de cel puţin 99,9%;

4. Punctul final al reacţiei (momentul când aceasta este completă) trebuie să poată fi pus în evidenţă cu exactitate. 

Metode gravimetrice

Gravimetria  este o metodă de analiză cantitativă bazată pe măsurarea masei unui precipitat. Condiţia absolut necesară pentru ca această metodă de analiză să poată fi aplicată este ca precipitarea să fie cantitativă. Analiza gravimetrică se realizează prin parcurgerea mai multor etape experimentale, după cum urmează:

1. Se măsoară exact proba ce trebuie analizată; dacă proba este solidă, se cântăreşte exact şi apoi se dizolvă.

2. Se îndepărtează speciile ce pot interfera în cadrul metodei alese.

3. Se ajustează condiţiile experimentale: se controlează pH-ul prin adăugarea unei soluţii tampon; se concentrază sau se diluează proba; se adaugă agenţi de mascare; se schimbă starea de oxidare etc. În general, precipitarea se face în soluţii diluate, la cald.

4. Se adaugă un agent de precipitare adecvat (anorganic sau organic).

5. Separarea precipitatului din soluţie, prin filtrare.

6. Spălarea precipitatului.

7. Uscarea precipitatului până la masă constantă.

8. Calcului constituentului analizat din probă, pornind de la masa probei şi a precipitatului şi ţinând cont de stoechiometria reacţiei de transformare a constituentului din probă în precipitat.

Spectroscopia de absorbţie în UV-VIS

Legea care  descrie fenomenul de absorbţie a radiaţilor este legea Bouguer Lambert Beer iar  formulările sub care aceasta este cel mai des utilizată sunt:

lcA                                                       

clT 10                                                

unde: 

           - Absorbanţa (extincţia)

 

            - Transmitanţa 

I0 – intensitatea fascicolului incident care străbate o soluţie de concentraţie c şi cu grosimea l;

It - intensitatea fascicolului transmis prin soluţia de concentraţie c şi grosime l;

ε – coeficientul molar de absorbţie (extincţie); el reprezintă absorbanţa unei soluţii de concentraţie 1M şi cu o grosime de strat egală cu unitatea (exprimată cel mai frecvent în practică în centimetri); el depinde de natura substanţei şi de lungimea de undă a radiaţiei.

Deoarece în conformitate cu legea  Bouguer Lambert Beer, la o lungime de undă dată absorbanţa variază liniar în funcţie de concentraţie, măsurătorile de absorbanţă permit determinarea concentraţiei în soluţie a substanţelor absorbante după o prealabilă întocmire a unei curbe de etalonare A = f (c) pentru o serie de soluţii de concentraţii cunoscute. În practică se constată deseori abateri de la această lege, care în general este valabilă doar în domeniul concentraţiilor mici, denumit domeniu de linearitate. Multe substanţe sunt transparente faţă de radiaţiile din domeniul vizibil. Totuşi, prin utilizarea unor liganzi adecvaţi, multe substanţe anorganice pot fi transformate în complecşi coloraţi. Ca urmare, metodele spectrofotometrice de absorbţie în vizibil în cadrul cărora se utilizează liganzi sunt foarte utilizate la determinarea ionilor metalici aflaţi în concentraţii mici. Determinările spectrofotometrice la care se utilizează agenţi de complexare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

1. Reacţia de complexare trebuie să fie complet stoechiometrică;

2. Complexul format trebuie să fie stabil;

0I

IT t

tI

IA 0log

3. Complexul format trebuie să absoarbă în domeniul vizibil (să fie colorat);

4. Spectrul de absorbţie al complexului nu trebuie să se suprapună peste cel al ligandului.

Metode cromatografice

Cromatografia este un grup de metode de separare a componenţilor unei probe, bazate pe distribuţia lor diferită între două faze: una staţionară şi alta mobilă. Distribuţia diferită între faze determină în final deplasarea cu viteze diferite a componentelor purtate de faza mobilă de-a lungul fazei staţionare, fapt ce va conduce la separarea lor. Cromatografia de schimb ionic este exclusiv destinată probelor de natură ionică sau ionizabile (cationi, anioni, proteine, aminoacizi etc.). În acest caz, proba este separată în componenţii săi de către grupările anionice sau cationice ale fazei staţionare, pe  baza diferenţei între afinităţile de schimb ionic ale componenţilor între cele două faze. Cu cât încărcarea ionică a probei este mai mare, cu atât ea va fi mai puternic atrasă de faza staţionară şi deci, procesul de eluare al ei va fi mai lung. Faza staţionară are grefate grupări funcţionale de sarcină opusă celei a probei. Faza mobilă este un tampon apos al cărui pH şi tărie ionică pot influenţa timpul de eluţie. Ionii din probă vor fi schimbaţi cu ionii legaţi de grupările funcţionale ale fazei staţionare; retenţia lor este dată de afinitatea diferiţilor ioni pentru grupările funcţionale de pe faza staţionară şi de alţi parametri precum: pH, tăria ionică, natura contraionului din probă etc.

Spectroscopia atomică

Spectroscopia atomică este folosită, în special, pentru determinarea cantităţilor infime de metale (sub formă de urme) din diferite probe având matricea compusă din substanţe organice sau anorganice. În cadrul metodelor care folosesc emisia, atomii care trebuie analizaţi sunt vaporizaţi şi apoi excitaţi prin diverse procedee. Intensitatea radiaţiei emisiei de către aceşti atomi este observată sub forma unui spectru de linii şi este direct proporţională cu concentraţia atomilor respectivi. Spectroscopia de absorbţie atomică  utilizează fenomenul de absorbţie a luminii pentru a măsura concentraţia atomilor aduşi în fază gazoasă. În cazul probelor lichide, acestea trebuie să fie aduse în fază elementară, lucru ce se poate realiza fie cu ajutorul flăcării, fie cu ajutorul unui cuptor de grafit. Aduse în fază elementară, metalele pot să absoarbă radiaţii în domeniul vizibil sau ultra-violet, efectuând astfel tranziţii de pe nivelele energetice fundamentale pe nivele energetice superioare. Fiecare metal este caracterizat printr-o anumită lungime de undă la care poate să absoarbă radiaţia.

Fluorescenţa atomică

Fluorescenţa este proprietatea unor compuşi ca atunci când sunt excitaţi cu o radiaţie de o anumită lungime de undă, să emită o radiaţie cu o lungime de undă mai ridicată. În comparaţie, deci, cu absorbţia atomică, unde se măsoară absorbţia de către probă a radiaţiei provenite de la o sursă de radiaţie (o lampă), la fluorescenţa atomică se măsoară emisia de radiaţie, după ce specia atomică a fost excitată cu o anumită

lungime de undă. După excitare, radiaţia este emisă sub un unghi drept faţă de radiaţia de excitaţie. Din această cauză, sursa de radiaţie este plasată perpendicular pe axul optic al aparatului.

Bibliografie selectiva

1. Arar, E., Pfaff, J.D., Determination of dissolved hexavalent chromium in industrial wastewater effluents by ion chromatography and post-column derivatization with diphenilcarbazide,

2. Davidescu, C., Păcurariu, C., Curs de chimie-fizică, Litografia UPT, Timişoara, 1990.

3. Dittrich, K., Atomabsorptionsspectrometrie, Akademie-Verlag, Berlin, 1982.

4. Ceauşescu, D., Utilizarea statisticii matematice în chimia analitică, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982.

5. Fişel, S., Bold, A., Chimie analitică cantitativă. Gravimetrie, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1973.

6. Kekedy, L., Chimie analitică calitativă, Ed. Scrisul Românesc, Craiova, 1982.

7. Kuzman Anton, R., Curs de chimie analitică instrumentală, Litografia IPT, Timişoara, 1981.

8. Liteanu, C., Hopîrtean, E., Chimie analitică cantitativă. Volumetria, Ediţia a 6-a, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1972.

9. Luca, E., Bărboiu, V., Analiza structurală prin metode fizice, Editura Academiei, Bucureşti, 1984.

10. Manoliu, C.I., Zugrăvescu, P.Gh., Mic atlas de spectroscopie atomică, Editura Tehnică, Bucureşti, 1990.

11. Pietrzyk, D.J.,  Frank, C.W., Chimie Analitică, Editura Tehnică, Bucureşti, 1989

12. Popa, Gr., Paralescu, I., A., Chimie analitică, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1977.

13. Pribl, R.,  Koryta, J., Complexonii în chimia analitică, Editura Tehnică, Bucureşti, 1961.

14. Pumnea, C., Dina, I., Sorescu, F., Tehnici de analiză fizico-chimică a materialelor metalice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988. 

15. Seracu, D.I., Îndreptar de chimie analitică, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1989.

Edition, United Book Press, Inc., Baltimore, MdD,1995.

16. Kellner, R., Mermet, J.M., Otto, M., Widmer, H.M., Analytical chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, 1998.

 

2. Studiu de literatură asupra metodelor de eliminare a cromului din ape

Eliminarea Cr(VI) prin reducere chimică la Cr(III) urmată de precipitarea acestuia

Cea mai utilizată metodă de eliminare a cromului hexavalent din apele reziduale constă în reducerea acestuia la crom trivalent, urmată de precipitarea sub formă de compuşi puţin solubili ai Cr(III). Cromul aflat la starea de oxidare 6+ este un oxidant puternic, astfel că reducerea sa la starea de oxidare 3+ este posibilă, atât din punct de vedere termodinamic, cât şi din punct de vedere cinetic. Spre deosebire de compuşii cromului hexavalent, cei ai cromului trivalent sunt caracterizaţi printr-o mobilitate şi toxicitate scăzută. Cromul trivalent este considerat totodată un nutrient important în metabolismul uman, el catalizând activitatea insulinei în ţesuturile periferice fiind esenţial pentru metabolismul zaharurilor, lipidelor, proteinelor şi al grăsimilor. Ca agenţi reducători pot fi folosiţi: Compuşi ai Fe2+ (în special FeSO4); Fier metalic (Fe0); Compuşi ai S2- (H2S); Sulfit de sodiu (Na2SO3); Hidrosulfit de sodiu (Na2S2O4); Bisulfit de sodiu (Na2S2O5); Dioxid de sulf (SO2).

Eliminarea cromului prin procese de membrane O membrană este o barieră (fază) subţire, interpusă între două faze, capabilă să împiedice (sau să îngreuneze) trecerea prin ea a anumitor substanţe (ioni, molecule etc.), permiţând în schimb trecerea altor substanţe. Dintre procesele de membrane, cele mai indicate pentru eliminarea din apă a sărurilor dizolvate (deci şi a ionilor de crom, sub diversele sale forme) sunt nanofiltrarea şi hiperfiltrarea, procese de separare ce au la bază procesul de osmoză inversă, în care sunt utilizate membranele semipermeabile cu porii cei mai mici. Eliminarea cromului prin procese de adsorbţieAdsorbţia este fenomenul de modificare a concentraţiei la limita de separare dintre două faze. În anumite condiţii, un material solid sau lichid numit adsorbant, are capacitatea de a reţine pe suprafaţa sa, atunci când este în contact cu un lichid sau un gaz, molecule ale componenţilor acestora sau particole solide fin dispersate în fazele respective; moleculele sau particolele reţinute reprezintă adsorbitul. Privită din acest punct de vedere, adsorbţia reprezintă operaţia de separare, purificare sau recuperare bazată pe reţinerea selectivă a componenţilor unui amestec fluid, omogen sau eterogen, de către un adsorbant solid sau lichid corespunzător ales. În funcţie de natura interacţiunilor care intervin între adsorbant şi substanţa adsorbită se pot distinge două tipuri de adsorbţie: Adsorbţie fizică – este rezultatul acţiunii unor forţe intermoleculare (de tip van der Waals); Adsorbţie chimică (chemisorbţia) – este rezultatul unor reacţii chimice.

 Eliminarea biologică a cromului Tratarea biologică a apelor poluate cu crom hexavalent poate avea cele mai mari şanse de a fi luată în considerare în cazul apelor subterane. Stabilizarea in situ a cromului prin reducere biologică de la Cr(VI) la Cr(III) a devenit tot mai mult o alternativă viabilă de tratare a apelor subterane, datorită unor avantaje importante pe care le prezintă, precum: costuri scăzute şi un potenţial ridicat de a obţine rezultate favorabile. Eliminarea biologica a cromului poate avea loc prin bioreducere, bioacumulare sau biosorbţie. Reducerea biologică a Cr(VI) poate avea loc în două moduri: direct (enzimatic) sau indirect. Reducerea enzimatică implică utilizarea Cr(VI) ca acceptor de electroni în procesele enzimatice ale microorganismelor. Reducerea biologică indirectă presupune producerea de către microorganisme a unor specii cu caracter puternic reducător, care să realizeze apoi reducerea Cr(VI). Bioacumularea reprezintă creşterea (în timp) concentraţiei cromului în organismul unei fiinţe vii, în comparaţie cu concentraţia în mediu (apă, aer, sol). Spre deosebire de bioacumulare, care este un proces puternic dependent de metabolismul celulei, biosorbţia este independentă de acest factor. Din această cauză, biosorbţia poate fi realizată atât de celule vii cât şi de cele moarte, prin intermediul unor procese precum: complexare, schimb ionic, coordinare, adsorbţie, chelatizare etc. Eliminarea cromului prin schimb ionicSchimbul ionic este un proces chimic reversibil prin care un ion aflat într-o soluţie este schimbat cu alt ion, a cărui sarcină electrică este de aceeaşi natură (negativă sau pozitivă) şi care este legat de o particulă solidă, insolubilă şi imobilă, aflată şi ea în soluţia respectivă. Aceste particule solide ce posedă ioni schimbabili poartă denumirea de schimbători de ioni. Schimbul ionic se produce atunci când un cationit sau un anionit este adus în contact cu o soluţie în care se găsesc ionii pe care dorim să-i eliminăm (recuperăm). Schimbul ionic este un proces reversibil. Gradul de deplasare a echilibrului către dreapta (reţinerea ionului dorit din soluţie) este influenţat de selectivitatea răşinii pentru ionul respectiv, în comparaţie cu cea pentru ionul mobil al schimbătorului. Selectivitatea răşinilor pentru ioni creşte, în general, odată cu creşterea sarcinii acestora, iar în cadrul ionilor cu aceeaşi sarcină, afinitate mai mare au ionii cu masă moleculară mai mare. Eliminarea Cr(VI) prin reducere fotochimicăReacţiile fotochimice sunt acele reacţii care sunt acompaniate sau catalizate de absorbţia sau emisia unei radiaţii din domeniul ultraviolet sau vizibil. Există numeroase tipuri de reacţii fotochimice, printre care putem aminti: fotoadiţii, fotocicloadiţii, fotoeliminări, fotoenolizări, fotoizomerizări, fotosubstituţii, fotooxidări, fotoreduceri etc. În natură se desfăşoară numeroase procese fotochimice; dintre acestea, fotosinteza şi producerea ozonului sunt printre cele mai utile, iar formarea smogului şi distrugerea stratului de ozon sunt printre cele mai nedorite. Reducerea fotochimică a cromului hexavalent este un proces ce poate prezenta interes în primul rând în cazul apelor naturale de suprafaţă sau a apei aflate, sub diverse forme, în atmosferă. Pentru că reducerea fotochimică directă a Cr(VI) s-a dovedit a fi nesemnificativă, s-a concluzionat faptul că, acest proces decurge, prin intermediul unor specii reducătoare generate

fotochimic in situ, specii ce au rolul de a intermedia transferul fotoiniţiat al electronilor. În apele naturale pot exista o serie de specii chimice care au capacitatea de a funcţiona ca intermediari (transportatori de electroni, fotocatalizatori) în procesul de reducere fotochimică a Cr(VI). Dintre acestea, cele mai importante sunt Fe(II), Cu(I), radicalul superoxid (O2

.-) şi H2O2. S-a dovedit însă că reacţia de reducere fotochimică a Cr(VI) decurge la fel de bine şi în prezenţa unor specii chimice care nu există în mod natural în apele de suprafaţă, cum sunt semiconductorii, sau alcoolii. 

Bibliografie selectivă

1. Abu-Saba, K.E., Sedlak, D.L., Flegal, A.R., Indirect reduction of hexavalent chromium by copper in the presence of superoxide, Mar.Chem., 69, 2000, p.33-41.2. Alowitz, M.J., Scherer, M.M., Kinetics of nitrate, nitrite and Cr(VI) reduction by iron metal, Environ.Sci.Technol., 36, 2002, p.299-306.3. Baig, T.H., Garcia, A.E., Tiemann, K.J., Gardea-Torresdey, J.L., Adsorption of heavy metal ions by the biomass of Solanum elaeagnifolium (Silverleaf night-shade), Proceedings of the 1999 Conference on Hazardous Waste Research, 24-27 May, St.Louis, Missouri, p.131-141.  4. Beveridge, T.J., The response of cell walls of Bacillus subtilis to metals and to electron-microscopic stains, Can.J.Microbiol., 24, 1978, p.89-104.5. Calder., L.M., Chromium contamination of groundwater, Chromium in the Natural and Human Environnments, vol.20, 1988, p.215. 6. Fabiani, C., Ruscio, F., Spadoni, M., Pizzichini, M., Chromium(III) salts recovery process from tannery wastewaters, Desalination, 108, 1996, p.183-191.7. Fendorf, S.E., Surface reactions of chromium in soil and waters, Geoderma, 67, 1995, p.55-71.8. Gheju, M., Removal of Cr(VI) from aqueous solution by use of low cost waste materials, Chem. Bull. "POLITEHNICA" Univ. (Timişoara), 47 (61), 1-2, 2002, p.17-20.9. Gillham, R.W., O’Hannesin, S.F., Enhanced degradation of halogenated aliphatics by zero-valent iron, Ground Water, 32 (6), 1994, p.958-967.10. Johnson, T., Scherer, M.M., Tratnyek, P.G., Kinetics of halogenated organic compound degradation by iron metal, Environ. Sci. Technol., 30, 1996, p.2634-2640.11. Kremen, S., Knappe, P., Fighting fouling with crosslinked polyamide-urea membranes, Water Cond.and Purif.Mag., 41(7), 1999, p.48-50.12. McCafferty, E., Bernett, M.K., Murday J.S, An XPS study of passive film formation on iron in chromate solutions,., Corros.Sci., 28, 1988, p.559-576. 13. Millero, F.J., Effect of ionic interactionson the oxidation of Fe(II) and Cu(I) in natural waters, Mar.Chem., 28, 1989, p.1-18.14. Odziemkowski, M.S., Simpraga, R.P, Distribution of oxides on iron materials used for remediation of organic groundwater contaminants: Implication for hydrogen evolution reactions, Can.J.Chem., 82, 2004, p.1-12.15. Powell, R.M., Puls, R.W., Blowes, D.W., Permeable reactive barrier technologies for contaminant remediation, 1998, U.S. EPA/600/R-98/125,. 16. Sapari, N., Idris, A., Hisham, N., Hamid, A., Total removal of heavy metal from mixed plating rinse wastewater, Desalination, 106, 1996, p.419-422.

17. Urtiaga, A.M., Ortiz, M.I., Salazar, E., Irabien, J.A., Supported liquid membranes for the separation concentration of phenol. 2. Mas-transfer evaluation according to fundamental equations, Ind.Eng.Chem.Res., 31(7), 1992, p.1745-1753.18. Wagner, J., Membrane filtration handbook. Practical tips and hints, Second Edition, Revision 2, Osmonics Inc., 2001. 3. Determinarea influenţei formei şi dimensiunii şpanului asupra reducerii Cr(VI) în coloana cu umplutură de şpan de fier 

Pentru realizarea studiilor de tratabilitate pe coloană a fost utilizată o instalaţie experimentală alcătuită din: coloană de sticlă cu diametrul de 2 cm şi înălţimea de 12 cm; pompă peristaltică cu debit reglabil; rezervor de soluţie Cr(VI). Coloana a fost umplută cu şpan de fier, soluţia de Cr(VI) fiind pompată în curent ascendent peste umplutură, la 24o C. La intervale regulate de timp au fost prelevate probe din efluentul coloanei care au fost supuse analizei pentru determinarea următorilor parametri:

- concentraţia de Cr(VI), Cr(III) şi Cr(total), prin metoda spectrofotometrică cu 1-5 difenilcarbazidă, utilizând un spectrofotometru Jasco V-530;- concentraţia de Fe(II), Fe(III) şi Fe(total), prin metoda spectrofotometrică cu ortofenantrolină, utilizând un spectrofotometru Jasco V-530;- pH-ul, cu ajutorul unui pH-metru Inolab.

Pentru urmărirea influenţei formei şi dimensiunii şpanului asupra reducerii Cr(VI), coloana a fost umplută cu acelaşi volum de şpan: 18,84 cm3, fiind utilizate următoarele tipuri de şpan de fier:

1. Pulbere; dimensiunea < 1,25 mm; masa = 40,00 g; volumul golurilor = 8,00 cm3.2. Aşchii; 1,25 mm < dimensiunea < 2,5 mm; masa = 30,00 g; volumul golurilor = 13,00 cm3.3. Spirale mari; 5 < diametrul < 10 mm; 5 mm < lungimea < 20 mm; masa = 19,50 g; volumul golurilor = 17,10 cm3.

Soluţia, cu o concentraţie de 10 mg Cr(VI) /L şi pH = 2,50, a avut un debit prin coloană de 0,3 l/h, ceea ce a corespuns unor timpi de contact cu umplutura de: 1,60 minute (pulbere); 2,60 minute (aşchii); 3,42 minute (aşchii mari).

În urma rezultatelor experimentale s-au desprins următoarele concluzii:

1. Pentru acelaşi volum al umpluturii şi acelaşi debit prin coloană, odată cu scăderea dimensiunii şpanului are loc creşterea capacităţii de reducere a acestuia. Se observă însă că, deşi prin trecerea de la spirale mari la aşchii are loc o creştere importantă a suprafeţei specifice, creşterea capacităţii de reducere este foarte mică, de numai 4%. Acest lucru poate fi explicat pe baza faptului că timpul de contact al soluţiei cu umplutura este cu 31,5% mai mare în cazul spiralelor decât în cazul aşchiilor. Din această cauză are loc o intensificare atât a reducerii Cr(VI) de către Fe(0), la suprafaţa

acestuia, cât şi a reducerii Cr(VI), în soluţie, de către Fe(II), ceea ce compensează aproape în totalitate suprafaţa specifică mai mică a şpanului sub formă de spirale. Faptul că intensitatea procesului de reducere a Cr(VI) cu şpan aşchii este apropiată de cea a reducerii Cr(VI) cu şpan spirale rezultă şi din comparaţia variaţiei pH-ului pentru cele două tipuri de şpan, în primele 300 de ore de funcţionare a coloanei.

2. Scăzând şi mai mult dimensiunea şpanului, prin trecere de la aşchii la pulbere, are loc practic dublarea capacităţii de reducere a şpanului, deşi timpul de contact al soluţiei cu umplutura este cu 38,46% mai mic în cazul pulberii decât în cazul aşchiilor. În acest caz, decisivă este suprafaţa specifică a şpanului pulbere, cu mult mai mare decât cea a aşchiilor.

3. S-a constatat o creştere importantă a concentraţiei speciilor fierului în efluentul coloanei, odată cu scăderea dimensiunii şpanului. Acest lucru constituie un dezavantaj, deoarece fierul, ca şi cromul trivalent, va trebui să fie eliminat din efluent într-o etapă ulterioară de epurare.

4. Concentraţia Cr(VI) din efluentul coloanei la care se produce stabilizarea procesului de coroziune a şpanului de fier (Cs) reprezintă un procent aproximativ egal din concentraţia iniţială (Ci), în cazul aşchiilor şi a spiralelor, fiind însă mai mică în cazul şpanului pulbere.

Prin urmare, nu se poate preciza cu certitudine care dintre formele de şpan luate în lucru este cea optimă; în toate cele trei cazuri există şi avantaje şi dezavantaje. Din punctul de vedere al capacităţii de reducere, este evident că şpanul sub formă de pulbere este cel mai avantajos; din păcate, utilizarea lui prezintă dezavantajul unei concentraţii destul de ridicate a fierului în efluentul coloanei. Totodată, acest tip de şpan are şi dezavantajul că se găseşte în cantităţi mai mici, fiind dificil de separat de restul deşeurilor de fier. În ceea ce priveşte şpanul sub formă de aşchii şi cel sub formă de spirale, s-a menţionat anterior faptul că ele au o capacitate de reducere aproximativ egală şi că în cazul spiralelor concentraţia fierului în efluentul coloanei este mai mică. Dacă reamintim şi faptul că şpanul sub forma de spirale este cel mai des întâlnit, putem afirma că această formă de şpan este mai avantajoasă decât şpanul sub formă de aşchii.

4. Determinarea influenţei pH-ului asupra reducerii Cr(VI) în coloana cu umplutură de şpan de fier

Pentru urmărirea influenţei acestui parametru, coloana a fost umplută cu 30 g şpan de fier sub formă de aşchii cu dimensiunea cuprinsă între 1,25 – 2,50 mm, cu un volum de 18,84 cm3 şi un volum al golurilor de 13 cm3. Soluţia, cu o concentraţie de 10 mg Cr(VI)/l şi pH cuprins pe domeniul: 2,00 – 7,30, a avut un timp de contact cu umplutura de 2,60 minute (debit prin coloană de 0,3 l/h).

În urma studiilor experimentale s-au desprins următoarele concluzii:

1. pH-ul iniţial al soluţiei are o influenţă deosebit de importantă asupra procesului de reducere a Cr(VI) pe coloană cu şpan de fier. Capacitatea de reducere a şpanului de fier, până la momentul străpungerii coloanei (momentul apariţiei Cr(VI) în efluent), creşte semnificativ odată cu scăderea pH-ului de la 7,30 la 2,50. Un caz particular este cel de la pH = 2,00 când, datorită scăderii rapide în timp a masei de şpan, capacitatea de reducere a scăzut faţă de valoarea ei de la pH = 2,50.

2. S-a constatat o creştere semnificativă a concentraţiei speciilor fierului în efluentul coloanei, odată cu scăderea pH-ului. Acest lucru constituie un dezavantaj, deoarece fierul, ca şi cromul trivalent, va trebui să fie eliminat din efluent într-o etapă ulterioară de epurare.

3. Odată cu scăderea pH-ului până la valoarea de 2,50, concentraţia Cr(VI) din efluentul coloanei la care se produce stabilizarea procesului de coroziune a şpanului (Cs) reprezintă un procent din ce în ce mai mic din concentraţia iniţială a acestuia (Ci).

4. Prin urmare, se poate aprecia faptul că pH-ul optim pentru reducerea Cr(VI) pe coloană este de 2,50.