حذف کروم شش ظرفیتی از فاضلاب با استفاده از ضایعات آهن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه پیام نور، تهران

2 کارشناسی مهندسی عمران- آب و فاضلاب، دانشگاه صنعت آب و برق، کرمانشاه

چکیده

کروم شش ظرفیتی از جمله فلزات سنگین موجود در پساب صنایع است که به شدت برای انسان و محیط زیست سمی است. تبدیل کروم شش ظرفیتیبه کروم سه ظرفیتی باعث می‌شود گونه کرومی که قابلیت جابجایی بیشتر دارد و سمی‌تر است به شکل کمتر انتقال یافته و سمی تغییر یابد و لذا می‌تواند مفید باشد. فلزات صفر ظرفیتی مانند ضایعات آهن، می‌توانند به‌عنوان اهدا کنندگان الکترون برای تبدیل کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی به‌کار روند. در این مطالعه تأثیر pH بر ظرفیت ضایعات آهن برای کاهش کروم شش ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین میزان کاهش توسط ضایعات آهن در بازه زمانی آغازین آزمایش‌ها مشاهده شد به‌طوری که در pH پایین‌تر، حداکثر میزان کاهش توسط ضایعات آهن اتفاق افتاد. نتایج تجربی نشان داد که بالاترین میزان کاهش توسط ضایعات آهن در  pHبرابر 2 حداکثر 5/12 میلی‌گرم کروم (VI) به ازای یک گرم ضایعات آهن است،و با افزایش pH به 3/7 تا 9/1 میلی گرم کروم (VI) به ازای یک گرم ضایعات آهن کاهش می‌یابد. در مجموع نتایج حاصل از انجام آزمایش‌ها مشخص ساخت که می‌توان از فرایند حذف کروم (VI) توسط ضایعات آهن به‌عنوان یک روش مؤثر در تصفیه فاضلاب استفاده کرد. با این حال، به‌منظور جلوگیری از خوردگی سریع ضایعات آهن توسط یونH+نباید  pH فاضلاب بسیار اسیدی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hexavalent Chromium Removal from Wastewater Using Scrap Iron

نویسندگان [English]

  • Ali Ordoukhani 1
  • rahim abromand 2
1 MSc Student of Civil Engineering, Hydraulic Structures, Payam Noor University of Tehran
2 BS of Civil Engineering, Water and Power Indusrty University, Kermanshah
چکیده [English]

Hexavalent Chromium is one of the heavy metals found in industrial effluents, which is both very toxic to humans and dangerous for the environment. Conversion of Cr(VI) to Cr(III) is useful because the species with a higher mobility and greater toxicity is in this way transformed into one with less mobility and lower toxicity. For this purpose, zero-valent metals, such as scrap iron, can be used as electron donors for the conversion of Cr(VI) to Cr(III). In this study, the effect of pH was studied on reduction of Cr(VI) by scrap iron. It was found that scrap iron would reach its maximum reduction capacity at the beginning of the experiment when lower pH level was low. Results showed that the highest reduction capacity was 12.5 mg Cr(VI) for 1g of scrap iron at pH=2.0. Increasing pH to 7.3, however, reduced the reduction capacity of scrap iron to 1.9 mg Cr(VI)/g of scrap iron. Based on the findings of this study, it may be concluded scrap iron has the potential to be used as an effective method for Cr(VI) removal in wastewater treatment provided wastewater pH is not extremely acidic since the H+ ions at this pH level may lead to the rapid corrosion of scrap iron.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hexavalent Chromium
  • heavy metals
  • Scrap Iron
  • Wastewater Treatment

1. Kumar, J., Ray, P.A., and Chakraborty, M. (2007). “Hexavalent chromium removal from wastewater using aniline formaldehyde condensate coated silica gel.” J. of Hazardous Materials, 143 (1-2), 24-32.

2. Kimbrough, D. E., Cohen, Y., and Winer, A. M. (1999). “A critical assessment of chromium in the environment.” Crit. Rev. Environ. Sci. Technol., 29, 1-46.

3. Costa, M. (2003). “Potential hazards of hexavalent chromate in our drinking water.” Toxicol. Appl. Pharmacol., 188, 1-5.

4. Shrivastava, R., Upreti, R. K., Seth, P. K., and Chaturvedi, U. C. (2002). “Effects of chromium on the immune system.” FEMS Immun.Medical Microbiol., 34, 1-7.

5. Naimo, T. J. (1995). “A review of the effects of heavy metals on freshwater mussels.” Ecotoxicol., 4, 341-362.

6. Bagchi, D., Stohs, S. J., and Downs, B. W. (2002). “Cytotoxicity and oxidative mechanisms of different forms of chromium.” Toxicol., 180, 5-22.

7. Cieslak-Golonka, M. (1995). “Toxic and mutagenic effects of chromium(VI). A review.” Polyhedron, 15, 3667-3689.

8. Cohen, M. D., Kargacin, B., and Klein, C. B. (1993). “Mechanisms of chromium carcinogenicity and toxicity.” Crit. Rev. Toxicol., 23, 255-281.

9. Richard, F. C., and Bourg, A. C. M. (1991). “Aqueous geochemistry of chromium: A review.” Wat. Res., 25, 807.

10. Rai, D., Sass, B. M., and Moore, D. A. (1987). “Chromium(III) hydrolysis constants and solubility of chromium(III) hydroxide.” Inorg. Chem., 26, 345-349.

11. Cerulli, J., Grabe, D. W., Gauthier, I., Malone, M., and McGoldrick, M. D. (1998). “Chromium picolinate toxicity.” Ann. Pharmacother, 32, 428-431.

12. Stearns, M. D., Silveira, M. S., and Wolf, K. K. (2002). “Chromium (III) tris (picolinate) is mutagenic at the hypoxanthine (guanine) phosphoribosyltransferase locus in Chinese hamster ovary cells.” Mutat.Res., 513, 135-142.

13. Kareus, S. A., Kelley, C., Walton, H. S., and Sinclair, P. R. (2001). “Release of Cr(III) from Cr(III) picolinate upon metabolic activation.” J. Hazard. Mater., 84, 163-174.

14. Suwannee, J., and Weerapong, S. (2009). “Removal of hexavalent chromium aqueous solutions by scrap iron fillings.” Kmitl. J. Tech. Sci. 6(1), 1-12.

15. Shao-feng Niu, Yong Liu, Xin-hua Xu, and Zhang-hua Lou. (2005). “Removal of hexavalant chromium aqueous solutions by iron nano particles.” Zhejiang. J. Univ. Sci. 6(10),1022-1027.

16. Phenrat, T., Saleh, N., Sirk, K., Tilton, R.D., and Lowry, G.V. (2007). “Aggregation and sedimentation of aqueous nanoscale zerovalent iron.” Dispersions. J. Environ.Tech. Sci., 41(1), 284-290.

17. Huijing Qian, Yanjun Wu, Yong Liu, and Xinhua Xu. (2008). “Kinetics of hexavalent chromium reduction by iron metal.” China. J. Environ. Engin. Sci., 2(1), 51-56.

18. Powell, R. M., Puls, R. W., Hightower, S. K., and Sabatini, D. A. (1995). “Coupled iron corrosion and chromate reduction: Mechanisms for subsurface remediation.” Environ. Sci. Technol., 29, 1913-1922.

19. Mullet, M., Boursiquot, S., and Ehrhardt, J. J.(2004). “Removal of hexavalent chromium from solutions by mackinawite, tetragonal FeS.” Coll. Surf. A: Physicochem. Engineer. Aspects, 244, 77-85.

20. Patterson, R. R., Fendorf, S., and Fendorf, M. (2002).“Reduction of hexavalent chromium by amorphous iron sulfide,” Environ. Sci. Technol., 31, 2039-2044.

21. Kim, J., Jung, P. K., Moon, H. S., and Chon, C. M. (2002). “Reduction of hexavalent chromium by pyrite-rich andesite in different anionic solutions.” Environ. Geol., 42, 642-648.

22. Eacy, L. E., and Rai, D. (1989). “Kinetics of chromate reduction by ferrous ions derived from hematite and biotite at 25o C.” Am. J. Sci., 289, 180-213.

23. Anderson, J. N., Bolto, B. A., and Pawlowski, L. A. (1984). “A method for chromate removal from cooling tower blowdown water,” Nucl.Chem. Waste Manag., 5, 125-129.

24. Kendelewicz, T., Liu, P., Doyle, C. S., and Brown, Jr., G. E. (2000). “Spectroscopic study of the interaction of aqueous Cr(VI) with Fe3O4(111) surfaces.” Surf. Sci., 469, 144-163.

25. APHA, AWWA, WEF. (1995). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19thEd., United Book Press, Inc., Baltimore.

26. Ozer, A., Altundogan, H. S., Erdem, M., and Tumen, F. (1997). “A study on the Cr(VI) removal from aqueous solutions by steel wool.” Env. Pollution., 97, 107-112.

27. Chen, S. S., Hsu, B. C., and Hung, L. W. (2008). “Chromate reduction by waste iron from electroplating wastewater using plug flow reactor.” J. Hazard. Mater., 152, 1092-1097.