GR1008962B - Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο - Google Patents
Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο Download PDFInfo
- Publication number
- GR1008962B GR1008962B GR20150100548A GR20150100548A GR1008962B GR 1008962 B GR1008962 B GR 1008962B GR 20150100548 A GR20150100548 A GR 20150100548A GR 20150100548 A GR20150100548 A GR 20150100548A GR 1008962 B GR1008962 B GR 1008962B
- Authority
- GR
- Greece
- Prior art keywords
- reactor
- reaction
- removal
- value
- water
- Prior art date
Links
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 title abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 20
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Inorganic materials [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 4
- 229910000375 tin(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride (anhydrous) Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sn+2] AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 20
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- JQYHQFPJDPCKMM-UHFFFAOYSA-N OOO.[Sn] Chemical compound OOO.[Sn] JQYHQFPJDPCKMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- -1 copper zinc alloys Chemical compound 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 229940047135 glycate Drugs 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000559 atomic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004375 physisorption Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N trioxidane Chemical class OOO JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3028—Granulating, agglomerating or aggregating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/08—Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/10—Inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
- C01G19/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G37/00—Compounds of chromium
- C01G37/02—Oxides or hydrates thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
- C02F2103/023—Water in cooling circuits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/22—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof
- C02F2103/24—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof from tanneries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/08—Nanoparticles or nanotubes
Abstract
Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται στη μέθοδο σύνθεσης ενός προσροφητικού υλικού, που εκτελείται με την παραγωγή υδροξυ/οξειδίου δισθενούς κασσιτέρου [SnxOy(OH)z], που 1 μικρότερο ή ίσο x μικρότερο ή ίσο 6, 0 μικρότερο ή ίσο y μικρότερο ή ίσο 4 και 0 μικρότερο ή ίσο z μικρότερο ή ίσο 4, σε αντιδραστήρα συνεχούς ροής δύο σταδίων στην περιοχή pΗ από 2-12. Το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση του εξασθενούς χρωμίου, των βρώμικων, χλωρικών και υπερχλωρικών ιόντων σε μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού για οικιακή, αστική και βιομηχανική χρήση.
Description
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ
Μέθοδος σύνθεσης υδροξυ/οξειδίου δισθενούς κασσιτέρου για την απομάκρυνση εξασθενούς χρωμίου από το πόσιμο νερό
Η εφεύρεση ανήκει στο πεδίο της χημικής μηχανικής και συγκεκριμένα στην τεχνολογία καθαρισμού του νερού με τη βοήθεια στερεών προσροφητικών. Τα στερεά προσροφητικά χρησιμοποιούνται στην ισχύουσα στάθμη τεχνικής ως πληρωτικά μέσα σε κλίνη για την απομάκρυνση με προσρόφηση από το πόσιμο νερό ή τα απόβλητα οξειδωτικών ιόντων, όπως είναι τα βρωμικά, χλωρικά, υπερχλωρικά, καθώς επίσης και τα χρωμικά ιόντα (εξασθενές χρώμιο).
Το χρώμιο υπάρχει στη φύση τόσο σε πετρώματα/υπέδαφος, όσο και σε υπόγεια νερά. Παρόλο που έχει πολλές οξειδωτικές καταστάσεις, απαντά στο περιβάλλον κυρίως ως τρισθενές [Cr(lll)] και εξασθενές [Cr(VI)]. Η ιδιαιτερότητά του έγκειται στο γεγονός ότι ενώ το Cr(lll) αποτελεί βασικό διατροφικό ιχνοστοιχείο, το Cr(VI) έχει αναγνωριστεί ως τοξικό και καρκινογόνο.
Η παρουσία του χρωμίου στο νερό μπορεί να έχει είτε ανθρωπογενή προέλευση (βαφεία, επιμεταλλώσεις, πύργοι ψύξης κ.α.), είτε φυσική, εξαιτίας του σχηματισμού του κατά την επαφή του νερού με αλλουβιακά ιζήματα που προέρχονται από τη διάβρωση και αποσάθρωση υπερβασικών πετρωμάτων. Καθώς η διαλυτότητα του Cr(lll) στη συνηθισμένη περιοχή pH (6.5-8.5) του πόσιμου νερού υπολογίζεται μικρότερη από 5 μg/L, υψηλότερες συγκεντρώσεις διαλυμένου χρωμίου στα φυσικά νερά σχετίζονται συνήθως με την ευδιάλυτη μορφή του Cr(VI).
Η υψηλή τοξικότητα του Cr(VI) και η επιβεβαίωση του φυσικού σχηματισμού του στα υπόγεια νερά καθιστούν το Cr(VI) "priority pollutant", όπως καθορίζεται και από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO). Ως ανώτατο επιτρεπόμενο όριο στο πόσιμο νερό έχει θεσπιστεί η τιμή των 100 μg/L ολικού χρωμίου από τη U.S. ΕΡΑ και η τιμή των 50 μg/L επίσης ολικού χρωμίου από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα. Η θεσμοθέτηση ορίου για το ολικό χρώμιο, και όχι για το εξασθενές, προέκυψε από τη θεώρηση ότι η παρουσία εξασθενούς χρωμίου στο περιβάλλον οφείλονταν αποκλειστικά σε ανθρωπογενή αίτια. Πρόσφατες όμως μελέτες έδειξαν ότι η παρουσία του χρωμίου στο πόσιμο νερό οφείλεται κατά κύριο λόγο σε φυσικά αίτια και ότι στο σύνολο του είναι στη μορφή Cr(VI) (Ν. Kazakis et al., Sci. Total Environ. 514 (2015) 224, E. Kaprara et a!., J. Hazard. Mater., 281 (2015) 2, S. Saputro et al., Chem. Geol. 364 (2014) 33). To γεγονός αυτό δημιουργεί πίεση σε παγκόσμιο επίπεδο για τη θεσμοθέτηση ορίου για τη συγκέντρωση Cr(VI) στο πόσιμο νερό. Στο πλαίσιο αυτό, την 1<η>Ιουλίου του 2014 η πολιτεία των ΗΠΑ Καλιφόρνια, πρώτη σε παγκόσμιο επίπεδο, καθιέρωσε ως ανώτατη επιτρεπτή συγκέντρωση Cr(VI) στο πόσιμο νερό τα 10 μg/L ( Memorandum , California Department of Public Health, State Adoption of a Hexavalent Chromium MLC, 2014). To γεγονός αυτό αναμένεται να επηρεάσει την παγκόσμια νομοθεσία και γεννά την ανάγκη για επαναξιολόγηση των διεργασιών απομάκρυνσης του Cr(VI) από το πόσιμο νερό.
Τα τελευταία χρόνια, μελετήθηκαν διάφορες διεργασίες για την απομάκρυνση του Cr(VI) από υγρά απόβλητα και υδατικά διαλύματα, όπως είναι η χημική ιζηματοποίηση, η προσρόφηση, η ιοντοεναλλαγή, η χρήση μεμβρανών ώσμωσης και νανο-δίήθησης, η ηλεκτροκροκίδωση, η φυτοαποκατάσταση, η επίπλευση και η. εκχύλιση. Για να εφαρμοσθεί όμως μια μέθοδος στην επεξεργασία ενός νερού που προορίζεται για πόσιμο προϋποθέτει την εκπλήρωση κάποιων ελάχιστων προϋποθέσεων όπως είναι:
✓ Η επίτευξη υπολειμματικών συγκεντρώσεων, αν είναι δυνατό, μικρότερων από 1 μg Cr(VI)/L, ✓ Η μη αλλοίωση των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του νερού,
✓ Η μη προσθήκη αντιδραστηρίων που υποβαθμίζουν την ποιότητα του νερού,
✓ Ο μικρός χρόνος διεργασίας,
✓ Η δυνατότητα εφαρμογής σε πλήρη κλίμακα υπό συνθήκες συνεχούς λειτουργίας,
✓ Η απαίτηση για όσο το δυνατόν χαμηλότερο πάγιο και λειτουργικό κόστος.
Με βάση τα κριτήρια αυτά αξιολόγησης προκύπτει ότι η προσρόφηση αποτελεί τη βέλτιστη μέθοδο απομάκρυνσης του Cr(VI), καθώς πληροί όλα τα παραπάνω κριτήρια και επιπλέον προσφέρει ευελιξία στο σχεδίασμά και τη λειτουργία της διεργασίας. Τα τελευταία χρόνια, μεγάλη ποικιλία προσροφητικών, όπως είναι τα υλικά βιολογικής προέλευσης, τα ανόργανα οξείδια, ο ενεργός άνθρακας και άλλα, έχουν προκαλέσει το αυξημένο ενδιαφέρον των ερευνητών. Ο ενεργός άνθρακας αποτελεί το πλέον χρησιμοποιούμενο προσροφητικό στην επεξεργασία του νερού και των υγρών αποβλήτων. OL ενεργοί άνθρακες χρησιμοποιούνται λόγω της υψηλής ειδικής τους επιφάνειας και της μεγάλης διαθεσιμότητας τους στο εμπόριο. Στις περισσότερες σχετικές επιστημονικές εργασίες, ως κύριος μηχανισμός απομάκρυνσης του Cr(VI) αναφέρεται η επιφανειακή αναγωγή του προς Cr(lll) ακολουθούμενη από την προσρόφηση ως Cr(lll) [D. Mohan, C.U. Pittman Jr., J. Hazard. Mat., B137 (2006) 762). Ωστόσο, έχει διαπιστωθεί ότι η απόδοσή τους είναι πολύ περιορισμένη και μειώνεται δραστικά στην περιοχή pH 6-8 ( L . Khezamietai., J. Hazard. Mater., 123 (2005) 223), ενώ δεν υπάρχουν στοιχεία που να αποδεικνύουν τη δυνατότητά τους να μειώσουν το Cr(VI) σε συγκέντρωση μικρότερη από το επερχόμενο όριο ποσιμότητας των 10 μg/L. Μια άλλη κατηγορία προσροφητικών που έχουν μελετηθεί για την απομάκρυνσης Cr(VI), όπως αναφέρεται και στα έγγραφα CN104190372(A), CN103949211(A) και CN103910437(A) είναι τα υλικά χαμηλού κόστους που προκύπτουν ως παραπροϊόντα ανροτικών και βιομηχανικών διεργασιών ή από ανακύκλωση. Ανάμεσα σε αυτά περιλαμβάνονται κελύφη καρπών, φύλλα, πίτουρα και ελαστικά αυτοκινήτων, τα οποία αν και έχουν μηδαμινό κόστος, υστερούν σημαντικά τόσο σε απόδοση, όσο κυρίως στη δυνατότητα εφαρμογής τους στο πόσιμο νερό καθώς υποβαθμίζουν σημαντικά την ποιότητά του, καθιστώντας το συχνά μη πόσιμο. Ανάλογα μειονεκτήματα παρουσιάζουν και τα βιοπροσροφητικά (βακτήρια, άλγη, μύκητες, φύκια), τα οποία απαιτούν επιπλέον μεγάλους χρόνους επαφής για μεγιστοποίηση της δράσης τους. Συμπερασματικά, η εφαρμογή βιο-προσροφητικών συνεπάγεται υποβάθμιση της ποιότητας του πόσιμου νερού είτε εξαιτίας του εμπλουτισμού του με οργανικά συστατικά, είτε με μικροοργανισμούς.
Ορισμένα προσροφητικά ανόργανων φάσεων που έχουν επιτυχώς αξιοποιηθεί στην επεξεργασία νερού για άλλους ρύπους έχουν επίσης δοκιμαστεί και για την απομάκρυνση Cr(VI). Όπως αναφέρεται και στις επιστημονικές δημοσιεύσεις Μ. Lehmannetal., Chemosphere, 39 (1999) 881, Ε.Α. Deliyannietal., Environ. Sci. Poliut. Res. Int., 11 (2004) 18, N.K. Lazaridis et a I, Chemosphere, 58 (2005) 65 και hi. Tel et al., J. Hazard. Mater., 112 (2004) 225, η ενεργή αλουμίνα, ο βωξίτης, τα οξείδια (y-Fe2Ο3) και υδροξυ-οξείδια του σιδήρου (FeOOH), το ΤiO2, οι ζεόλιθοι, οι λιγνίτες και κάποια βιομηχανικά παραπροϊόντα, όπως η ιπτάμενη τέφρα και η σκωρία, είναι ανάμεσα σε αυτά. Τα υλικά αυτά, αν και λειτουργούν σχετικά αποδοτικά σε απόβλητα με μεγάλη συγκέντρωση Cr(VI), αδυνατούν να επιτύχουν αντίστοιχες αποδόσεις σε χαμηλές συγκεντρώσεις, εξαιτίας της απουσίας αναγωγικών παραγόντων, καθώς επίσης αδυνατούν να μειώσουν τη συγκέντρωση του Cr(VI) σε επίπεδα μικρότερα από 10 μg/L. Επίσης, συγκρατούν το Cr(VΙ) ασθενώς με φυσιορόφηση μέσω σχηματισμού συμπλοκών εξωτερικής στοιβάδας (outer sphere complexes), γεγονός που εγείρει σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα σχετικά με την ασφαλή διάθεσή τους μετά τη χρήση.
Τα μέταλλα και οξείδια μετάλλων που μπορούν να δράσουν ως δότες ηλεκτρονίων πλεονεκτούν σημαντικά λόγω της ικανότητάς τους να ανάγουν το Cr(VI) προς δυσδιάλυτα υδροξείδια του Cr(lll,) τα οποία και συγκρατούν στη συνέχεια στην επιφάνειά τους. Με τον τρόπο αυτό λειτουργούν ο μεταλλικός σίδηρος (zero valent iron - ZVI), ο μαγνητίτης (Fe3Ο4), ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το μαγνήσιο και κράματα μετάλλων, όπως είναι τα κράματα χαλκού ψευδαργύρου. Ωστόσο, και στην περίπτωση αυτή ανακύπτουν προβλήματα, όπως είναι η μείωση της απόδοσης λόγω επιφανειακής παθητικοποίησης των υλικών κατά την επεξεργασία (π.χ. Fe°), υποβάθμιση της ποιότητας του νερού λόγω διάλυσης σημαντικών συγκεντρώσεων μετάλλων (π.χ. Fe<2+>, Cu<2+>, Ζη<2+>, Mg<2+>) που συχνά υπερβαίνουν το όριο ποσίμότητας, καθώς επίσης σημαντική μείωση της απόδοσης yia pH επεξεργασίας πάνω από 7 (π.χ. Fe<2+>, Cu<2+>, Fe304).
Η παρούσα εφεύρεση συνιστά μέθοδο σύνθεσης του προσροφητικού υλικού υδροξυ/οξείδιο δισθενούς κασσιτέρου [SnxOY(OH)z], όπου 1≤χ≤6, 0≤y≤4 και 0≤z≤4, στην ευρεία περιοχή pH 2-12 ακολουθούμενο από διεργασία πάχυνσης και ξήρανσης. Σκοπός της παρούσας εφεύρεσης είναι η παραγωγή ενός προσροφητικού υλικού που συνδυάζει αναγωγικές και προσροφητικές ιδιότητες, γεγονός που του προσδίδει μεγάλη ικανότητα απομάκρυνσης Cr(VI) από το νερό. Ο σκοπός αυτός επιτεύχθηκε με υδρόλυση αλάτων Sn(ll) σε αντιδραστήρα δύο σταδίων συνεχούς ροής, όπου το pH ρυθμίζεται στην επιθυμητή τιμή με τη προσθήκη διαλύματος βάσης.
Η παρούσα εφεύρεση επιλύει το πρόβλημα απομάκρυνσης του Cr(VI) ως ακολούθως:
Το προσροφητικό υλικό ανάγει αποτελεσματικά το Cr(VI) προς Cr(lll), καθώς έχει αναγωγικές ιδιότητες χωρίς να εμφανίζει παθητικοποίηση, και στη συνέχεια συγκρατεί το Cr(lll) στην ενιαία δομή του υδροξυ/οξειδίου. Ειδικότερα, κατά την επαφή του νερού που περιέχει Cr(VI), αυτό προσροφάται στην αρχή στην επιφάνεια του υλικού και στη συνέχεια πραγματοποιείται η αναγωγή του Cr(VI), όπως για παράδειγμα φαίνεται στη χημική αντίδραση [1] κατά τη χρήση του Sn604(OH)4:
Sn6Ο4(ΟH)4+4CrΟ4<2'>+ 8Η2Ο -> 6SnΟ2+ 4Cr(OH)3+ 8ΟΗ~ [1]
Ακολουθεί η ισχυρή συγκράτηση του Cr(lll) από το Sn02με σχηματισμό συμπλοκών εσωτερικής στοιβάδας (Σχήμα 1), όπως έδειξε η μελέτη με φασματοσκοπία απορρόφησης ακτινών X (X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy). Η ισχυρή αυτή συγκράτηση του Cr(lll) σε συνδυασμό με την εξαιρετικά χαμηλή διαλυτότητα του κασσιτέρου έχουν σαν αποτέλεσμα, αφενός μεν υπολειμματική συγκέντρωση Cr(VI) μικρότερη από 1 μg/L, αφετέρου την παρουσία κασσιτέρου στο επεξεργασμένο νερό στην περιοχή του ορίου ανίχνευσης (10-20 μg/L) της μεθόδου προσδιορισμού του με ατομική φασματοσκοπία φούρνου γραφίτη. Επιπλέον, η ισχυρή συγκράτηση του Cr(lll) διασφαλίζει την φιλική περιβαλλοντική συμπεριφορά του υλικού μετά τη χρήση.
Μέχρι σήμερα δεν έχει θεσπιστεί όριο για τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση του κασσιτέρου στο νερό. Όπως χαρακτηριστικά αναφέρεται και στο Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality "Inorganic Tin in Drinking-water", WHO/SDE/WSH/03.04/115, η τοξικότητα του κασσιτέρου είναι τόσο χαμηλή που μία ενδεικτική προτεινόμενη τιμή ορίου ποσίμότητας θα ήταν 3 τάξεις μεγέθους υψηλότερη από τη φυσιολογική συγκέντρωση του κασσιτέρου στο πόσιμο νερό (1-2 μg/L). Για το λόγο αυτό άλλωστε το 50% περίπου της παγκόσμιας παραγωγής του κασσιτέρου χρησιμοποιείται για επιμεταλλώσεις, κυρίως σε συσκευασίες τροφίμων και εξοπλισμό επεξεργασίας τροφίμων (JECFA, 1989).
Η παρούσα εφεύρεση μπορεί να κατανοηθεί πλήρως από την αναλυτική περιγραφή της μεθόδου σύνθεσης, των σχημάτων και των παραδειγμάτων εφαρμογής της μεθόδου σύνθεσης του προσροφητικού υλικού που ακολουθούν. Ειδικότερα, στο Σχήμα 2 απεικονίζεται το διάγραμμα ροής της διαδικασίας σύνθεσης του προσροφητικού υλικού σύμφωνα με την περιγραφόμενη μέθοδο. Στο Σχήμα 3 απεικονίζεται το διάγραμμα ακτινών X του υλικού που τεκμηριώνει την ύπαρξη μίας μόνο φάσης, υδροξυ-οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου (Sn6Ο4(ΟH)4) στο υλικό που παράγεται σύμφωνα με το παράδειγμα 1 εφαρμογής της μεθόδου. Στο Σχήμα 4 απεικονίζεται το διάγραμμα ακτινών X του υλικού που τεκμηριώνει την ύπαρξη μίας μόνο φάσης οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου (SnO) σε υλικό που παράγεται σύμφωνα με το παράδειγμα 2 εφαρμογής της μεθόδου. Στο Σχήμα 5 απεικονίζεται το διάγραμμα ακτινών X του υλικού που τεκμηριώνει την ύπαρξη δύο φάσεων, μίας κύριας φάσης υδροξυ-οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου (Sn6Ο4OH)4) με μία μικρή συμμετοχή οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου (SnO) σε υλικό που παράγεται σύμφωνα με το παράδειγμα 4 εφαρμογής της μεθόδου. Στο Σχήμα 6 απεικονίζονται οι καμπύλες διέλευσης μικροστήλης προσρόφησης Cr(VI) από το Sn6Ο4(ΟH)4σε διαφορετικές τιμές pH επεξεργασίας (breakthrough curves of rapid small scale column tests).
Πιο αναλυτικά, η μέθοδος σύνθεσης του προσροφητικού υλικού [SnxOy(OH)z] εκτελείται ως ακολούθως:
Χρησιμοποιείται ένας αντιδραστήρας συνεχούς ροής δύο σταδίων (1) και (2) πλήρους ανάμιξης, όπου σε κάθε ένα από τα δύο στάδια ο χρόνος παραμονής είναι τουλάχιστον 30 min (Σχήμα 2). Στο αντιδραστήρα (1) εισάγεται με συνεχή ροή και παροχή Q, υδατικό διάλυμα SnSO4ή SnCI2ή Sn(NO3)2συγκέντρωσης 1-100 g/L. Η αντίδραση υδρόλυσης/ιζηματοποίησης του δισθενούς κασσιτέρου λαμβάνει χώρα κυρίως στον αντιδραστήρα (1) υπό ισχυρή ανάδευση, ο οποίος επικοινωνεί σε σειρά με τον αντιδραστήρα (2), στον οποίο επικρατούν συνθήκες ήπιας ανάδευσης για την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Η ποσότητα του παραγόμενου προϊόντος είναι συνάρτηση της παροχής και της συγκέντρωσης του διαλύματος του άλατος Sn(ll).
Τόσο στον αντιδραστήρα (1), όσο καί στον αντιδραστήρα (2), η τιμή του pH ρυθμίζεται καθ' όλη τη διάρκεια της αντίδρασης σε μια σταθερή τιμή στην περιοχή 2-12, με προσθήκη διαλύματος ενός ή συνδυασμού περισσοτέρων του ενός εκ των αλκαλικών αντιδραστηρίων NaOH, NaHCO3, Na2CO3, KOH, KHCO3, K2CO3, Ca(OH)2.
To εξερχόμενο μίγμα από την έξοδο του αντιδραστήρα (2) διατηρείται σε δοχείο πάχυνσης (3) με ήπια ανάδευση για διάστημα 1-48 ώρες, όπου επιτυγχάνεται η σταθεροποίηση της νανοκρυσταλλικής γεωμετρίας του υλικού με μέγεθος σχηματιζό μενών νανο-κρυστάλλων στην περιοχή 20-50 nm (π.χ. περίπου 45 nm για το υλικό που παράγεται σύμφωνα με το παράδειγμα 1 εφαρμογής της μεθόδου και περίπου 20 nm για το υλικό που παράγεται σύμφωνα με το παράδειγμα 2 εφαρμογής της μεθόδου). Το ίζημα μετά την πάχυνση αφυδατώνεται μηχανικά (4), μορφοποίείται σε μέγεθος κόκκων 100-2000 pm (5) και ξηραίνεται (6) (Σχήμα 2).
Με τη διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω το υδροξυ/οξείδιο δισθενούς κασσιτέρου [SnxOY(OH)z], όπου 1≤x≤6, 0≤y≤4 και 0≤z≤4, είναι δυνατό να σχηματιστεί στην περιοχή pH από 2-12. Ωστόσο, η παραγωγή του σε όξινο περιβάλλον υπό την παρουσία αυξημένης συγκέντρωσης Η<+>εξασφαλίζεται υψηλή συγκέντρωση θετικών φορτίων στην επιφάνεια του, γεγονός με τη σειρά του που διασφαλίζει ευκολότερη προσέγγιση των χρωμικών ανιόντων (CrO4<2'>) στην επιφάνεια του υλικού με αποτέλεσμα υψηλές τιμές συγκράτησης χρωμίου.
Η ικανότητα του υλικού να απομακρύνει πλήρως το Cr(VI) από φυσικά νερά σε συνθήκες συνεχούς ροής απεικονίζεται στο διάγραμμα του Σχήματος 6, όπου παρουσιάζονται οι καμπύλες διέλευσης μικροστήλης (breakthrough curves of rapid small scale column tests) με πληρωτικό υλικό Sn6O4(OH)4) που χρησιμοποιήθηκε για την προσρόφηση Cr(VI) αρχικής συγκέντρωσης C0= 100 μg Cr(VI) /L σε πρότυπο νερό NSF, χρόνο επαφής 2 min, μέγεθος κόκκων 0,25-0,5 mm και θερμοκρασία 20±1°C, σε διαφορετικές τιμές pH. Στα πειράματα αυτά χρησιμοποιήθηκε νερό κατά το πρότυπο NSF, επειδή η σύστασή του προσομοιάζει σε μεγάλο βαθμό με αυτήν των φυσικών νερών, καθώς εμπεριέχει όλες τις παραμέτρους που παρεμποδίζουν την προσρόφηση του χρωμίου. Συγκεκριμένα, περιέχει 89 mg/L Na<+>, 40 mg/L Ca<2+>, 12.7 mg/L Mg<2+>, 183 mg/L HCO3<'>, 50 mg/L SΟ4<2->, 71 mg/L Cl-, 2 mg/L N-NO3-, 1 mg/L F, 0,04 mg/L Ρ-ΡΟ4<3'>και 20 mg/L SiΟ2.
Διαπιστώνεται ότι το Sn6Ο4(ΟH)4μπορεί να πετύχει υπολειμματικές συγκεντρώσεις μικρότερες από 1 μg/L, ενώ η απόδοσή του αυξάνεται με την αύξηση της τιμής pH στην περιοχή 7-8, όπου απαντούν τα πόσιμα νερά που περιέχουν Cr(VI). Συγκεκριμένα, η προσροφητική ικανότητα του Sn6Ο4(ΟH)4για υπολειμματική συγκέντρωση Cr(VI) 10 μg/L σε pH προσρόφησης 7,2 υπολογίζεται στα 4,8 mg Cr(VI)/gυλικού, ενώ σε pH προσρόφησης 7,7 η τιμή αυτή φτάνει τα 6 mg Cr(VI)/gυλικού. To γεγονός αυτό καθιστά τη χρήση του Sn6Ο4(ΟH)4για την απομάκρυνση του Cr(VI) από το πόσιμο νερό ιδιαίτερα ελκυστική, καθώς δεν θα απαιτείται ρύθμιση του pH. Επισημαίνεται ότι η τιμή pH των νερών που περιέχουν Cr(VI) κυμαίνεται μεταξύ 7,5 και 8 σε ποσοστό μεγαλύτερο από 95% εξαιτίας της επαφής τους με υπερβασικά πετρώματα, όπως αναφέρεται στη δημοσίευση Ε. Kaprara et al., J. Hazard. Mater., 281 (2015) 2.
Παράδειγμα 1 εφαρμογής της μεθόδου
Διάλυμα 25 g/L SnCl2τροφοδοτείται με παροχή Q=1m<3>/h στον αντιδραστήρα (1) πλήρους ανάμιξης όγκου 1 m<3>. To pH της αντίδρασης ρυθμίζεται στο 2±0,1 με προσθήκη διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 30 % κ.β. Αντίστοιχη ρύθμιση της τιμής pH γίνεται και στον άντιδραστήρα (2), όγκου επίσης 1 m<3>. Το προϊόν από την έξοδο του αντιδραστήρα (2) οδηγείται στο δοχείο πάχυνσης όπου διατηρείται υπό ήπια ανάδευση για 24 h, αφυδατώνεται μηχανικά π.χ. με φυγόκεντρο ή φιλτρόπρεσσα, μορφοποιείται σε μέγεθος 100-2000 μm και ξηραίνεται στους 80-100 °C. Το υλικό που προκύπτει έχει τη δομή του Sn6O4(OH)4(Σχήμα 3). Η εφαρμογή του σε μικροστήλη προσρόφησης με χρόνο επαφής 2 λεπτά δίνει προσροφητική ικανότητα 6 mg Cr(VI) ανά gυλικού σε πρότυπο νερό NSF pH 7,7, για υπολειμματική συγκέντρωση Cr(VI) 10 μg/L.
Παράδειγμα 2 εφαρμογής της μεθόδου
Διάλυμα 50 g/L SnCI2τροφοδοτείται με παροχή Q=1m<3>/h στον αντιδραστήρα (1) πλήρους ανάμιξης όγκου 1 m<3>. To pH της αντίδρασης ρυθμίζεται στο 4±0,1 με προσθήκη διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 30 % κ.β. Αντίστοιχη ρύθμιση της τιμής pH γίνεται και στον αντιδραστήρα (2), όγκου επίσης 1 m<3>. Το προϊόν από την έξοδο του αντιδραστήρα (2) οδηγείται στο δοχείο πάχυνσης όπου διατηρείται υπό ήπια ανάδευση για 24 h, αφυδατώνεται μηχανικά π.χ. με φυγόκεντρο ή φιλτρόπρεσσα, μορφοποιείται σε μέγεθος 100-2000 pm και ξηραίνεται στους 40 °C. Το υλικό που προκύπτει έχει τη δομή του SnO (Σχήμα 4).
Παράδειγμα 3 εφαρμογής της μεθόδου
Διάλυμα 20 g/L SnSΟ4τροφοδοτείται με παροχή Q=20 m<3>/h στον αντιδραστήρα (1) πλήρους ανάμιξης όγκου 10 m<3>. To pH της αντίδρασης ρυθμίζεται στο 3+0,1 με προσθήκη διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 30 % κ.β. Αντίστοιχη ρύθμιση του pH γίνεται και στον αντιδραστήρα (2), όγκου επίσης 10 m<3>. Το προϊόν από την έξοδο του αντιδραστήρα (2) οδηγείται στο δοχείο πάχυνσης όπου διατηρείται υπό ήπια ανάδευση για 24 h, αφυδατώνεται μηχανικά π.χ. με φυγόκεντρο ή φιλτρόπρεσσα, μορφοποιείται σε μέγεθος 100-2000 μm και ξηραίνεται στους 80-100 °C. Το υλικό που προκύπτει έχει τη δομή του Sn6O4(ΟΗ)4.
Παράδειγμα 4 εφαρμογής της μεθόδου
Διάλυμα 20 g/L SnSO4τροφοδοτείται με παροχή Q=20 m<3>/h στον αντιδραστήρα (1) πλήρους ανάμιξης όγκου 10 m<3>. To pH της αντίδρασης ρυθμίζεται στο 10±0,1 με προσθήκη διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 30 % κ.β. Αντίστοιχη ρύθμιση του pH γίνεται και στον αντιδραστήρα (2), όγκου επίσης 10 m<3>. Το προϊόν από την έξοδο του αντιδραστήρα (2) οδηγείται στο δοχείο πάχυνσης όπου διατηρείται υπό ήπια ανάδευση για 24 h, αφυδατώνεται μηχανικά π.χ. με φυγόκεντρο ή φιλτρόπρεσσα, μορφοποιείται σε μέγεθος 100-2000 μm και ξηραίνεται στους 40-100 °C. Το υλικό που προκύπτει αποτελείται από υδροξυ-οξείδιο του δισθενούς κασσιτέρου (Sn6O4(OH)4), ως τη κύρια φάση στη δομή του, με μία μικρή συμμετοχή οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου (SnO) (Σχήμα 5).
Η μέθοδος σύνθεσης υδροξυ/οξειδίου του δισθενούς κασσιτέρου επιτρέπει την παραγωγή του σε μορφή κόκκων, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πληρωτικό υλικό σε κλίνη προσρόφησης, που είναι ο μοναδικός τρόπος εφαρμογής των προσροφητικών υλικών σε πλήρη κλίμακα. Η παραγωγή του υλικού σε αντιδραστήρα συνεχούς ροής επιτρέπει τον έλεγχο των παραμέτρων σύνθεσης με ακρίβεια, γεγονός που επιτρέπει τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του προσροφητικού, ενώ οι ήπιες συνθήκες σύνθεσης επιτρέπουν την υψηλή παραγωγικότητα με χαμηλό κόστος παραγωγής με αποτέλεσμα αντίστοιχα χαμηλό κόστος επεξεργασίας του νερού. Επιπλέον, ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων σύνθεσης αποτρέπει τη δημιουργία αποβλήτων επικίνδυνων για το περιβάλλον.
Το προσροφητικό υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση του Cr(VI) από ένα νερό που προορίζεται για πόσιμο, καθώς είναι ακίνδυνο για τη δημόσια υγεία και δεν δημιουργεί παραπροϊόντα που υποβαθμίζουν την ποιότητα του νερού. Προορίζεται για εφαρμογή σε μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού για οικιακή, αστική και βιομηχανική χρήση.
Claims (4)
1. Μέθοδος που χαρακτηρίζεται από τη σύνθεση υδροξυ/οξειδίου δισθενούς κασσιτέρου [SnxOy(OH)z], όπου 1≤x≤6, 0≤y≤4 και 0≤z≤4, εκτελείται σε αντιδραστήρα συνεχούς ροής δύο σταδίων και πραγματοποιείται με τα ακόλουθα βήματα:
ϊ) Στον αντιδραστήρα (1) προστίθεται SnSO4ή SnCl2ή Sn(NO3)2ως πηγή Sn(ll) σε συγκέντρωση 1-100 g/L. Γ ια την εκτέλεση της αντίδρασης η τιμή του pH ρυθμίζεται στην περιοχή 2-12 με προσθήκη ενός ή συνδυασμού περισσοτέρων του ενός εκ των αλκαλικών αντιδραστηρίων NaOH, NaHCO3, Na2CO3, KOH, KHCO3, K2CO3(Ca(OH)2.
ii) Στην συνέχεια η αντίδραση ολοκληρώνεται στο αντιδραστήρα (2). Η τιμή του pH στον αντιδραστήρα (2) ρυθμίζεται και πάλι στην περιοχή 2-12 με προσθήκη ενός ή συνδυασμού περισσοτέρων του ενός εκ των αλκαλικών αντιδραστηρίων NaOH, NaHCO3, Na2CO3)KOH, KHCO3, K2CO3, Ca(OH)2.
Ο χρόνος παραμονής-αντίδρασης είναι τουλάχιστον 30 min σε κάθε έναν εκ των δύο αντιδραστήρων.
iii) Ακολούθως το προϊόν εξερχόμενο από τον αντιδραστήρα (2) εισέρχεται στη δεξαμενή πάχυνσης (3), όπου με ήπια ανάδευση για διάστημα 1-48 h, επιτυγχάνεται η σταθεροποίηση της νανο-κρυσταλλικής γεωμετρίας του υλικού, ακολουθεί μηχανική αφυδάτωση (4), μορφοποίηση σε κόκκους μεγέθους κατά προτίμηση 100-2000 μm (5) και ξήρανση στους 40-100 °C (6).
2. Μέθοδος σύνθεσης υδροξυ/οξειδίου δισθενούς κασσιτέρου σύμφωνα με την αξίωση 1, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι η βέλτιστη εφαρμογή της μεθόδου γίνεται όταν η τιμή του pH της αντίδρασης είναι 3±1.
3. Προσροφητικό υλικό το οποίο παράγεται σύμφωνα με τη μέθοδο των αξιώσεων 1 και 2.
4. Χρήση του προσροφητικού υλικού, το οποίο παράγεται σύμφωνα με τη μέθοδο των αξιώσεων 1 και 2, σε κλίνη προσρόφησης ή σε διασπορά υπό μορφή σκόνης για την απομάκρυνση από νερό του εξασθενούς χρωμίου, καθώς επίσης και άλλων οξειδωτικών ιόντων όπως είναι τα βρωμικά, χλωρικά και υπερχλωρικά ιόντα.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GR20150100548A GR1008962B (el) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο |
PCT/GR2016/000070 WO2017109521A1 (en) | 2015-12-21 | 2016-12-21 | A method for the synthesis of a bivalent tin oxy-hydroxide adsorbent for the removal of hexavalent chromium from water, particularly drinking water, the adsorbent and its use |
EP16834237.6A EP3393652A1 (en) | 2015-12-21 | 2016-12-21 | A method for the synthesis of a bivalent tin oxy-hydroxide adsorbent for the removal of hexavalent chromium from water, particularly drinking water, the adsorbent and its use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GR20150100548A GR1008962B (el) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
GR1008962B true GR1008962B (el) | 2017-02-22 |
Family
ID=56119701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
GR20150100548A GR1008962B (el) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3393652A1 (el) |
GR (1) | GR1008962B (el) |
WO (1) | WO2017109521A1 (el) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114054014A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-18 | 重庆第二师范学院 | 一种新型光催化剂、新型光催化剂的制备方法及其应用 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111836682A (zh) * | 2017-12-06 | 2020-10-27 | Ddp特种电子材料美国公司 | 聚合物珠粒 |
US20200339443A1 (en) * | 2017-12-06 | 2020-10-29 | DDP Specialty Electronic Materials US, Inc. | Treatment of water |
US11369944B2 (en) | 2018-10-23 | 2022-06-28 | Ut-Battelle, Llc | Organic polymer compositions for removal of oxoanions from aqueous solutions |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5415848A (en) * | 1993-06-24 | 1995-05-16 | General Electric Company | Method for removal of hexavalent chromium from a solution |
EP2578535A2 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | Dow Global Technologies LLC | Process for making SNO |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103949211A (zh) | 2014-04-03 | 2014-07-30 | 安庆师范学院 | 一种利用稻壳灰生产吸附剂的方法及其应用 |
CN103910437B (zh) | 2014-04-18 | 2015-07-15 | 湖南大学 | 去除水体中重金属离子的方法 |
CN104190372B (zh) | 2014-08-28 | 2016-06-22 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种地下水铬污染原位渗透反应墙修复材料及应用 |
-
2015
- 2015-12-21 GR GR20150100548A patent/GR1008962B/el active IP Right Grant
-
2016
- 2016-12-21 EP EP16834237.6A patent/EP3393652A1/en not_active Withdrawn
- 2016-12-21 WO PCT/GR2016/000070 patent/WO2017109521A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5415848A (en) * | 1993-06-24 | 1995-05-16 | General Electric Company | Method for removal of hexavalent chromium from a solution |
EP2578535A2 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | Dow Global Technologies LLC | Process for making SNO |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
F. PINAKIDOU ET AL: "Metal (Hydr)oxides for the removal of Cr(VI) from drinking water: a XAFS study", XXXI PANHELLENIC CONFERENCE ON SOLID STATE PHYSICS AND MATERIALS SCIENCE ,BOOK OF ABSTRACTS,20-23 SEPTEMBER 2015, 20 September 2015 (2015-09-20), Thessaloniki, Greece, pages 32 - 33, XP055308620, Retrieved from the Internet <URL:http://ikee.lib.auth.gr/record/275282/files/%CE%A3%2075Metal%20%28Hydr%29oxides%20for%20the%20removal%20of%20Cr%28VI%29%20from%20drinking%20water%20a%20XAFS%20study.pdf?version=1> [retrieved on 20161007] * |
KAMAL KUMAR ET AL: "Home Search Collections Journals About Contact us My IOPscience Highly stable sub-5 nm Sn 6 O 4 (OH) 4 nanocrystals with ultrahigh activity as advanced photocatalytic materials for photodegradation of methyl orange", NANOTECHNOLOGY, 28 February 2014 (2014-02-28), pages 135702 - 10, XP055309210, Retrieved from the Internet <URL:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/25/13/135702/pdf> [retrieved on 20161007] * |
LIANG YING ET AL: "Synthesis and characterization of SnO with controlled flowerlike microstructures", MATERIALS LETTERS, vol. 108, 11 July 2013 (2013-07-11), pages 235 - 238, XP028697741, ISSN: 0167-577X, DOI: 10.1016/J.MATLET.2013.07.016 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114054014A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-18 | 重庆第二师范学院 | 一种新型光催化剂、新型光催化剂的制备方法及其应用 |
CN114054014B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-06-13 | 重庆第二师范学院 | 一种新型光催化剂、新型光催化剂的制备方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017109521A1 (en) | 2017-06-29 |
EP3393652A1 (en) | 2018-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Patil et al. | A review of technologies for manganese removal from wastewaters | |
Nidheesh et al. | Arsenic removal by electrocoagulation process: Recent trends and removal mechanism | |
Singh et al. | Arsenic contamination, consequences and remediation techniques: a review | |
Renu et al. | Removal of heavy metals from wastewater using modified agricultural adsorbents | |
Ji et al. | Effective adsorption of Cr (VI) on mesoporous Fe-functionalized Akadama clay: optimization, selectivity, and mechanism | |
Song et al. | Investigation of influencing factors and mechanism of antimony and arsenic removal by electrocoagulation using Fe–Al electrodes | |
Ahmad et al. | Arsenic remediation of drinking water: an overview | |
Rani et al. | Green synthesis, kinetics and photoactivity of novel nickel oxide-decorated zinc hexacyanocobaltate catalyst for efficient removal of toxic Cr (VI) | |
Laipan et al. | Calcined Mg/Al-LDH for acidic wastewater treatment: Simultaneous neutralization and contaminant removal | |
Li et al. | Treatment technologies for selenium contaminated water: A critical review | |
GR1008962B (el) | Μεθοδος συνθεσης υδροξυ/οξειδιου δισθενους κασσιτερου για την απομακρυνση εξασθενους χρωμιου απο το ποσιμο νερο | |
Víctor-Ortega et al. | Ion exchange as an efficient pretreatment system for reduction of membrane fouling in the purification of model OMW | |
US10759680B2 (en) | Preferential removal of hexavalent chromium from contaminated water | |
WO2010150273A1 (en) | A method and device for purification of arsenic contaminated water | |
Lichtfouse et al. | Technologies to remove selenium from water and wastewater | |
Kaprara et al. | Cu-Zn powders as potential Cr (VI) adsorbents for drinking water | |
Zhang et al. | Pilot-scale field study for vanadium removal from mining-influenced waters using an iron-based sorbent | |
Itankar et al. | Assessing physicochemical technologies for removing hexavalent chromium from contaminated waters—An overview and future research directions | |
JP5915834B2 (ja) | 浄化処理材の製造方法 | |
JP5336932B2 (ja) | 水質浄化材料、水質浄化方法、リン酸肥料前駆体及びリン酸肥料前駆体の製造方法 | |
Huangfu et al. | Highly inhibited transport of dissolved thallium (I) in manganese oxide-coated sand: Chemical condition effects and retention mechanisms | |
Zouboulis et al. | Removal of toxic materials from aqueous streams | |
Gaikwad | Review and research needs of active treatment of acid mine drainage by ion exchange. | |
Simeonidis et al. | Nanoparticles for heavy metal removal from drinking water | |
Kaprara et al. | Evaluation of current treatment technologies for Cr (VI) removal from water sources at sub-ppb levels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PG | Patent granted |
Effective date: 20170410 |