Elektrochemické odstraňování chromu ze znečištěných vod

Petra BUREŠOVÁ

Master's thesis

Electrochemical removal of chromium from contaminated water

Abstract:

Předložená diplomová práce se zabývá elektrochemickým odstraňováním chromu ze znečištěných vod pomocí elektrokoagulace. Chrom se ve vodách může vyskytovat ve dvou formách, kdy šestimocná forma je toxičtější než jeho trojmocná. Nejen, že je toxická pro vodní organismy, ale dostává se i do potravních řetězců a je zařazená mezi prokázaný lidský karcinogen. Do složek životního prostředí se dostává hlavně vypouštěním průmyslových odpadních vod z odvětví používající chrom. Elektrokoagulace je metoda, která využívá elektrolytického rozpouštění elektrod a tím se vytvářejí hydroxidické částice v roztoku. Obětované anody se průchodem proudu elektrochemicky korodují a vytvářejí příslušný kationt a současně se u katody uvolňuje vodík a hydroxidické anionty (OH-). Jako koagulační činidla slouží vzniklé iontové páry ze vzniklých hydroxidů. Následuje destabilizace znečišťujících látek v roztoku a jejich agregace, což vede ke vzniku sedimentujících vloček. První experimenty byly provedeny v laboratoři na modelových roztocích s využitím dichromanu draselného. V rámci provedených experimentů byly testovány technické a procesní parametry, za účelem celkové optimalizace. Mezi procesní testované parametry patří proudová hustota, průtok, vstupní koncentrace toxického kovu a množství nadávkovaného koagulačního činidla. Testován byl i přídavek flokulantu SUPERFLOC A 120 ke zvýšení účinnosti procesu, vytvořením kompaktnějšího kalu. Další experimenty byly provedeny na reálně znečištěných vodách pocházející z průmyslu produkující chromové odpadní vody. Elektrochemická přeměna šestimocného chromu na trojmocnou formu byla sledována pomocí UV/VIS spektrometrie. Experimenty byly prováděné v kontinuálním uspořádání se dvěma druhy elektrod vyrobených z kovových materiálů, hliníkové a ocelové.

Abstract:

Presented diploma thesis deals with electrochemical removal of chromium from polluted water by means of electrocoagulation. Chromium can occur in two forms in water where hexavalent form is more toxic than its trivalent form. It is toxic not only to aquatic organisms, it gets into food chains and it is classified as a proven human carcinogen. The main ways of release to the environment are based on discharge of industrial waste water from the chromium industry. Electrocoagulation is a method that utilizes electrolytic dissolution of the electrodes to form hydroxide particles in solution. The sacrificial anodes are being electrochemically oxidized via applied electric current to form relevant cations released from anode and simultaneously form the hydrogen and hydroxide anions (OH-) at the cathode. The resulting ionic pairs of the resulting hydroxides act as coagulants. Destabilization of the pollutants follows the formation of ionic pairs and causes their aggregation, which leads to the formation of sedimentary flocs. The first experiments were performed in the laboratory on model solutions using potassium dichromate. Within the experiments performed, the technical and process parameters were tested for overall optimization. Tested process parameters current density, flow rate, toxic metal initial concentration, and amount of coagulation dosed. The addition of flocculant SUPERFLOC A 120 was tested to increase process efficiency by creating a more compact sludge. Further experiments were carried out on industrially polluted waters originating from the chromium industry. Electrochemical conversion of hexavalent chromium to trivalent form was monitored by UV/VIS spectrometry. The experiments were carried out in continuous arrangement with two types of electrodes made of metallic materials, aluminum and steel.

Keywords

Voda, toxické kovy, chrom, průmyslová odpadní voda, metody odstranění těžkých kovů, elektrokoagulace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 9. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Krystyník, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Waste Management