Waar komt chroom vandaan?
Chroom, dat gelijkmatig verdeeld is in de aardkorst, wordt verkregen uit chromiet-ertsen, een mineraal van ijzerchroomoxide (FeCr₂O₄). Het zeswaardig chroom (Cr˅ˡ⁺) is zeer giftig en heeft zowel mutagene als carcinogene effecten, in tegenstelling tot het driewaardig elementair chroom (Crˡˡˡ⁺), dat een essentiële voedingsstof is.
Figuur 1: Chroomerts
Chroom wordt al jaren op grote schaal gebruikt in diverse industriële processen als corrosieremmer, pigment en kleurbevestigingsmiddel. (Bijvoorbeeld in koeltorens, bij galvanisatie en in de textielindustrie). Het gebruik van chroomhoudende verbindingen neemt in de praktijk drastisch af vanwege de zorg voor de gezondheid en het milieu. Het grondwater van verontreinigde gebieden kan nog steeds concentraties vertonen die boven de richtlijn van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) van 50 µg/l als totaal chroom liggen.
Het Pourbaix- of potentiaal/pH-diagram in figuur 2 van chroom toont de chroomspeciatie in het water. Het gebied tussen de oranje stippellijnen geeft de stabiliteitszone van het water weer. Figuur 1 laat zien dat de chroomspeciatie in water wordt gedomineerd door chromaat (CrO₄²¯), dichromaat (Cr₂O₇²¯) en het driewaardige elementaire chroom (Cr³⁺). Chromaat (CrO₄²¯) en dichromaat (Cr₂O₇²¯) zijn oxyanionen van het zeswaardige chromaat (Cr˅ˡ⁺).
Figuur 2: De Pourbaix of potentiaal/pH-diagram van chroomsoorten
Hoe wordt chroom uit het water verwijderd?
Wanneer chroom aanwezig is als anionische complexen zoals chromaat (e-berg7) of dichromaat (Cr₂O₇²¯), kan een sterke base anion (SBA) hars, zoals Resinex™ A-4, worden gebruikt met een vergelijkbare efficiëntie als een chelaathars. De quaternaire-amino groep van Resinex™ A-4 vertoont een zeer hoge affiniteit voor chromaat- en dichromaat-ionen. De harsen kunnen niet geregenereerd worden. Het verwijderingsmechanisme wordt beschreven door de reactie hieronder:
3 R-N+(CH₃)₃ Cl- + CrO₄²¯ → 2 [R-N+(CH₃)₃] CrO₄²- + 2 Cl¯
3 R-N+(CH₃)₃ Cl- + Cr₂O₇²¯ → 2 [R-N+(CH₃)₃] Cr₂O₇²+ 2 Cl¯
Bij een inlaatconcentratie van minder dan 200mg/l zal de werkingscapaciteit van Resinex™ A-4 naar verwachting +/- 12 g zijn, uitgedrukt in Cr per liter hars (+/-12 kg/m³).
Aanbevolen werkomstandigheden voor chroomverwijdering
Eén AquaFlow™ kan gebruikt worden voor het verwijderen van chroom bij een oppervlakkige contacttijd van minimaal zes minuten, maar meestal worden er twee AquaFlow™ in serie gebruikt met een typische stroomsnelheid per vat van 10-30 bedvolumes per uur (BV/h).
Hoe ontwerp je een chroomverwijderingssysteem?
Ga uit van een verontreinigd grondwater met 0,5 mg/l als Cr of Chromaat (Cr˅ˡ⁺) dat gezuiverd moet worden met de volgende eigenschappen:
- Gemiddeld debiet van 30m³/h
- Continue werking 24/24 -7/7
- Chroomconcentraties van 0,5mg/l = 0,5g/m³.
- Jaarlijks met chroom verontreinigd grondwater 30m³/h x 8600hpa = 258.000m³
- De jaarlijkse chroombelasting: 0,5g/m³ x 258.000m³ = 129.000g = 129kg chroom
Dit geeft bij een gemiddelde belasting van 12 kg Cr/m³ Resinex™ A-4 een verbruik van ongeveer 11m³ Resinex™ A-4 per jaar. Een AquaFlow™ kan dan gekozen worden uit ons industriële mobiele filterassortiment om de gewenste uitwisselingsfrequentie te verkrijgen.
Het is altijd aan te raden om contact op te nemen met onze technische expert voor de dimensionering van een systeem voor het verwijderen van zware metalen, aangezien andere metalen kunnen interfereren in het geschatte verbruik.