Tài liệu‎ > ‎

Phụ liệu thuộc da

Vật liệu

Crom thuộc da thải được cung cấp bởi một ngành công nghiệp da từ thành phố Franca, Sa ~ o Paulo nhà nước, Đông Nam Brazil, mà là một da lớn và trung tâm sản xuất giày trong nước. Bùn được thu được bằng cách kết tủa các giải pháp thuộc da với Ca (OH). Mẫu để nghiên cứu trình bày ở đây đã được sấy khô trong lò phòng thí nghiệm, ở 105 8C, từ chất liệu như-nhận được, cho đến khi đạt được trọng lượng không đổi. Sau đó, các nguyên liệu khô đã được đặc trưng.

Trong các thử nghiệm sơ bộ ứng dụng như một sắc tố, một nguyên liệu để nấu minh bạch monoporous thương mại (FMTM) cũng được sử dụng. Các nguyên liệu để nấu được cung cấp bởi Johnson Matthey Gạch Công nghiệp (Mogi Guac ¸ u ', Brazil).

- Phương pháp

Mô tả và thử nghiệm các chất thải chromiumtannery theo bốn bước: (a) một đặc tính ban đầu của chất thải crôm, kết quả là các tài liệu có tên là (Cr NLAV), (b) khai thác các muối có trong chất thải crôm, kết quả là tài liệu gọi là (Cr LAV), (​​c) nghiên cứu quá trình oxy hóa của các ion crom (Cr LAV / T, 8C, t, h) và (d) thực hiện kiểm tra sơ bộ công nghệ. Các bước thực nghiệm

chi tiết dưới đây.

- Đặc tính ban đầu của chất thải crôm (Cr NLAV)

Mẫu đại diện của các chất thải thuộc da crom đã được sấy khô trong không khí trong vòng 1 tuần, và trộn đều để đạt được sự đồng nhất. Các đặc tính ban đầu đã được thực hiện sử dụng các kỹ thuật sau đây:

Huỳnh quang tia X (Philips TW1480), để xác định thành phần hóa học của bùn và các nguyên liệu để nấu.

Tổng hàm lượng carbon hữu cơ (TOC), tại 1400 8C, trong khí heli, sử dụng một phân tích LECOCNS. Các mẫu đã được điều trị trước đó với axit clohydric (10%) để loại bỏ cacbonat và sulfat hòa tan.

Khác biệt quét nhiệt lượng (DSC) và thermogravi-metry (TG) đã được sử dụng để nghiên cứu cả những thay đổi về chất lượng và số lượng của chất thải khi nóng [17]. các

thử nghiệm đã được thực hiện fromroomtemperature tới 1200 8C, dưới một ml / phút dòng 100 không khí như khí thanh lọc, với một tỷ lệ nhiệt của 10 8C/min, trong một đồng thời TG / DSC thiết bị hỗ trợ kỹ thuật, mô hình STA 409, với alpha-nhôm như tài liệu tham khảo.

Nhiễu xạ tia X (XRD), trong một Philips X'Pert MPD các dụng cụ lý, sử dụng bức xạ Cu Ka, ở 40 kV và 40 mA, với tốc độ quét 18 (2u) mỗi giây, 1-908 (2u) , để xác định các nội dung giai đoạn tinh thể của chất thải. Các mẫu sau đây được phân tích: crom thuộc da thải, như đón nhận (Cr NLAV) và sau khi bắn vào 550, 1000, và 1100 8C, trong 1 giờ; crôm chất thải sau khi rửa (Cr LAV); crôm chất thải sau khi rửa và bắn (Cr LAV/700 8C, 1 tiếng); muối của crom chất thải; thương mại Cr O sắc tố và các nguyên liệu để nấu monoporous minh bạch.

Khi làm việc với một loại vật liệu crôm phong phú, nó là rất quan trọng để xác định số tiền của các ion crom hóa trị ở một số bang của họ. Đặc biệt, nó là rất quan trọng để phát hiện sự hiện diện của Cr (VI) các ion trong chất thải của ngành công nghiệp da, vì chúng có khả năng hòa tan cao trong nước và có tác hại đối với sức khỏe con người. Vì vậy, sau khi các đặc tính ban đầu của chất thải, và để xác định số tiền của Cr (VI) hiện tại, các mẫu đã được gửi đến Diphenylcarbazide đo màu thử nghiệm, được thực hiện bởi hai phương pháp khác nhau: (a) kiểm tra chất lượng, và (b ) kiểm tra định lượng.

a) Phương pháp thử: hai mẫu (khoảng 5 g) của crom chất thải được thu thập, một từ chất liệu như-nhận được (Cr NLAV), và một người khác sau khi bắn vào năm 1000 8C / 1 giờ. Các mẫu được trộn với 200 ml dung dịch HCl đậm đặc (2 N) trong một máy khuấy từ trong 2 giờ. Để so sánh, một mẫu chỉ chứa các axit và nước distillated cũng đã được thử nghiệm. Sau thời hạn đó, màu sắc của chất lỏng nổi đã được quan sát. Sự hiện diện của Cr (VI) được tiết lộ với việc bổ sung 2 ml dung dịch chỉ số diphenylcarbazide. Hexavalent chromium phản ứng với 1,5-diphenyl-carbohydrazide (s-diphenylcarbazide) trong một môi trường axit để tạo ra một màu sắc đỏ-tím. Cường độ của màu sắc được hình thành là tỷ lệ thuận với nồng độ crom hóa trị sáu [16,22].

b) Cùng một loại mẫu đã được sử dụng để xác định sự hiện diện của Cr (VI) với sự giúp đỡ của một phương pháp trắc quang, dựa theo chuẩn ASTM D1687-02-2007 [23], cho Cr (VI) nồng độ từ 0,01 đến 0,5 mg / L. Một HACH quang phổ mô hình DR2010, với dải hấp thụ ở 540 nm, đã được sử dụng. Phương pháp kiểm tra này bao gồm việc xác định giải thể crom hóa trị sáu ở vùng biển. Tuy nhiên, nó đã được sử dụng thành công với lọc và thải nước. Cho hòa tan của chất thải crôm, một mẫu (2 g) fromthe vật liệu không rửa sạch (Cr NLAV) đã bị tấn công bằng axit nitric đậm đặc (3 ml), sau đó nó được đặt trong một bình định mức (100 ml) và nộp cho Colori-mét phương pháp thử nghiệm.

- Crom chất thải khai thác muối (Cr LAV)

Vì mục đích chính của nghiên cứu báo cáo ở đây là để xem xét các chất thải thuộc da được sử dụng trong gốm sứ, chế biến vật liệu, đặc biệt đối với các chất màu gốm tráng men, sự hiện diện của muối hòa tan cần được xem xét một cách cẩn thận. Sự hiện diện của clorua, sunfat và cacbonat trong chất thải có thể tạo ra các khuyết tật trên bề mặt men trong quá trình sa thải, vì phân ly của họ và loại bỏ sau đó thông qua các bề mặt men. Một vấn đề khác liên quan đến phân ly như vậy là thiệt hại tiềm năng các sản phẩm của nó có thể gây ra cho các lò nung ở nhiệt độ cao, vì chúng có thể tấn công hóa học các lớp lót chịu lửa của lò.

Do đó, chất thải crôm phải được rửa sạch để thực hiện việc loại bỏ các muối. Điều này đã được thực hiện thêm 100 g mẫu khô đến 1,4 lít nước cất. Các mẫu sau đó rung động bởi kích động luân phiên trong 6 giờ, ở nhiệt độ phòng, sau những gì các mẫu là chân không lọc trong bộ lọc giấy. Vật liệu giữ lại được rửa sạch bằng nước cất cho đến khi kiểm tra chất lượng không cho thấy sự hiện diện của clorua và sulfat trong nước chiết xuất, những gì đã được xác định bởi đơn giản so màu phân tích kiểm tra sử dụng nitrat bạc và bari clorua tương ứng.

Sự hiện diện của crom hóa trị sáu, Cr (VI), được xác định bằng phương pháp so màu chất lượng diphenylcarbazide. Mặt khác, do tình trạng phòng thí nghiệm, phân tích định lượng của giải pháp lọc được thực hiện bởi kỹ thuật không bình thường của điện di mao mạch.

 

ep-da

Các phân tan trong nước đã được xác định, đối với mỗi lít, như A, B, C, D, và E. Các giải pháp khai thác Aidentifies giải pháp ban đầu sau khi kích động luân phiên trong 6 giờ, trong khi giải pháp B, C, D, và E là những sau đó lọc các giải pháp chiết xuất nước. Các đặc tính của nước rửa được nhận ra chất lượng và sau đó, xác định số lượng của các ion quan trọng (Cl?, SO? 2, Na +, Cr3 +, Cr6 +) được thực hiện bởi điện di mao mạch. Sau khi lọc, các mẫu chất thải được sấy khô ở 110 8C trong 24 giờ và được xác định là Cr LAV.

Điện di mao mạch: điện là sự tách biệt của phân tử tích điện dựa trên di cư khác biệt trong một điện trường. Khái niệm ban đầu được phát triển bởi Tiselius mà ông nhận được giải Nobel năm 1948. Sau đó, điện di mao mạch (CE) được giới thiệu bởi Jorgenson và Lukacs [25], và khác với kỹ thuật Tiselius gốc cho sự ra đời của một chất điện phân chứa đầy mao mạch.

CE bao gồm một số đặc điểm khá thích hợp để phân tích đồng thời của các ion nhỏ như hiệu quả cao và giải quyết các sức mạnh, tốc độ, đầy đủ tự động hóa, công suất đỉnh cao ấn tượng, thời gian phân tích ngắn và một loạt các tiêm dựa trên chương trình trước sự tập trung và chế độ phát hiện [26,27].

Các đặc tính của các giải pháp nước rò rỉ chất thải thuộc da bằng điện di mao mạch, được thực hiện trong một Beckman cụ thiết bị mô hình HP3D CE (Agilent Technologies), được trang bị một máy dò UV lọc Carrousel, hợp nhất-silica mao mạch (ø tổng chiều dài = 75mm, 48,5 cm, và 200-300 nm phát hiện), với các mẫu tiêm ở áp suất 50 bar cho 9 giây, dưới nhiệt độ mao dẫn của 25-30 8C.

 

- Quá trình oxy hóa của các ion crôm

Bên cạnh sự hiện diện của một số muối vô cơ, việc sử dụng crôm chất thải như một chất màu gốm làm tăng mối quan tâm khác: ông hiện diện của các thành phần hữu cơ, về cơ bản cội nguồn từ phế liệu của con vật nhỏ của da và lông cơ thể [4]. Một loại vật liệu phù hợp sẽ được sử dụng như một chất màu gốm nên trình bày rất nhỏ (nếu có) số lượng của các chất hữu cơ. Vì vậy, để đạt được dùng trong công nghiệp chất thải, nó phải trải qua một cuộc điều trị nhiệt ở nhiệt độ đủ cao để loại bỏ tất cả các nội dung hữu cơ (> 550 8C). Tuy nhiên, phần trình bày của các ion crôm phí thấp hơn nhiệt độ cao có thể dẫn đến tăng hàm lượng Cr phí cao hơn, đặc biệt là nhiều crom hóa trị sáu không mong muốn.

Thứ nhất, kiểm tra đã được tiến hành bắn mẫu chất thải crôm trong trạng thái không rửa sạch (Cr NLAV) tại 550, 1000, và 1100 8C mỗi 1 giờ, cũng như trong các sau khi nhà nước (Cr LAV) rửa tại 700 8C và 1150 8C. Nhiệt độ của 700 8C (hoàn thành

loại bỏ các chất hữu cơ), và 1150 8C (nhiệt độ đốt điển hình của gạch men công nghiệp) đã được nghiên cứu liên quan đến sự hiện diện của Cr (VI) 1, 3, và 6 giờ, trong một phòng thí nghiệm lò bị bóp nghẹt.

Trong các mẫu đó, kỹ thuật được sử dụng để xác định Cr (VI) trong nước của chiết xuất sau khi lọc / rửa chân là điện di mao mạch. Trọng lượng mẫu Asmall là cần thiết để chạy thử nghiệm (0,2-0,5 g), vì vậy chưa thể tích của các giải pháp rửa cuối cùng có thể đạt được. Ban đầu, 50 ml nước distillated đã được thêm vào mẫu rắn. Sau 1 giờ kích động trong máy khuấy từ, tài liệu đã được lọc, và vật liệu giữ lại được rửa sạch bằng nước distillated cho đến khi loại bỏ hoàn toàn Cr hòa tan (VI), những gì đã được xác nhận với các thử nghiệm đo màu diphenylcarbazide.

Để điều tra các đặc điểm hình thái của các mẫu rửa sạch, vật liệu đã được quan sát trong một kính hiển vi điện tử quét (Philips XL30 cụ với một X-quang phân tích năng lượng phân tán coupled (EDS)). Các mẫu phân tích là LAV liệu Cr, sau khi bắn vào 700 8C, trong 2 giờ.

- Thử nghiệm công nghệ sơ bộ

Hiệu suất của các chất thải được xử lý như một loại vật liệu gốm là sơ bộ điều tra trong một thử nghiệm công nghệ. Vật liệu rửa sạch sau khi xử lý nhiệt được tích hợp vào một ma trận thủy tinh. Các đặc tính quan sát của men thức

  tài liệu là: phát triển của màu sắc, độ sáng, kết cấu độ mờ đục, và sự ổn định cũng hóa học. Một mẫu của vật liệu (Cr LAV/700 8C, 2 tiếng) được trộn với một nguyên liệu để nấu minh bạch thương mại và các thành phần khác thường hiện diện trong một thành phần gốm tráng men, và nó đã bị sa thải trong một thí điểm lò nung gốm. Đối với một cơ sở của 100 g chất rắn, đó là, 92 g FMTMfrit và 8 g cao lanh, 15 g chất thải crôm điều trị (15% khối lượng.), 45 g nước, 0,2 g CMC (chất suspensor) đã trộn. Các vật liệu được nghiền và trộn trong một nhà máy bóng trong 30 phút. Hệ thống treo phải có khoảng 1,75-1,80 g/cm3 và dư lượng <1,5 wt.% (# 325). Đình chỉ này được sử dụng để chuẩn bị các nút hợp sau khi sấy ở 80 8C / 2 giờ. Các nút đã được bắn tại 8C 1100, trong một chu kỳ chỉ có 35 phút, từ lạnh để lạnh, mô phỏng việc sa thải công nghiệp gạch men.

Một số xét nghiệm lọc có thể được tìm thấy trong các tài liệu, để xác định sự ổn định hóa học của men cuối cùng [22,28-30]. Trong bài báo này, thủ tục thẩm thấu các nút để xác định sự hiện diện có thể có của Cr (VI) được dựa trên Brazil

  tiêu chuẩn NBR10005 [31]. Việc xác định sự hiện diện hay không của Cr (VI) trong nước thải được thực hiện bằng điện di mao mạch. Các mẫu được nghiền nát đến kích thước hạt nhỏ hơn 1 mm (ASTM # 18), và tấn công bởi một N dung dịch axit axetic 0,5 như chất lỏng vắt (pH 4.93 0.05?), Trong 12 giờ ở nhiệt độ phòng, dưới khuấy cơ khí (90 RPM). Sau đó, các tài liệu đã được lọc và sau đó rửa sạch cho đến khi kiểm tra chất lượng tiêu cực của Cr (VI) với giải pháp diphenycarbazide. Các lixiviate được phân tích hóa học bằng điện mao mạch để ước lượng Cr (VI), trong khi nồng độ crôm tổng số, Cr, thu được bằng cách hấp thụ quang phổ nguyên tử.

Kết quả và thảo luận

- Đặc tính của chất thải

Thành phần hóa học của các chất thải như-nhận được được đưa ra trong Bảng 1. Phân tích XRF cho thấy sự hiện diện của khối lượng 21,8.% Cr O. Kết quả này không phải là xa từ 26,0 khối lượng.% Báo cáo của Panswad et al. [14], cho xưởng thuộc da ở Thái Lan. Bên cạnh crôm, nó cho thấy số lượng lớn các chất hữu cơ và sự hiện diện của các yếu tố được bổ sung vào các giải pháp thuộc da ban đầu. Các phân tích hóa học tiết lộ các ion như clo và lưu huỳnh cho thấy sự hiện diện khả năng của natri clorua và natri hoặc canxi muối sunfat. Phân tích TOC của chất thải crôm cho thấy sự hiện diện của khối lượng 6.0.% Cacbon hữu cơ, 3.7 wt.% Lưu huỳnh, và 1,1 wt.% Nitơ. Kiểm tra này cho thấy mức độ carbon hữu cơ duy nhất, kể từ khi carbon vô cơ (ví dụ, từ cacbonat) được lấy ra trước khi chạy thử nghiệm TOC.

Các kết quả phân tích nhiệt được thể hiện trong hình. 1.Thời nhỏ endothermal DSC cao điểm khoảng 109 8C cho thấy một thiệt hại vật chất nước trọng lượng từ đầu của thử nghiệm, do hàm lượng nước hấp thụ còn lại của chromiumwaste, cũng như mất nước của canxi sulfat (CaSO 2H O?) trình bày sau khi quá trình kết tủa. Đường cong DSC cũng