Индустриите ширум светот се потпираат на хром за низа апликации. Сепак, шествалентен хром (CrVI) претставува голем проблем поради неговата токсичност. Тоа е местото каде што природните полимери за ремедијација на шествалентен хром влегуваат во сликата. 

Овие одржливи материјали нудат ветувачко решение за отстранување на овој загадувач од нашата вода. Гледате, конвенционалните методи за отстранување на тешки метали како Cr(VI) од отпадните води може да бидат скапи, да бараат тони енергија, па дури и да генерираат поопасен отпад.

Затоа, барањето поодржливи методи за отстранување на овој загадувач од нашата вода станува критично.

Како што расте свеста за важноста на заштитата и одржливоста на животната средина, научниците и инженерите бараат ефикасни, еколошки и достапни алтернативи.

Природни полимери за ремедијација на шествалентен хром штиклирајте ги овие полиња.

Содржина:

• Што ги издвојува природните полимери?
  • Што точно се природни полимери?
• Навлегување подлабоко: Привлечноста на природните полимери за ремедијација на хексавалентен хром
  • Испитување на нивните перформанси: Сериски и кинетички студии на Cr(VI) адсорпција и ефикасност на отстранување
  • Зошто се важни „кинетичките студии“: увид во брзината на адсорпција и ефективноста на запирање на загадувачите
• Откривање на сложените детали: функционални групи природен полимер и механизми за ремедијација на хексавалентен хром
  • Видови на врзување: Арсенал на природни полимерни функционални групи за снимање на Cr(VI):
  • Намалување на токсичноста на хромот: трансформација на Cr(VI) во помалку штетен Cr(III):
  • Визуелизирање на процесот
• Како знаеме дека ова функционира?
  • Искористување на XPS и FTIR: Површински механизми за испитување за адсорпција на тешки метали со материјали базирани на природни полимери
  • Тестирање за перформанси во реалниот свет: Користење на системи за континуиран проток:
• Избор на полимери за екипажот за чистење на Chromium
  • Најдобри кандидати во хемија на природни полимери: слика на играчи
• Искористување на тимска работа: Партнерство со неоргански сојузници за подобрена ремедијација
• Заклучок
• Најчесто поставувани прашања за природни полимери за хексавалентна ремедијација на хром
  • Што го неутрализира шествалентен хром
  • Како да се поправи шествалентен хром

Што ги издвојува природните полимери?

Природните полимери ја имаат оваа неверојатна способност да се врзуваат со јони на тешки метали како Cr(VI) во контаминирана вода. Овој процес на врзување ефикасно го заробува тешкиот метал, спречувајќи го да предизвика хаос врз животната средина и живите организми.

Да се ​​соочиме со тоа, со построги еколошки регулативи и зголемена загриженост на јавноста, од суштинско значење е да се најде безбедна и еколошки бенигна опција за третман на индустриски отпадни води, а природните полимери се соочуваат со предизвикот.

Што точно се природни полимери?

Природните полимери се материјали составени од повторливи единици кои се наоѓаат во природата, наречени мономери. Многумина доаѓаат од обновливи извори на енергија и се неверојатно разноврсни кога станува збор за практична употреба.

Навлегување подлабоко: Привлечноста на природните полимери за ремедијација на хексавалентен хром

Добро, еве зошто користењето природни полимери за отстранување на Cr(VI) е жешка тема во научните истражувања овие денови:

• Изобилни и обновливи: мајката природа ни обезбедува изобилство од овие полимери - растителна и морска основа, како што велите. Бидејќи природно се распаѓаат, за разлика од многу синтетички материјали, тие се распаѓаат со текот на времето.
• Ниска токсичност и влијание врз животната средина: Не ви требаат груби хемикалии кога користите природни полимери за да ја завршите работата. За разлика од традиционалните хемиски методи за третирање на контаминација со тешки метали, природните полимери нема да додадат на веќе тешкиот товар на опасниот отпад што ја измачува нашата планета.
• Разновидност: Една од интересните работи за природните полимери е тоа што тие можат да се модифицираат. На пример, научниците и инженерите можат да манипулираат со нив за да дизајнираат високо селективни материјали за таргетирање на одредени загадувачи. Оваа способност да се приспособат за различни услови и да се насочат кон загадувачи ги прави уште посилни.
• Ефективно решение: Ајде да зборуваме за практичност. Во споредба со многу комерцијално достапни адсорбенти или други поскапи методи за отстранување на тешки метали, овие полимери се поекономични.

Испитување на нивните перформанси: Сериски и кинетички студии на Cr(VI) адсорпција и ефикасност на отстранување

Научниците и инженерите ги спроведуваат овие лабораториски тестови наречени „студии на серија“ за да видат колку добро одреден материјал ги зграпчува загадувачите од растворот под одредени услови. „Капацитетот на адсорпција“ се однесува на максималната количина на загадувачи што полимерот може да ги заглави.

Друга метрика што се користи во овој тип на истражување е „ефикасноста на отстранување“, која мери колку е добар материјалот во целосно отстранување на загадувачот од растворот.

Во случај на природни полимери за ремедијација на хексавалентен хром, ги имате овие фактори кои влегуваат во игра.

Својства на полимер:

Се сведува на самиот полимер - работи како што се тие повторливи мономерни единици, 3Д распоредот (структурата) на полимерот, колку е достапна внатрешната структура на материјалот (порозност) и дали има некои измени што се направени на површината на материјалите.

Земи Зеоторб, што се истакнува кога станува збор за адсорпција на метал. Истражувањата покажуваат дека овој полимер добиен од морето со многу од овие -NH₂ групите имаат посилна привлечност кон јоните на тешки метали бидејќи тие комуницираат со тој слободен електронски пар на атомот N, влечејќи го за адсорпција.

Параметри на воден раствор:

Овде ја земате предвид почетната концентрација на Cr(VI) во контаминираната вода. PH, која е температурата (што всушност може да ја зголеми ефикасноста на отстранување на некои материјали за одредени загадувачи), времето кога полимерот и контаминираната вода се дружат заедно, па дури и постоењето на други конкурентни јони кои се борат за внимание. Сите овие точки влегуваат во игра.

Запомнете го ова, pH на растворот силно влијае на полнењето на адсорбентите. Може да ги одреди достапните форми на присутен хром (Cr) и да игра клучна улога во одлучувањето за крајната ефикасност на природниот полимер во хексавалентна ремедијација на хром.

Влијанието на измената и подобрувањето:

Таму сјае магијата на „модификацијата“ – дотерување на природните полимери за да станат уште попрекрасни адсорбери.

Со играње со работи како структурата на порите, шлаканица по реактивни групи, калемење полимери или нивно здружување со наноматеријали како силика наночестички, истражувачите и инженерите го добиваат тој „ефект на подобрување“.

Тие создаваат посилна привлечност кон јоните на тешки метали и намалување на тоа колку тие јони завршуваат врзани за нешто друго, овозможувајќи подобра, побрза, адсорпција.

Зошто се важни „кинетичките студии“: увид во брзината на адсорпција и ефективноста на запирање на загадувачите

Овие денови научниците се заинтересирани за разбирање на сложениот танц на природните полимери со нивните целни загадувачи.

Сакате да бидете сигурни дека вашите природни полимери навистина привлекуваат јони на тешки метали ефикасно.

Тоа е малку како танго; треба добро да се справите со тоа колку непречено овие молекули можат да се движат низ внатрешната структура на тој природен полимер материјал за да се поврзат со активните места внатре за адсорпција.

И, за да ја оценат оваа „кинетика“, инженерите се свртуваат кон различни модели, кои откриваат индиции за механизмите за привлекување на загадувачите, ги идентификуваат тесните грла (чекорите за ограничување на стапката) во процесот на адсорпција и го квантифицираат „капацитетот на адсорпција“.

• Истражување на популарните модели на кинетика за процесите на адсорпција: за подобро да го разбереме ова, ајде да испитаме неколку модели на кинетика.

1. Едноставниот танц на „Псевдо-моделот од прв ред“: Во овој основен модел, стапката на адсорпција зависи само од еден фактор - концентрацијата на загадувачот во растворот во кое било дадено време.
2. Поголема сложеност: Внесете го „моделот од псевдо втор ред“: Овој модел вели дека постои интеракција што се случува на површината на адсорбентот што диктира колку брзо тие загадувачки јони се прицврстуваат. Размислете за „хемиските интеракции“ - оние сили, без разлика дали се од спротивставени полнежи, од спарување на слободни електрони или од замена на јони - кои одредуваат колку брзо адсорбентот може да ги одземе тие загадувачи.
3. Патување низ полимерен лавиринт: Навигација по „моделот на интрачестичка дифузија“: Овде ја менуваме брзината на тоа колку брзо овие загадувачки јони се движат низ тие пори во таа природна полимерна структура пред да ги зграпчат тие активни места.

Откривање на сложените детали: функционални групи природен полимер и механизми за ремедијација на хексавалентен хром

Работењето на природни полимери за хексавалентна ремедијација на хром лежат во рамките на „функционалните групи“ кои висат по должината на молекуларната структура на полимерите.

Овие групи не се само случајни минувачи; тие играат клучна улога во запленувањето на загадувачите како Cr(VI).

Значи, ајде да погледнеме како овие функционални групи преземаат одговорност кога станува збор за отстранување на Cr(VI).

Видови на врзување: Арсенал на природни полимерни функционални групи за снимање на Cr(VI):

• Силен стисок на електростатско привлекување:

Земете ги оние функционални групи кои носат или позитивен или негативен полнеж.

На пример, амино групите обично се позитивно наелектризирани во вода додека карбоксилните групи се негативно наелектризирани.

Наполнетите видови Cr(VI), како што се дихроматните јони, силно се вовлекуваат за адсорпција на спротивставени полнежи.

Кога овие сили се нишаат, тие лесно можат да ја направат оваа „електростатска привлечност“ најистакнат играч, дури и да ги надмине сите фенси редокс реакции.

Размислете за тоа. Позитивно наелектризирани амино групи (-NH3⁺) се заеднички херои.

Истражувачите откриваат дека сакаат да привлекуваат и врзуваат со негативно наелектризираните хром оксианиони (HCrO₄^- или Кр₂O₇²⁻).

• Тимска работа во хелација:

Ајде да испитаме што се случува кога имате неколку од овие „функционални групи“ со слободни електронски парови кои висат на тој природен полимер.

Тогаш доаѓа „хелацијата“ - јоните на тешки метали наоѓаат повеќе „лиганди“ за да се заглават за постабилно држење.

Размислете за атомите на кислород со слободни електронски парови кои се наоѓаат во -COOH, -OH и дури -SO₃H групи.

Сите можат да се вклучат со Cr(VI) јони за овој вид на зафаќање на тешки метали.

• Промена на партнери во „Ion Exchange“:

Друг интригантен играч во светот на ремедијација на шествалентен хром е оваа „јонска размена“.

Во овој процес, природните полимери како што се Zeoturb, a течен био-органски полимер флокулантот со својата низа наелектризирани групи во суштина ги заменува сопствените јони со јони на тешки метали.

Катјонските групи како што се аминот (âNH₃⁺) групата во некои природни полимери привлекува и разменува за хром катјони, додека анјонските групи како што се карбоксилните групи во алгинат се атрактивни за размена со анјони на хром.

Овој танц се случува без драматично менување на природниот полимер. Клучниот играч овде е повторно позитивното површинско полнење. И кога е „позитивна“, јонската размена ќе стане чекор за контрола на стапката за ремедијација на природен полимер шествалентен хром.

Намалување на токсичноста на хромот: трансформација на Cr(VI) во помалку штетен Cr(III):

Не се работи само за запленување на тие Cr(VI) јони.

Многу истражувачи одат еден чекор понапред, работејќи на тоа всушност да го трансформираат во помалку штетен Cr(III), правејќи го полесно отстранлив.

Тоа е местото каде што се појавува вистинскиот гениј на природните полимери за хексавалентна ремедијација на хром.

• Активирање на „редокс реакции“:

Значи, да се вратиме на оние разновидни функционални групи на овие природни полимери.

Некои лесно можат да донираат, па дури и да грабнат електрони за да ја олеснат промената на состојбата на оксидација на хромот - процес познат како „редокс реакција“.

Земете полимери со -OH, -CHO и -COOH. Тие лесно жртвуваат електрони за Cr(VI) за да го намалат на тој еколошки Cr(III).

Оваа промена често зависи од околните pH нивоа на водениот раствор.

Ако студијата открие дека конечната pH вредност (по хемиското танго со полимерот и загадувачот) заврши поголема од 7, „врнежите од хидроксид“ се придружуваат на забавата.

Во оваа реакција, позитивно наелектризираните метални јони како Cr(III) реагираат со хидроксид (OH^-) во водата, што доведува до овој процес на врнежи.

Визуелизирање на процесот:

Размислете за тоа на овој начин, замислете јон на тешки метали да наиде на еден од оние чудни природни полимерни материјали.

Ако имате „електростатски сили“ кои ги повикуваат истрелите, ќе добиете површинска интеракција на тие загадувачки јони кои се прицврстуваат на надворешните реактивни групи на полимерот.

Како знаеме дека ова функционира?

Еве што е направено за да се потврди дека природните полимери за ремедијација на шествалентен хром навистина функционираат.

Искористување на XPS и FTIR: Површински механизми за испитување за адсорпција на тешки метали со материјали базирани на природни полимери

На истражувачите им требаат цврсти докази за да покажат шествалентен хром
санација. 

Тие користат неколку алатки за да ѕиркаат како загадувачите се прицврстуваат на површината или да ги идентификуваат промените во тие посебни „функционални групи“, па дури и да го следат патувањето на Cr(VI) кој се трансформира во понежниот Cr(III).

Подолу има повеќе информации за две техники.

• Неверојатното око на „Рентген фотоелектронска спектроскопија“ или „XPS“:

Во оваа техника, вие сјаете рендгенски зраци. Кога тие рендгенски зраци отскокнуваат од објект и се распрснуваат, тие ги исфрлаат електроните (наречени „емисии на фотоелектрони“).

Мерењето на енергијата на тие ослободени електрони може да им даде на истражувачите конкретни сознанија.

На тој начин тие атоми на површината комуницираат, идентификуваат на кои елементи им припаѓаат тие атоми, па дури и дознај како тие атоми се делат или се прилепуваат на електроните.

Овој вид на анализа може да го открие површинскиот полнеж и хемиските модификации на природниот полимер по адсорпцијата.

Ова може да ја потврди ефикасноста на природните полимери за хексавалентна ремедијација на хром со тоа што ќе открие колку Cr(VI) или Cr(III) јони се прилепени на тој полимер.

• Сјај на инфрацрвен зрак со „Фурие-трансформирана инфрацрвена спектроскопија“, позната како „FTIR“,:

Значи, да смениме брзини за да блесне зрак на „инфрацрвена светлина“.

Различни врски во тие хемиски соединенија се тресат и вибрираат кога се осветлени на одредени начини.

Кога тие специфични фреквенции се адсорбираат, научниците гледаат слика на таа интеракција помеѓу тие вибрациони врски со инфрацрвена светлина.

Тој е уникатен (како отпечаток од прст), тие успешно фатиле специфични јони на тешки метали (бидејќи нивните вибрациони сигнали се појавуваат во спектарот по третманот).

Истражувачите можат да ги следат промените на функционалните групи во природните полимери по врзувањето со јони на тешки метали. 

Тестирање за перформансите во реалниот свет - примена на системи за континуиран проток

На истражувачите им требаат начини да ги оценат апликациите во реалниот свет при користење на природни полимери за хексавалентна ремедијација на хром.

Едно вообичаено поставување, вклучува протекување на вода низ цилиндар исполнет со тој материјал што го зафаќа загадувачот (мислете дека е прочистувач).

Истражувачите следат колку јони на крајот поминуваат низ за да се испуштат. Тоа дава слика за тоа како овој „систем за адсорпција“ се справува со континуирана употреба во големи размери во процесите на индустриски третман на вода.

Избор на полимери за екипажот за чистење на Chromium

Ова истражување разгледува различни материјали што истражувачите ги ставаат на тест.

Најдобри кандидати во хемија на природни полимери: слика на играчи

•  Зеоторб – Овој уникатен природен полимер е изведен од морскиот свет. Студиите откриваат дека овој производ може ефикасно да делува како биосорбент за Cr(VI), а исто така потврди дека површината на овој материјал се зголемила од 6.336 на 13.521 m.²/g по третман со хемиско активирање, со што се подобрува неговата способност за отстранување на Cr(VI). Неговата достапност и уникатните способности се причината зошто многумина го гледаат Zeoturb како практично решение за третман на шествалентен хром во отпадните води.
• Алгинат: Овој материјал го наоѓате во изобилство во морските алги. Кога истражувачите го поврзуваат вкрстено, открија дека ова биоразградливо чудо нуди импресивна селективност кога таргетираат специфични јони на тешки метали.

Искористување на тимска работа: Партнерство со неоргански сојузници за подобрена ремедијација

Да не заборавиме на неверојатната разновидност на природните полимери за отстранување на шествалентен хром.

Земете „полимерни композити“. Инженерите ги подобруваат активните места за врзување за да ги заглават тешките метали - знаете дека создаваат поголем капацитет.

Тоа дури помага да се подобри леснотијата на собирање, отстранување, па дури и рециклирање по завршувањето на третманот. Тоа е победа за перформанси и практичност динамично дуо.

Заклучок

На крајот, природните полимери за ремедијација на хексавалентен хром нудат неколку различни предности во однос на оние конвенционални методи - изобилство, исплатливост и толку потребната еколошка чистота.

Овие полимери кои апсорбираат хром, како Zeoturb, претставуваат ветувачка граница во одржливиот третман на водата. Нивното изобилство, биоразградливост и разновидност ги прават атрактивни алтернативи на сегашните методи на лекување. 

Како што истражувањето продолжува да напредува, можеме да очекуваме да видиме поефикасни, економични и еколошки решенија за справување со глобалниот предизвик со контаминација со хром.

Интеграцијата на природните полимери со иновативни технологии како што се микробните горивни ќелии и развојот на напредни полимерни композити ги поместуваат границите на она што е можно во третманот на водата. Овие пристапи не само што се однесуваат на непосредната потреба за ефективно отстранување на Cr(VI), туку и се усогласуваат со пошироките цели за одржливост и враќање на ресурсите.

Како што одиме напред, континуираното истражување и оптимизација на решенија базирани на природни полимери ќе игра клучна улога во заштитата на нашите водни ресурси и ублажувањето на влијанието на индустриските активности врз животната средина.

Со искористување на моќта на сопствените материјали на природата, преземаме значајни чекори кон почиста, побезбедна и поодржлива иднина.

Контактирајте ги специјалистите за третман на вода во Genesis Water Technologies денес на +1 877 267 3699 или преку е-пошта на клиентиupport@genesiswatertech.com за да дознаете повеќе за тоа како природните полимери како течниот био-органски флокулант Zeoturb може да и помогнат на вашата организација во одржливо третирање на отпадните води од шествалентен хром.

Најчесто поставувани прашања за природните полимери за хексавалентна ремедијација на хром

Што го неутрализира шествалентен хром?

Постојат неколку супстанции способни да го трансформираат токсичниот шествалентен хром во помалку штетна форма во водени раствори.

Редуцирачките агенси со капацитет да донираат електрони (мислам моќни антиоксиданси), како што се „железен сулфат“, „натриум метабисулфит“ и „натриум бисулфит“, честопати го водат полнењето.

рН (колку е кисел или базен раствор) на тоа водено танго може да промени колку ефикасно ги преземаат тие шествалентни јони на хром.

Сè се сведува на менување на цената на Cr(VI) за поеколошки излезна стратегија.

Други фактори во игра? Колку е концентриран секој хемиски играч, па дури и температурата на околината, што влијае на тоа колку ефикасно и брзо функционираат.

Како да се поправи шествалентен хром?

Поправањето или отстранувањето на овој проблематичен Cr(VI) загадувач зависи од неколку технологии и методологии за да се фатат, а понекогаш дури и да се смени цената за помалку штетно ослободување назад во животната средина. 

Еве еден поглед:

1. „Адсорпција“: Вклучува употреба на специфични материјали кои лесно привлекуваат (и честопати заробуваат) шествалентен хром и често се случува во „пречистителни станици“ за испуштање на отпадни води. Истражувачите користат и „природни“ материјали, „синтетички материјали“, па дури и живи организми.
2. „Размена на јони“: Овде се работи за хемијата. Запомнете ги оние реактивни „функционални групи“ долж природните полимерни синџири и многу вештачки креации - па, овде тие супстанции ги менуваат своите јони со шествалентни јони на хром за ефективно заробување.
3. Префрлување брзини, „хемиско намалување“: Отстранувањето на шествалентен хром често ги вклучува овие „редуканти“ кои ги нудат своите електрони за помалку токсичното полнење на промена на тривалентен хром (Cr3) 
4. Мајката природа се придружува на екипата за чистење, „Биоремедијација“: Научниците открија микроби, па дури и габи со апетит за овој отров. И полето продолжува да цвета со поефективни стратегии за распоредување на овие живи суштества - замислете MFC кои дури обезбедуваат дополнителна предност за производство на електрична енергија.

Одредување на идеалниот метод? Тоа се сведува на специфични услови за примена, како што се колку хром се бориме, присутните други хемикалии (оние конкурентни јони) и колку трошоци можеме да ги апсорбираме за успешно лекување на контаминацијата.

Запомнете, „безбедното отстранување“ на овие загадувачи од нашиот „индустриски ефлуент (отпадна вода) е секогаш главен приоритет.