Хром является химическим элементом 6-й группы таблицы Менделеева и в обычном состоянии представляет собой твердый металл, имеющий голубовато-белый цвет. Иногда его причисляют к черным металлам. По уровню содержания в земной коре хром считается достаточно распространенным элементом, занимая около 0,03% общей массы.
В природе вещество встречается в виде хромистого железняка, из которого путем обработки в электропечах получают феррохром. Хром считается одним из наиболее твердых чистых металлов – по шкале Мооса его уровень твердости составляет 8,5. При этом элемент без примесей хорошо поддается обработке в условиях производства, в связи с чем активно используется многочисленными предприятиями.
Сфера применения хрома
Хром, как и все его соединения, находит широкое применение во многих промышленных направлениях. Одним из ключевых считается металлургическая промышленность. В частности, с помощью хрома получают сплавы с высокой температурой плавления, а также устойчивостью к коррозии и воздействию агрессивной среды. Самым известным и часто используемым материалом, получаемым при обработке хрома, является нержавеющая сталь. Путем соединения хрома с алюминием и никелем удается добиться сплава с высоким уровнем сопротивления.
С учетом того, что соединения хрома относятся к веществам с высокой токсичностью, при наличии металлургических предприятий в пределах района необходимо периодически проверять сточные воды на предмет наличия соединений, а также их концентрации. В случае, если обнаруживается превышение допустимого уровня хрома, проводятся мероприятия, связанные с оптимизацией работы очистных сооружений и систем, установленных предприятием.
Польза и вред хрома для человека
В определенном количестве хром нужен человеческому организму, так как участвует сразу в нескольких важных процессах. В частности, он активирует ряд ферментов, помогает в поддержании молекул ДНК и РНК, принимает участие в процессах метаболизма липидов, а также способствует выработке гормонов и регулированию внутриглазного давления.
Негативные последствия может вызывать чрезмерная концентрация хрома. В первую очередь они выражаются в инактивации ферментов, что связано со способностью соединений объединяться с белками, из-за чего в их молекулах происходят разрывы связей.
ПДК хрома в воде зависит от его валентности. Так, предельно допустимая концентрация трехвалентного хрома, как малотоксичного, составляет 0,5 мг/л. В случае с хромом VI эта цифра значительно ниже и равна 1,5 мкг/м3.
Также есть риск возникновения мутаций в генетическом материале и ухудшения общего состояния микрофлоры. Среди заметных признаков отравления хромом – дерматит и экзема. Заболевания могут быть вызваны из-за того, что хром образовывает связи с другими макромолекулами, что приводит к сильной иммунной реакции.
Чем опасен хром?
Хром VI отличается высокой токсичностью и канцерогенными свойствами. Попадание шестивалентного хрома в организм человека может вызвать:
- Онкологические заболевания — доказана связь между воздействием хрома VI и риском развития рака.
- Раздражение кожи и слизистых оболочек — при прямом контакте или ингаляции хром вызывает ожоги, сыпь и воспаление.
- Нарушения дыхательной системы — при вдыхании токсичных паров возможно развитие хронических заболеваний легких.
- Проблемы с почками и печенью — токсичное воздействие приводит к нарушению функций жизненно важных органов.
Особенно подвержены опасности работники промышленного сектора, где применяется хром. Долгосрочное воздействие шестивалентного хрома может вызвать серьезные хронические заболевания, что делает контроль за его содержанием в сточных водах важной задачей.
Источники попадания хрома в стоки
Хромовые соединения активно применяются с целью получения защитных покрытий высокой прочности для изделий, которые имеют как практичное, так и декоративное назначение. Покрытие получается одним из двух способов: гальваническим или диффузионным. В ходе процесса используются соединения с высшим уровнем окисления хрома. Как результат технологических операций хром выводится в сточные воды. Таким образом, их основными источниками являются гальванические и красильные цеха текстильных производств, а также кожевенные и химические заводы.
С учетом этих факторов можно заключить, что металл находится в том или ином количестве практически во вех видах сточных вод. Несмотря на это, его сложно обнаружить даже при значительных концентрациях, так как он почти не имеет вкуса и запаха. Для этого и существуют лабораторные исследования, основная цель которых – определение точной концентрации металла и его соединений.
Методы определения хрома в воде
Общепринятые методы анализа сточных, природных и питьевых вод устанавливаются и регулируются Федеральной службой по надзору в сфере природопользования. В первую очередь организации рекомендуют использовать метод количественного анализа, который позволит установить факт наличия во взятом образце ионов хрома, а также определить их общее количество.
Для измерения массовой концентрации ионов трехвалентного и шестивалентного хрома в сточных водах используется фотометрический метод с применением дифенилкарбазида. Это активное вещество, по внешнему виду похоже на белые кристаллы. С помощью такого метода можно определить наличие соединений хрома в диапазоне от 0,010 до 3,0 мг/л.
При проведении анализа нельзя не учитывать несколько ограничивающих факторов, которые могут затруднять ход процедуры. Так, в нейтральных и щелочных водах будет сложнее выполнить раздельное определение трехвалентного и шестивалентного хрома, так как при окислении этих вод происходят восстанавливающие процессы, что приводит к росту концентрации соединений. Также мешающее влияние может оказывать высокое содержание кальция, вызывающего помутнение при вступлении в реакцию с серной кислотой. В этом случае серная кислота заменяется трихлоруксусной.
Шестивалентный хром в воде
Хром является химическим элементом, широко применяемым в промышленности для производства сплавов, красок, кожаных изделий и многих других товаров. Однако шестивалентный хром (хром VI) представляет особую опасность для здоровья человека и окружающей среды. При попадании в воду этот элемент вызывает химическую реакцию, в результате которой образуются токсичные соединения. Хром VI является высокоопасным веществом: его токсичность в несколько раз превышает допустимые нормы содержания вредных веществ, особенно в питьевой воде. Предельно допустимая концентрация (ПДК) шестивалентного хрома в воде составляет около 0,05 мг/л. Даже небольшое превышение этого значения может оказать серьезное воздействие на здоровье людей и живых организмов, так как этот элемент является канцерогеном и токсином.
Реакция хрома с водой
Химическая реакция хрома с водой зависит от его валентности. В случае хрома VI взаимодействие с водой ведет к образованию хромовой кислоты (H2CrO4) и её производных, которые растворяются в воде и образуют стойкие токсичные соединения. При контакте с живыми клетками такие вещества могут проникать в организм, вызывая нарушения работы клеток и тканей. Помимо шестивалентного, в природе встречается трехвалентный хром (хром III), который имеет гораздо меньшую токсичность и, в определенных концентрациях, даже полезен для человека. Однако хром VI остается крайне опасным и требует особого внимания и контроля, особенно в промышленных регионах.
Правила отбора проб
Чтобы добиться ожидаемого результата, выбора эффективной методики тестирования может оказаться недостаточно – в особенности если будет допущена ошибка во время отбора пробы. По этой причине лучше доверить проведение операции специалисту. Еще одним поводом для заказа услуги является предрасположенность соединений хрома ко вступлению в реакцию с рядом веществ, которые могут быть в пробе между ее отбором и самим анализом. В связи с этим срок хранения образца не должен превышать 6 часов.
Емкости для отбора и хранения проб могут быть обработаны синтетическим моющим и раствором азотной кислоты. Это позволит исключить воздействие на точность исследований сторонних факторов. После обработки указанными веществами емкость активно промывается – в случае со сточной водой для этого используется небольшое количество, взятое из источника. После этого происходит наполнение бутыля.
Специалист внимательно следит за тем, чтобы не допустить воздействия на взятую пробу солнечного света. Для доставки в лабораторию сосуд помещается в тару, которая защитит не только от прямых солнечных лучей, но также резких температурных перепадов и повреждения при случайном падении. Процесс отбора пробы с указанием цели анализа, местом отбора и объемом взятой жидкости обязательно отражается в сопроводительной документации.
Порядок проведения анализа
Фотометрический метод, позволяющий установить массовую концентрацию ионов хрома, подразумевает взаимодействие дифенилкарбазида в кислой среде с бихромат-ионами. В ходе этой реакции образуется соединение фиолетового цвета. В нем хром становится трехвалентным, а дифенилкабразид переходит в дифенилкарбазон. Для измерения используется стандартная для этого метода длина волны 540 нм.
Для проведения анализа берется две порции пробы. Первая используется для окисления трехвалентного хрома до шестивалентного, что позволяет определить суммарное количество обеих форм. Вторая порция не подвергается окислению, так как целью ее исследования является определение уровня содержания только шестивалентного хрома. После обработки обеих порций проб устанавливается разница между полученными результатами, что позволяет найти точное содержание хрома III. Далее они сравниваются с построенной градуировочной шкалой.
Очистка сточных вод
Соединения хрома являются токсичными и хорошо растворяются в большом диапазоне pH. В связи с этим самый востребованный метод очистки вод от ионов тяжелых металлов путем осаждения в случае с хромом не работает. Для того, чтобы добиться выведения большей части вещества из воды, а также возвращения ее состава к допустимым показателям, необходимо восстановить трехвалентный хром до шестивалентного с дальнейшим осаждением. Также на улучшение степени очистки влияют соединения титана – они используются в качестве коагулянтов, повышая интенсивность выведения не только хрома, но и других тяжелых металлов.
Анализ воды в лаборатории «НОРТЕСТ»
В АНО «Испытательном центре «НОРТЕСТ» можно протестировать воду на предмет наличия вредных веществ, а также их концентрации. В нашей московской лаборатории выполняются анализы проб воды из любых источников, в том числе стоков предприятий. Для того чтобы определить уровень содержания хрома и его соединений используются современные методы в сочетании с качественным оборудованием. Для удобного обслуживания клиентов с Московской области доступен выезд специалиста для отбора проб и их доставки в центр.