Reduction of Cr(VI) in Sulfuric Acid Solutions by Iron with the Use of Steel Cuttings

Authors

  • Konstantin K. Fazlutdinov Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation
  • Viacheslav F. Markov Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation. Ural Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, Ekaterinburg, Russian Federation
  • Larisa N. Maskaeva Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation. Ural Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, Ekaterinburg, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.14529/chem170202

Keywords:

utilization of chromium-containing wastewater, steel wool, oscillatory reaction, schwertmannite, hydronium jarosite

Abstract

Characteristic features of the chemical process in the system of chromium anhydride - sulfuric acid - steel wool with the aim of hexavalent chromium recycling were studied. The presence of periodical concentration oscillation of Cr(VI) and Cr(III) in the solution during reduction of Cr(VI) by steel cuttings was established. The influence of reaction mixture composition and temperature on the kinetic curves for the reduction of Cr(VI) was shown. The morphology, structure and composition of the resulting precipitates were studied at various initial concentrations of Cr(VI) in the solution. With increasing initial concentration of Cr(VI) the change in the phase composition of precipitates occurs, from simple oxyhydrate forms to formation of iron-chromium-containing hydroxide sulfates. On the basis of elemental composition of precipitates the possibility of their practical application in metallurgical production was estimated.

Author Biographies

Konstantin K. Fazlutdinov, Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation

аспирант кафедры физической и коллоидной химии

Viacheslav F. Markov, Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation. Ural Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, Ekaterinburg, Russian Federation

доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии. Ведущий научный сотрудник Уральского института Государственной противопожарной службы МЧС России

Larisa N. Maskaeva, Ural Federal University, Ekaterinburg, Russian Federation. Ural Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, Ekaterinburg, Russian Federation

доктор химических наук, профессор, профессор кафедры физической и коллоидной химии. Ведущий научный сотрудник Уральского института Государственной противопожарной службы МЧС России

References

Фазлутдинов, К.К. Утилизация хромсодержащих стоков. Часть 1. Структура и состав осадков при восстановлении хрома (VI) железной стружкой в сернокислых растворах / К.К. Фазлутдинов, В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева // Бутлеровские сообщения. – 2014. – Т. 37, № 2. – С. 10–17. ROI: jbc-01/14-37-2-10.

Фазлутдинов, К.К. Утилизация хромсодержащих стоков. Часть 2. Условия осаждения хрома (VI) стальной стружкой из сернокислых хромсодержащих растворов с образованием гидрониумярозита / К.К. Фазлутдинов, В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева // Бутлеровские сообщения. – 2014. – Т. 39, № 8. – С. 34-39. ROI: jbc-01/14-39-8-34.

Thermodynamic properties, low-temperature heat capacity anomalies, and single crystal X-ray refinement of hydronium jarosite, (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 / J. Majzlan, R. Stevens, J. Boerio-Goates et al. // Physics and Chemistry of Minerals. – 2004. – V. 31, № 8. – P. 518–531. DOI: 10.1007/s00269-004-0405-z.

Мейтис, Л. Введение в курс химического равновесия и кинетики / Л. Мейтис. – М.: Мир, 1984. – 480 с.

Анализ электролитов и растворов / Л.И. Никандрова, Н.И. Герасимова, Л.В. Иванова, Г.А. Кондратович. – М.: ГХИ, 1963. – 211 с.

Reduction of aqueous chromate by Fe(II)/Fe(III) carbonate green rust: kinetic and mechanistic studies / L. Legrand, A. El Figuigui, F. Mercier, A. Chausse // Environmental Science and Technology.– 2004. – V. 38, № 17. – P. 4587–4595. DOI: 10.1021/es035447x.

Фролова, С.И. Очистка техногенных сточных вод оксигидратами железа / С.И. Фролова, Г.А. Козлова, Н.Б. Ходяшев // Вестник Пермского университета. Серия Химия. – 2011. – Вып. 2(2). – С. 60–88.

Лавриненко, Е.Н. Fe(II)–Fe(III)-слоевые двойные гидроксиды (GreenRust). Часть 1. Химический и электрохимический синтез, роль микроорганизмов в процессах синтеза, структура / Е.Н. Лавриненко // Наноструктурное материаловедение. – 2009. – № 3. – С. 15-40.

Schwertmann, U. The Formation of Green Rust and Its Transformation to Lepidocrocite / U. Schwertmann, H. Fechter // Clay Minerals. – 1994. – V. 29. – P. 87–92. doi:10.1180/claymin.1994.029.1.10

The Mechanisms of Reduction of Hexavalent Chromium by Sodium Green Rust Sulphate: Formation of Cr-goethite / L.L. Skovbjerg, S.L.S. Stipp, S. Utsunomiya, R.C. Ewing // Geochimicaet Cosmochimica Acta. – 2006.– V. 70, Iss.14. – P. 3582–3592. DOI: 10.1016/j.gca.2006.02.017

Precipitation equilibria of the Cr(VI) / Fe(III) system and spectrospcopic characterization of the precipitates / M.A. Olazabal, N.P. Suib S. Nikolaidis, J.M. Madariaga // Environmental Science and Technology. – 1997. – V. 31, № 10. – P. 2898–2902. DOI: 10.1021/es9700865

Influence of chromium on the local structure and morphology of ferric oxyhydroxides / S. Suzuki, Takahashi Y., Kamimura T. et al. // Corrosion Science. – 2004. – V. 46, iss. 7. – P. 1751–1763. DOI: 10.1016/j.corsci.2003.10.011

Published

2017-06-21

Issue

Section

Physical chemistry