2. Гальваника өндірісінде түзілген қалдықтарды заласыздандыру.

Хромның адам организміне кері әсері - ең алдымен, бүйректің каналдық аппараттарын, тамыр жолдарын, сондай-ақ, бауыр мен өкпенің қызметін төмендетіп, қанның азаюына әкеліп соқтырады. Терең тыныс алу жолдарының қатты зақымдануы тұман тәрізді бу құрамындағы майда хром қышқылының концентрациясының 20-30 мг/м³ -қа артуымен түсіндіріледі. Мұндай жағдайда калий хроматтары мен бихроматтары адам организміне улы әсер етіп, адам өліміне дейін әкеледі.

Хромның микрофлораға зиянды әсері ағызынды суларды биологиялық тазалауда нитрификация кезінде оның концентрациясы 0,005 мг/л-дің орнына, 25 мг/л шамасынан көп мөлшерде болуына байланысты кері әсерін тигізеді.

Хромның судағы мөлшері 5 мг/л болған жадайда өсімдікке зиянды әсер етеді де, ал концентрациясы 10 мг/л шамасы хлороз, концентрациясы 1550 мг/л өсімдіктің өсуін шектейді.

Хромның (VІ) ЛК₅₀ (летальды концентрациясы) балықтар үшін 3050 мг/л, дафниялар үшін – 0,22 мг/л, лососьті балықтар үшін 0,02 мг/л концентрациясы қауіпті болып табылады.

Хромит минералында FeOCr₂O₃ хром тотығының мөлшері 40-50%. Тірі организмдер үшін белгілі қосылыстар түрінде өте қажетті элемент болып табылады. Жануарлар үшін хром мөлшерінің жеткіліксіздігі диабет, артериосклероз, бой өсуді төмендетеді. Металдық хром уытты емес, ал хром (ІІІ) тұздары мен хроматтар адамдар мен жануарлар үшін зиянды.

Хромның пайдалылығы немесе зияндылығы оның тотығу дәрежесіне байланысты. Алты валентті хром қосылысы оның үш валентті қосылысынын салыстырғанда 1000 есе уытты. Хром организмге тері арқылы өтсе, сол жерлерде “хроматты-экзема” тері ауруына шалдығады.

Қан құрамындағы хромның артық мөлшері бойдың өсуіне, қандағы холестериннің көбеюіне және периферийлі ұлпалардың инсулинге сезгіштігін төмендетеді.

Хром қосылыстарының улылығы оның химиялық структурасына байланысты: бихроматтар хроматтарға қарағанда уыттырақ, хромның алты валентті қосылыстары улы, үш валентті қосылыстары аса улы, ал металдық хромдар мен хромның екі валентті қосылыстары уыттылығы жөнінен төмен болып келеді. Қан құрамындағы ауыр металдар аминқышқылдармен комплексті ион түзеді, бұл қосылыстар май қышқылдарымен организмде циркуляцияланады. Тасымалданған хроммен ақуыз берік байланысқа түседі.

Хроммен улану кезіндегі белгілер: іш өту, асқазан немесе ішектің қанауы, бүйрек пен бауырдың ауыр түрде зақымдануы. Ұзақ уақыт жұмыс істеу кезінде хроммен үздіксіз жанасу, тыныс алу органдарына концерогенді және мутагенді әсер етеді.

Хром (VІ) тотығы, кальций, қорғасын, стронций және сілтілік метал хроматтары тұздарымен жұмыс істеу үлкен сақтылық пен ұқыптылықты қажет етеді.

Қазіргі күнде, хроматтармен жұмыс істейтін жұмысшылардың өкпе рагіне алып келетін негізгі фактордың бірі осы қосылыстардың аэрозолдары болып табылады. Адам үшін K₂Cr₂O₇-ның 0,25-0,3 г. мөлшері өлімге алып келеді.

Хром негізінен организмге тамақ және су құрамымен енеді (АҚШ-да 0,005-0,1 мг/тәулік). Ауыз судағы хромның зияны жоқ жоғарғы концентрациясы (ЗЖЖК)-0,05 мг/л.

Биологиялық маңызды хром: қант құрағында, қант қызылшасында, бидайдың өнген дәнінде, қара бұрыш, сыра ашытқышында, бауырда, ірімшікте және т.б. азық- түлік құрамында кездеседі. Негізінен адам организімінде 5-20 мг мөлшерінде хром болады.

Ағызынды сулар құрамындағы хромның мөлшерін анықтау үшін, оның зияны жоқ жоғарғы концентрациясына (ЗЖЖК) көңіл бөлу керек. ЗЖЖК сулардың құрамындағы ластанған заттардың сапалық стандарттына қажетті функциясын анықтауға, тұрғындардың денсаулығын сақтауда және сулы ортада ластанған заттардың мөлшерін регламенттеуге мүмкіндік береді.

Кесте 2

Судағы Cr (VІ) қосылыстарының зияны жоқ жоғары концентрациясы

Ауыз су мен мәдени тұрмыстық су объектісі		Балық шаруашылығының көрсеткіші бойынша су объектісі
ЗЛК	ЗЖЖК	ЗЛК	ЗЖЖК
Органолептикалық	0,1 мг/л	Санитарлық-токсикологиялық	0,001 мг/л

Мұндағы: ЗЛК-су сапасына қойылатын талап бойынша зияндылықты лимиттеуші көрсеткіш.

Бақылау сұрақтары:

1. Электрохимия өндірісінің ағызынды суларының құрамы.

2. Химия өндірістерінің қоршаған ортаға әсері туралы.

3. Ағызынды су құрамындағы түсті металдардың мөлшері, олардың қоршаған ортаға әсері.

Әдебиеттер:

1. Очистка хромсодержащих сточных вод гальванического производства электрокоагуляционным методом. Горький: ЦНТИ, 1982. 4 с.

2. Краснобородько И.Г., Светашева Е.С. Электрохимическая очистка сточных вод. Л.: ЛИСИ, 1998. 89 с

3. Бучило Э.А. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М.: Металлургия, 2000. -199 с.

Дәріс № 10 Металды хромдау учаскесінде түзілетін зиянды қосылыстар мен оларды бейтараптау технологиясының проблемалары

Жоспары:

1. Хромдау учаскесінде түзілетін ағызынды сулардың құрамындағы зиянды қосылыстарды бейтараптандыру.

2. Металды хромдау учаскесінде түзілетін зиянды қосылыстарды бейтараптау технологиясының проблемалары

1. Хромдау учаскесінде түзілетін ағызынды сулардың құрамындағы зиянды қосылыстарды бейтараптандыру. Компакты құрғақ химиялық таза темір ауада тұрақты, ал ылғалды ауада Fe₂O₃nH₂O тығыз емес, кеуекті қабыршақты тотық түзеді, бұл қабықша темірді одан әрі тотығуына бөгет бола алмайды;

2Fe +3/2 O₂+ n H₂O = Fe₂O₃ n H₂O (1)

Темірді коррозиядан сақтау үшін оны майлы бояулармен, эмалдармен немесе басқа металмен; Zn (мырышпен қаптау), Cr (хроммен қаптау), Nі (никельмен қаптау), Cd (кадмирлеу) және т.б. Галваникалық қаптаулар мен метал бетін NaNO₃ немесе KNO₃ балқымаларында тотықтырып оксидтік қабатпен қаптайды.

Сұйытылған HCl, H₂SO₄ және т.б. бейорганикалық қышқылдармен жақсы әрекеттеседі.

Темір (ІІ) және (ІІІ) иондары қышқыл ортада өз валенттіліктеріне сәйкес тұздар түзеді. Темірдің +4 және +6 тотығу дәрежелі қосылыстары сілтілі ортада тұрақты қосылыстар, олар қышқыл ортада оттегі газын бөле отырып ыдырайды.

Концентрлі сілті ерітінділері темірмен жақсы әрекеттеседі, ал сұйытылған негіздерде тек көмірқышқыл газы қатысында ғана реакцияға түседі.

Темір ерітінділерден Bі, Sb, Pb, Sn, Cu, Ag, Hg, Au элементтерін, өздерінің тұздарынан ығыстырып шығара алады.

Физиологиялық тұрғыдан темір жануарлар мен адам организімі үшін тыныс алу процесіндегі ролінің маңызы зор. Себебі, ол гемоглобин молекуласының құрамына еніп, тыныс алу процесінде катализатор қызметін атқарады. Адам өкпесінде гемоглобин оттегіні өзіне қосып алып, оксигемоглобинге айналып, қанмен бүкіл организм клеткаларын оттегімен қамтамасыз етеді.

Өзінің физика-химиялық және механикалық қасиеттерінің жақсы сақтауына байланысты, темір мен оның құймалары барлық өнеркәсіп салаларында кең қолданылады. Темір құймалары; магнитті, магнитті емес, қышқылға төзімді, өте қатты, татбаспайтын, өте төзімді және т.б. түрлерге бөлінеді.

Қазіргі заманғы техникада темір мен оның құймаларының орны ерекше. Дүние жүзінде жылына 100 млн. тоннадан көп темір өндіріледі.

2. Металды хромдау учаскесінде түзілетін зиянды қосылыстарды бейтараптау технологиясының проблемалары. Темірдің (ІІ) және (ІІІ) валентті қоспалары табиғатта кең тараған. Екі валентті темір қосылыстары металдық қасиет көрсетсе, үш валентті қосылыстары үлкен тұрақтылық қасиетке ие.

Темір (ІІ) ионының көптеген қасиеттері Mn²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Nі²⁺ катиондарының қасиеттеріне ұқсас болса, үш валентті темір катионы- Al³⁺, FeO₄^2-, MnO₄^2-, CrO₄^2- иондарына сәйкес қасиет көрсетеді.

Гальваникалық катодтық қаптауларда кең колданылатын өтпелі жұп атом санды металдардың келесісі – никель. Никельдің құймалары ежелгі Қытайда құрамы 13-18 % Nі, 50-60 % Cu, қалғаны мырыш немесе қалайыдан тұратын “пакфонд” - деп аталатын құймадан теңге ақша, сәулет өнерінің туындылары, кейінірек қару- жарақ жасауда кең қолданған. Жер қыртысындағы никель мөлшері -1,8 10^-2 салмақ. %.

Никель – күміс, ақ түсті, ауада өзгермейтін қатты металл. Балқу температурасы 1450 ⁰С. оны жұқа қабатшалар түрінде илеп, сым сияқты етіп созуға болады. Темір сияқты никель магнитті қасиетке ие болып, бұл қасиетін 357⁰С температурада жояды. Тұз қышқылы мен сұйытылған күкірт қышқылы темірмен салыстырғанда никельге жай әсер етеді. Қыздыру кезінде концентрленген күкірт қышқылымен никель сульфатын түзіп, күкіртті ангидрид бөлінеді. Сұйытылған азот қышқылы никельді никель нитраты түзе отырып, жақсы ерітеді, концентрленген азот қышқылы – никельді, сондай-ақ темірді пассивтейді.

Никель халық шаруашылығында кең қолданыс тапқан. Ол көптеген құнды балқымалардың құрамына кіреді, мысалы, платинит (36% Ni, 1% Cr, 63% Fe) – электршамдарында платинаның орнын басады, шыны сияқты кең таралған; нихром (63% Ni, 10% Cr, 25% Fe) – электр плиткалары үшін спираль дайындауда қолданылады; никельді құрыш – жоғары механикалық сипатқа ие; мельхиор (никельдің мыспен балқымасы) – тұрмыста жүзік, сырғалар дайындауда қолданылады.

Никель сондай-ақ никельдеу – мыстан, темірден, басқа да металдардан жасалған бұйымдарды никельмен қаптау процесінде қолданылады.

Никельдің белсенділігі темірге қарағанда төмендеу. Тұз және күкірт қышқылдарының сұйытылған ерітінділерінде никель жай ериді.

Никель табиғи сулардың негізгі құрамына кірмейді. Ол, әдетте, құрамында никель болатын тау жыныстарымен жанасып аздаған өзендер мен көлдерден табылуы мүмкін. Ағызынды суларда никель өте сирек кездеседі: тек металл өңдеу цехтары мен химия өндірісінің ағызынды суларында. Никель суда еріген күйде екі зарядты катион немесе комплексті ион түрінде болады, өте жиі – цианидті комплекс түрінде, сондай-ақ ерімеген күйде никельдің цианиді, сульфиді, карбонаты және гидроксиді түрінде болады.

Никель өз тұздарынан күшті сілті көмегімен никель гидроксиді түрінде бөлініп алынады. Мыс, мырыш, кобальт сияқты никель де аммиак қатысында алынады. Никель - өзінің физикалық және химиялық күйіне байланысты, оның уыттылығы күшті немесе әлсіз болады.

Никель кейбір жануарлар өмірі үшін өте қажет элемент болып табылады. Алайда оның қосылыстары негізінен аллерген болып келеді.

Никель өндіріс жұмысшыларының созылмалы улануы жалпы токсикалық әсерімен сипатталады. Олар: бастың ауруы, демікпе, тәбеттің болмауы, эпигастраль аймағында ауру байқалуы, артериалды гипотания, жүрек бұлшық еттерінің өзгеруі, лейкопения тенденциясы, моно және анизоцитоз.

Созылмалы интоксикация кезінде тыныс алу жүйесінің (жұтқыншақ пен өкпе) ауруы, аллергиялық зақымдалу нәтижесінде дерматит және экзема пайда болады. Никель тетракорбанилі өкпеге және миға қан кұйылуына алып келеді, 4-11 күннен кейін өкпе сал, ми ісігі және өкпеде пайда болған ісіктердің нәтижесінде жүрек қан-тамыр жүйесінің жетіспеушілігінен немесе бүйрек қызметінің бұзылуынан өлімге әкеледі.

Табиғатта мырыш тек қосылыстар түрінде әртүрлі минералдарда кездеседі. Жер қыртысындағы мөлшері - 0,02%.

Химиялық тұрғыдан мырыш сілтілік және жерсілтілік металдарға қарағанда активтілігі төмен- ал қалайы, қорғасын, мыс, сынап, күміс және алтын т.б. элементтермен салыстырғанда жоғары активтілік көрсетеді.

Құрғақ ауада мырыш ұзақ уақыт өзінің жылтырлық қасиетін сақтайтын болса, ылғал әсерінен метал беті жұқа қорғанышты қасиеті бар оксидтік немесе карбонатты қабатпен қапталынады. Бұл қабат металды одан әрі ауада тотығудан қорғайтын болғандықтан темір және басқа метал бұйымдарын ауа коррозиясынан бүлінуінен сақтау үшін электрохимиялық немесе балқыған металмен қаптаулар арқылы қорғау кең қолданылады.

Металдық мырыш негіздер әсерінен, мырыш гидроксицинкаттары мен сутегі түзе әрекеттеседі.

Zn + 2NaOH +2H₂O= Na₂[Zn(OH)₄] +H₂ (2)

Металдық мырыш ерітінділер құрамындағы өзінен активтілігі төмен Cu, Ag, Au, Pt металдарын ерітіндіден бос түрінде ығыстырып шығара алады. Хром, марганец және молибден қышқалдарын, темір (ІІІ), қалайы(ІV) иондарын тотықсыздандырады.

Физиологиялық тұрғыдан мырыш өсімдіктер мен адам және жануарлар организіміне керекті микроэлемент. Ол қан құрамындағы қызыл түйіршікті ферментің құрамына қажет. Бұл ферменттер қанның көмірқышқыл газын тасымалдау қызметін атқарады.

Адам мен жануарлар үшін таза мырыш уытты емес. Алайда ол мышьяк, сурма, қорғасын, кадмий элементтерімен ластануына байланысты улы болады. Мырыш хлоридімен көп мөлшерде дем алу адамды өлімге алып келеді.

Мырыш оксидімен ұзақ демалу дене температурасын жоғарылатып, бұлшық ет пен буындардың ауруына, жөтел, қалтырау, адамның көп терлеуі (мырыштық лихорадка) т.б. белгілермен сипатталады. Мырыш хроматы концерогенді, себебі бұл жерде хромның уыттылығы өте жоғары.

Мырыш әсерінен рак ауруының қатерлі ісік клеткаларының көбеюінің біршама тоқтауы байқалған, сондықтан бұл құбылыс әлі-де зерттеуді қажет етеді, басқа ғалымдардың пайымдауы бойынша мырыш қатысында рак ауруы пайда болуы да мүмкін деген жорамал айтылады.

Ауыр уланудан өлген адамда өкпе аралық ұлпаның ісінуі, альвеолалық эпителидің деструкциясы мен метаплазиясы байқалған. Қайталап ауырғанда организмнің әлсіреуіне әкеледі, туберкулездің дамуын активтендіреді, басқа тыныс жолдарының ауруларын қабылдағыш болып келеді. Матусевич т.б. көрсеткен нұсқауларында “литейлік қызбамен” бірнеше рет ауырған адамдарда қан аздық, қанда бимерубин көбейген, асқазанның секреторлық функциясының төмендеуі болған. Тағы да демікпе тәрізді ұстамалар, зәрде ақ уыз болғаны, жүрек ұру ырғағының бұзылуы, атеросклероздық өзгерістер байқалғаны туралы деректер көрсетілген.

ZnO шаңына респираторларды қолданғанның өзінде қан клеткаларында (1 жылдан соң) полисахаридтердің, пероксидазалар мен қышқыл фосфаттазаларының өзгерістері болады. 10 жыл жұмыс істегенде – анемия дамиды. Жан- жақты нақты тексергенде – жоғарғы тыныс жолдарының кілегей қабықтың созылмалы қабынғанын анықтаған.

Қорғасын- жұмсақ, иленуге көнетін, көкшіл тартқан сұр түсті пластикалық, диамагнитті метал. Қорғасын күкірт және тұз қышқылдарында ерімейді, азот және сірке қышқылында тотықтырғыштық қасиетіне байланысты салыстырмалы түрде жақсы ериді.

Химиялық қосылыстарында қорғасын негізінен екі валентті. Оның IV- валентті күйінің тұрақтылығы төмен.

Қорғасын және оның қосылыстарының физика және химиялық қасиеттері жөнінен оқулықтарда, монографияларда және анықтамаларда бірқатар деректер келтірілген.

Қоршаған ортаға қорғасын қалдықтарының шаң, газ түрінде негізгі тарау көздері әдетте іштен жанатын двигательдерді қолданылатын транспорттар, полиграфия, аккумулятор, кабель, оқ - дәрі және түсті металлургия өндірістері болып есептелінеді.

М. Мурозуми қызметкерлерімен бірге атмосферадағы қорғасын мөлшерінің өзгерісін мұз қыртысы бойынша анықтау тәсілін ұсынып, қызықты деректер келтіреді. Мысалы, 1750 жылы Греландия мұзындағы қорғасын мөлшері -20 мкг∕ т болса, 1860 жылы өндірістің дамуына байланысты ол - 50 мкг∕т -ға дейін өсті. Ал жеке автомобильдердің санының артуына байланысты 1950 жылы- 120 мкг∕ т болса, 1985 жылы ол көрсеткіш - 210 мкг∕ т ға дейін жеткен.

Ағызынды сулар мен өзен ағыстарында қорғасынның таралу кинетикасы мейлінше күрделі. Сает, Янин еңбектерінде, су жүйесінде химиялық элементтердің таралу заңдылықтары, күрделі өндіріс орындары бар қаланың әсерін ескере отырып, кіші өзен мысалында мұқият зерттелген.

Қорғасын – политропты улы элемент, адам және жануарлардың барлық ағзалары мен жүйелеріне әсер етеді, өзгерістер нерв және қан айналу жүйесінде байқалады. Қорғасын және олардың қосылыстары зияндылығымен бірге кумулятивтілігімен, ағзадан аз мөлшерде төменгі жылдамдықпен шығарылуымен қауіпті.

Бақылау сұрақтары:

1. Хромның адам организміне әсері.

2. Металды хромдау учаскесінде түзілетін зиянды қосылыстарды.

3.Мырыштың қасиеттері және адам организміне әсері.

4. Қорғасынның қасиеттері және адам организміне әсері.

Әдебиеттер:

1. Савицкая И.В. Разработка электрохимического способа очистки сточных вод с утилизацией отходов- гидроксидов тяжелых металлов: Дис. кандид. техн. наук. Л., 1986.201 с.

2. Очистка хромсодержащих сточных вод гальванического производства электрокоагуляционным методом. Горький: ЦНТИ, 1982. 4 с.

3. Краснобородько И.Г., Светашева Е.С. Электрохимическая очистка сточных вод. Л.: ЛИСИ, 1998. 89 с

4. Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А. и др. Очистка воды электрокоагуляцией. Киев: Будивельник, 1998.110с.

Дәріс № 11 Электрохимия өндірісін сумен жабдықтау және гидросфераны қорғау проблемалары.

Жоспары:

1. Электрохимия өндірісінің ағызынды суларының құрамы.

2. Ағызынды суларды тазалаудың әдістерінің топтары.