Anwendung des LAMBDA OMNICOLL Fraktionssammlers in der Forschung zur Rückgewinnung von sechswertigem Chrom

Sechswertiges Chrom (Cr(VI)) ist einer der gefährlichsten Schadstoffe in Industrieabwässern, insbesondere in Abwässern von Chromproduktionsanlagen. Aufgrund seiner hohen Toxizität und Umweltbelastung müssen Industrieunternehmen sicherstellen, dass die Chromkonzentrationen im Abwasser vor der Einleitung auf extrem niedrige Werte reduziert werden.

Eine Forschungsstudie mit dem Titel „Die Regeneration gesättigter Ionite nach der Extraktion von sechswertigem Chrom aus dem Abwasser einer Chromproduktionsanlage“ untersuchte die Rückgewinnung von Chrom aus Abwasser mittels Anionenaustauscherharzen und bewertete verschiedene Regenerationsmethoden. In dieser Arbeit wurde der LAMBDA OMNICOLL Fraktionssammler verwendet, um während Ionenaustausch- und Regenerationsexperimenten automatisch Säuleneluatproben zu sammeln und so die Chromkonzentration während des gesamten Prozesses genau zu überwachen.

Referenz: Pastukhov, AM, Chernyi, ML, & Skripchenko, S. Yu. (2019). Die Regeneration gesättigter Ionenaustauscher nach der Extraktion von sechswertigem Chrom aus dem Abwasser einer Chromproduktionsanlage. AIP Conference Proceedings, 2174, 020047. doi.org/10.1063/1.5134198

Abbildung 1: Bildliche Darstellung der Arbeitsübersicht

Ionenaustausch-Entfernung von sechswertigem Chrom

Die Studie konzentrierte sich auf die Entfernung von sechswertigem Chrom aus wässrigen Lösungen mithilfe des stark basischen Anionenaustauscherharzes Purolite A500/4994. Der Ionenaustausch gilt als eine der vielversprechendsten Technologien zur Behandlung chromhaltiger Abwässer, da er die Chromkonzentrationen auf sehr niedrige Werte reduzieren und gleichzeitig die Rückgewinnung wertvoller Chromverbindungen ermöglichen kann. Im Versuchsaufbau wurden modellhafte chromhaltige Lösungen mit einer Chromkonzentration von ca. 1,834 g/L und einer Sulfatkonzentration von 2 g/L hergestellt. Der pH-Wert der Lösung wurde vor der Zugabe zur Ionenaustauschersäule auf pH 7 eingestellt.

Das Harz wurde in eine vertikale Laborsäule gefüllt, und die Chromlösung wurde kontinuierlich mit einer Peristaltikpumpe mit einer konstanten Flussrate von etwa fünf Säulenvolumina pro Stunde durch die Säule gepumpt. Während dieses Prozesses wurden Chromionen vom Anionenaustauscherharz adsorbiert, bis dieses gesättigt war.

Rolle des LAMBDA OMNICOLL Fraktionssammlers

Während der Säulenexperimente musste die aus der Ionenaustauschersäule austretende Lösung in sequenziellen Proben gesammelt werden, um den Adsorptionsprozess zu überwachen.

Der LAMBDA OMNICOLL Fraktionssammler wurde verwendet, um die Eluatfraktionen in regelmäßigen Abständen automatisch zu sammeln.

Diese automatische Fraktionssammlung gewährleistete eine konsistente Probenahme während des gesamten Experiments. Die gesammelten Fraktionen wurden anschließend titrimetrisch mit einer Standardlösung von Eisen(II) analysiert, um die Chromkonzentration in jeder Fraktion zu bestimmen.

Durch die Analyse der Chromkonzentration in den gesammelten Fraktionen war es möglich, das Durchbruchverhalten von Chrom in der Säule zu überwachen und den Zeitpunkt der Harzsättigung zu bestimmen.

Die automatisierte Probenahme trug außerdem zur Aufrechterhaltung der Reproduzierbarkeit bei und minimierte das Risiko menschlicher Fehler bei langen Versuchsreihen.

Untersuchung der Harzregeneration

Nachdem das Ionenaustauscherharz die Sättigung erreicht hatte, konzentrierte sich der nächste Forschungsschritt auf die Regeneration des Harzes und die Rückgewinnung des adsorbierten Chroms. Der Desorptionsprozess wurde unter dynamischen Säulenbedingungen mit verschiedenen Regenerationslösungen durchgeführt.

Die Eluate, die die Säule während der Regenerationsphase verließen, wurden erneut mit demLAMBDA OMNICOLL Fraktionssammler aufgefangen. Diese Fraktionen ermöglichten eine präzise Überwachung des Chrom-Desorptionsprozesses und halfen, die Wirksamkeit verschiedener Eluenten zu bestimmen.

Drei Hauptregenerationslösungen wurden getestet:

• Ammoniumchloridlösungen mit Ammoniakzusatz

• Natriumchloridlösungen mit Natriumhydroxid

• Natriumsulfatlösungen mit Natriumhydroxid

Jedes Eluat wurde kontinuierlich durch die Säule gepumpt, und die resultierenden Fraktionen wurden analysiert, um die Chromkonzentration im Eluat zu bestimmen und die Chromrückgewinnungseffizienz zu berechnen.

Ergebnisse der Chromrückgewinnung

Die Ergebnisse zeigten, dass die Regeneration mit alkalischen Natriumchloridlösungen und ammoniumchloridlösungen mit Ammoniak die effektivste Chromrückgewinnung ermöglichte.

Die Verwendung von Natriumchloridlösungen mit Natriumhydroxid führte zu Chromrückgewinnungseffizienzen von bis zu 99,7 %, wobei die Chromkonzentrationen in der zurückgewonnenen Lösung etwa 19 g/L erreichten.

Ammoniumchloridlösungen mit Ammoniak erreichten Rückgewinnungsraten von ca. 98–99 %, mit Chromkonzentrationen von 14–23 g/L im Eluat.

Im Gegensatz dazu war die Regeneration mit alkalischen Natriumsulfatlösungen weniger effektiv und erzielte Chromrückgewinnungsraten von 78–96 % sowie deutlich niedrigere Chromkonzentrationen in der zurückgewonnenen Lösung.

Diese Ergebnisse zeigen, dass bestimmte Regenerationslösungen Chrom effizient zurückgewinnen können, während gleichzeitig die Adsorptionskapazität des Ionenaustauscherharzes für wiederholte Behandlungszyklen erhalten bleibt.

Parallele Mehrsäulenreinigung mit dem LAMBDA OMNICOLL Multichannel Fraction Collector

Der LAMBDA Der OMNICOLL Mehrkanal-Fraktionssammler ermöglicht die parallele Reinigung mehrerer Säulen und damit den simultanen Betrieb und die Fraktionssammlung von mehreren Chromatographie- oder Ionenaustauschsäulen in einem einzigen System. Mithilfe des Mehrkanalzubehörs LAMBDA können verschiedene Lösungsmittel, Analyten und Säulentypen parallel verarbeitet werden, wodurch die Versuchszeit deutlich reduziert wird, während gleichzeitig hohe Präzision und Reproduzierbarkeit gewährleistet bleiben. Dieses Mehrsäulen- Fraktionssammelsystem gewährleistet eine konsistente, automatisierte Probenahme über alle Kanäle hinweg und unterstützt die genaue Überwachung von Adsorptions-, Durchbruchs- und Desorptionsprozessen. Durch die Erhöhung des Durchsatzes und die Möglichkeit des direkten Vergleichs verschiedener BedingungenDas OMNICOLL steigert die Effizienz in Hochdurchsatz-Chromatographie, Ionenaustauschstudien und fortgeschrittenen Trennverfahren.

Erfahren Sie, wie die automatisierte Fraktionssammlung Ihre Trennexperimente optimieren kann.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns unter sales@lambda-instruments.com

Weitere Informationen finden Sie auf der produktspezifischen Seite beihttps://www.fractioncollector.info/multi-stream-fraction-collection/