Высочин Марк
Челябинская область, г. Челябинск
МАОУ "Лицей № 77 г. Челябинска", 8 класс
ОБНАРУЖЕНИЕ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЕДИНЕНИЙ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА И ОЧИСТКА ВОЗДУХА И ВОДЫ ОТ ЭТИХ ВЕЩЕСТВ
5
Научный руководитель: Вахидов Марс Нуриевич, Челябинская область, г. Челябинск, ресурсный центр "Химия плюс", руководитель
1
Ех
Марк Высочин
51
Ех
ОБНАРУЖЕНИЕ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СОЕДИНЕНИЙ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА И ОЧИСТКА ВОЗДУХА И ВОДЫ ОТ ЭТИХ ВЕЩЕСТВ
Актуальность
Загрязнение окружающей среды в современном мире относят к глобальным проблемам человечества: серьёзнейшей проблемой является загрязнение воздуха соединениями хрома (VI). Соединения шестивалентного хрома особенно вредны для здоровья людей, так как являются канцерогенными соединениями и могут быть причиной онкологических заболеваний. Использование простой, применимой вне лаборатории методики позволяет своевременно реагировать на наличие выбросов.
Цель проекта
Предложить высокочувствительную экспресс-методику обнаружения соединений шестивалентного хрома (цветная реакция) в воде и в воздухе и разработать эффективный способ очистки воды и воздуха от таких соединений.
Рабочая гипотеза
На основе каталитической активности соединений шестивалентного хрома можно обнаружить его следовые количества в воде и в воздухе.
Объект исследования
Вода и воздух, загрязнённые соединениями Cr+6.
Предмет исследования
Реакции соединений Cr+6, которые можно применить для обнаружения соединений шестивалентного хрома и превращения их в безопасные (полезные) продукты.
Задачи
  1. Анализ литературных источников по обозначенной проблеме;
  2. Разработка селективной методики обнаружения соединений Cr+6;
  3. Предложить простой и эффективный способ очистки воды и воздуха от соединений Cr+6.
Методы
  1. Цветные реакции, основанные на каталитических свойствах соединений шестивалентного хрома;
  2. Адсорбцию соединений Cr+6;
  3. Окислительно-восстановительные реакции соединений хрома Cr+6 с превращением его в соединения Cr+3 и последующим его связыванием в безопасные продукты.
Принципиальная новизна
Цветная реакция обнаружения соединений шестивалентного хрома позволяет не только выявить в водной среде Cr+6, но и оценить его концентрацию.
Соединения шестивалентного хрома особенно вредны для здоровья людей, так как являются канцерогенными соединениями и могут быть причиной онкологических заболеваний.

Цель нашей работы – предложить высокочувствительную экспресс-методику обнаружения соединений шестивалентного хрома (цветная реакция) в воде и в воздухе и разработать эффективный способ очистки воды и воздуха от таких соединений.

Рабочая гипотеза нашего исследовательского проекта состоит в том, что на основе каталитической активности соединений шестивалентного хрома можно обнаружить его следовые количества в воде и в воздухе.

В качестве хромофора, катализирующего реакции окисления, мы выбрали индигокармин (индигодисульфоновая кислота) : наблюдали исчезновение синей и развитие желтой окраски раствора (обусловлена образованием изатинсульфоновой кислоты). В присутствии соединений шестивалентного хрома реакция значительно ускоряется. Время развития окраски зависит от концентрации соединений Cr+6 (катализатор).

Для применения данной методики можно использовать стандартные ёмкости (пенициллинки), в которых находятся расчётные количества индигокармина, пероксодисульфата аммония и гидросульфат калия: достаточно внести в ёмкость воду до отметки и наблюдать результат. Исчезновение синей окраски (время) свидетельствует об уровне загрязнения воды.

Для обнаружения соединений шестивалентного хрома в воздухе мы применили колонку, в которую внесена минеральная вата и помещён водный раствор гидрокарбоната натрия, который создаёт щелочную реакцию среды. При пропускании (с помощью компрессора) воздуха, загрязнённого Cr+6, соединения шестивалентного хрома практически полностью задерживаются в водно-содовом растворе. Учитывая объём прогоняемого через раствор воздуха и объём используемого поглощающего раствора, можно оценить содержание Cr+6 в воздухе.

Для очистки воды от соединений шестивалентного хрома мы предлагаем применить обменные реакции в колонке. В качестве основного наполнителя в колонке применяется практически нерастворимый сплав Деварда. Когда в колонку поступает вода (нейтральная реакция среды), содержащая соединения хрома Cr(VI) , происходит окислительно -восстановительная реакция, в ходе которой соединения Cr(VI) переходят в менее опасные соединения Cr (III): CrO3+Al+3H2O=Cr(OH)3+Al(OH)3. На выходе из колонки получается вода, которая избавлена не только от соединений Cr(VI), но и от других загрязнителей воды, а именно от анионов (нитрат, нитрит, фторид, фосфат и др.) и от катионов (свинец, ртуть, кадмий, медь и т.д.)

Для очистки воздуха от частиц, содержащих соединения шестивалентного хрома, мы применили «мокрый метод». Через водный раствор, содержащий 5 % сульфата железа (II) и 10 % серной кислоты, пропускаем воздух. Соединения Cr(VI) поглощаются раствором и вступают в окислительно-восстановительную реакцию с сульфатом железа (II): 6 FeSO4 +H2Cr2O7+6 H2SO4= 3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O. В процессе электролиза также образуется кислород, происходит частичная регенерация, необходимая для образования сульфата хрома (III), серная кислота. Поглощающая ёмкость – это электролизёр, имеющий форму колонки. В верхней части этой колонки помещён железный катод, а в нижней – инертный анод (платинированный графит). Воздух в колонку поступает снизу. Чтобы увеличить путь для пузырьков воздуха (чем больше этот путь, тем полнее извлечение хромсодержащих частиц), в колонке находится минеральная вата, не реагирующая с компонентами раствора. В колонке с электролитом, помимо соединений шестивалентного хрома, могут задерживаться и другие соединения металлов (соединения цинка, железа и др.).
Видео о проекте
Расписание работы автора проекта
15 апреля, пт
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
10:00
10:20

11:35 - 11:45

Алексанян К.Г.
Лысенков А.С.
15 апреля, чт
10:40
11:00
11:20
Дюбанов М.В.
Шаповалова О.В.
Винтайкин Б.Е.

Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше