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.).