Çimentodaki suda çözünen Krom(VI)'nın farklı indirgenler yardımıyla indirgenmesi

Abstract

Krom, çimentoda ağırlıklı olarak Cr(III) formunda bulunmakla birlikte Cr(VI), Cr(V) ve Cr(IV) gibi farklı şekillerde de bulunabilmektedir. Cr(VI), diğer formlara kıyasla yüksek çözünürlüğü, yüksek oksitleme etkisi ve kimyasal kararsızlığı sebebiyle daha reaktiftir ve bu nedenle insan ve çevre sağlığı açısından bazı riskler oluşturmaktadır. Bu risklerden en önemli olanı çimentonun deriyle teması sonucu çimentodaki Cr(VI)'nın deriden içeriye nüfuz ederek kontakt dermatit oluşumlarına neden olmasıdır. Bu riskleri azaltmak amacıyla Avrupa Parlamentosu tarafından Cr(VI) içeren çimento ve çimento içerikli malzemelerin piyasaya sunulması ve kullanımı ile ilgili bazı yasal düzenlemeler yapılmıştır. Avrupa Parlamentosunun bu yasal düzenlemeleri içeren EU 2003/53/EC sayılı direktifinin Ocak 2005 tarihinde yürürlüğe girmesiyle, Avrupa Birliği üyesi ülkelerde, hidrate olduğunda ağırlıkça 2 ppm'in (%0,0002) üzerinde çözünebilen Cr(VI) içeren çimento ve çimento içerikli malzemelerin piyasaya sunulması ve kullanılması yasaklanmıştır. Bu çalışmada; ekonomik açıdan uygun olabilecek kağıt endüstrisi atığı olan lignin liköründen elde edilen ürünler ve Sb2O3, MnSO4.H2O, K2(SbO)2C8H4O10.3H2O ve FeSO4.H2O bileşiklerinin suda çözünen Cr(VI)'yı indirgeme ve çimentonun diğer özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Test sonuçlarına göre Sb2O3 çimentonun %0,02'si, MnSO4.H2O ise çimentonun %0,25'i oranında kullanıldıklarında bile Cr(VI)'yı indirgemede oldukça etkili olmuşlar ve ilave edilen maddelerin az miktarda olması nedeniyle beton özelliklerinde herhangi olumsuz etkiye neden olmamışlardır. Ayrıca yüksek sıcaklık ve raf ömrü testlerinde de bu maddelerin etkinliklerini aynı oranda sürdürebildikleri görülmüş ve Cr(VI) indirgenmesinde çimento endüstrisinde başarıyla kullanılabilecekleri belirlenmiştir. Diğer indirgen ajanların ise gerek indirgeme etkinliklerinin daha zayıf olması ve gerekse betonun özelliklerine kısmi olumsuz etkileri nedeniyle endüstriyel kullanımlarında bir takım tedbirler alınarak veya yardımcı kimyasallarla desteklenerek kullanılabilecekleri belirlenmiştir.

Chromium in cement is mainly found in Cr(III) form together with Cr(VI), Cr(V) and Cr(IV) forms. Cr(VI) form brings about some health and environmental risks due to its higher solubility, higher oxidising effect and higher reactivity because of its chemical unstability. The most common one among these risks is contact dermatitis which is caused by penetration of water soluble Cr(VI) through the skin due to contact of cement with skin. In order to reduce these risks, some legislative regulations have been made by European Parliament in respect of marketing and usage of cements containing water soluble Cr(VI). Since the EU 2003/53/EC directive containing these legislative regulations is in charge in January 2005, the marketing and usage of cement and materias containg cement which has a water soluble Cr(VI) value greater than 2 ppm is prohibited in member countries of European Union. In this study, solid lignins produced from lignin liquor, which is a waste of paper industry, and Sb2O3, MnSO4.H2O, K2(SbO)2C8H4O10*3H2O and FeSO4.H2O chemicals were investigated in terms of their reducing effect on Cr(VI) and other effects on cement properties. According to test results, it is observed that Sb2O3 and MnSO4.H2O are able to reduce Cr(VI) effectively when they are used %0,02 and %0,25 of cement respectively and since small amounts are needed, they do not cause any negative effect on concrete properties of cement. Also they perform stable reducing effects when exposed to high temperature tests and shelf life tests and it is concluded that they can be used conveniently to reduce Cr(VI) in cement industry. It is also concluded that other reducing agents are required to be used with the help of some additional chemicals and by taking some precautions due to their low reducing effects and negative effects on concrete properties of cement.