Ionic Cr (vi) Reduction in Cement and Investigation of Its Effects on Cement Properties

Abstract

Çimento suyla temas ettiğinde içeriğindeki Cr(VI) suda çözünmekte ve deriye teması sonucunda kontakt dermatite neden olabilmektedir. Çimentodaki Cr(VI) varlığı nedeniyle oluşabilecek sağlık sorunlarını kontrol altına alabilmek ve azaltmak için yasal tedbirler alınmaktadır. Avrupa Parlementosunca hazırlanan 2003/53/EC direktifinde, hidratasyon sonrası çimentoda Cr(VI) içeriği üst limiti 2 ppm olarak belirlenmiş ve bu değerin üzerinde Cr(VI) içeren çimentonun AB satışı 17 Ocak 2005 tarihinden itibaren yasaklanmıştır. Ülkemizde ise elleçleme esas torbalı çimentolarda Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlaması yönetmeliği Ek 17, 47. maddesinde çimentoda bulunan çözülebilir kromun 2 ppm'den küçük olması gerektiği belirtilmektedir. Avrupada geçerli olan kısıtlamaların ülkemizde de 2022 yılı içerisinde gelmesi beklenmektedir. Bu tez kapsamında, çimentodaki Cr(VI) miktarını 2 ppm değeri altına indirgemek için kimyasal indirgen olarak demir sülfat monohidrat (FeSO4.H2O), demir sülfat tetrahidrat (FeSO4.4H2O), demir sülfat heptahidrat (FeSO4.7H2O), çimento olarak da 40.26 ppm krom içeriği olan CEM I 42.5 R portland tip çimento kullanılmıştır. Kullanılan indirgenlerin çimentodaki Cr(VI)'yı indirgeme etkinlikleri belirlenmiştir. İndirgeme sonrasında çimentonun fiziksel ve kimyasal özelliklerine yönelik değişiklikler incelenmiştir. Yapılan çalışmada sonuç olarak kullanılan indirgenlerin hepsinin çimentoda Cr(VI)'yı indirgeme etkinliğinin olduğu görülmüştür. Kütlece %0.2 kullanıldığında Cr(VI) miktarının 0.34 ppm değerlerine kadar düşmesi, diğer kimyasallara göre indirgemek için daha az miktarda kullanılması ve çimento özellikleri üzerindeki değişikliklerin makul seviyelerde görülmesi nedeniyle demir sülfat heptahidrat'ın daha etkili indirgen olduğu belirlenmiştir.

When cement comes into contact with water, the Cr(VI) it contains dissolves in water and may cause contact dermatitis as a result of skin contact. Legal measures are taken to control and reduce health problems that may occur due to the presence of Cr(VI) in the cement. In the 2003/53/EC directive prepared by the European Parliament, the upper limit of Cr(VI) content in cement after hydration was determined as 2 ppm and EU sales of cement containing Cr(VI) above this value were prohibited as of 17 January 2005. In our country, it is stated that the soluble chromium contained in the cement should be less than 2 ppm in the article 47 of Annex 17 of the Regulation on Registration, Evaluation, Permission and Restriction of Chemicals in bagged cements for handling. It is expected that the restrictions valid in Europe will come in 2022 in our country as well. Within the scope of this thesis, iron sulfate monohydrate (FeSO4.H2O), iron sulfate tetrahydrate (FeSO4.4H2O), ferrous sulfate heptahydrate (FeSO4.7H2O) as chemical reducing agent and 40.26 as cement in order to reduce Cr(VI) amount in cement below 2 ppm. CEM I 42.5 R portland type cement with ppm chromium content was used. The reducing activities of the used reducers on Cr(VI) in cement were determined. Changes in the physical and chemical properties of cement after reduction were investigated. As a result, it was observed that all of the reducers used in the study had a reducing efficiency of Cr(VI) in cement. It has been determined that ferrous sulfate heptahydrate is a more effective reducing agent, since the amount of Cr(VI) is reduced to 0.34 ppm when 0.2% by mass is used, less amount is used for reduction compared to other chemicals, and changes on cement properties are observed at reasonable levels.