Einsatz der UV-Vis-Spektrophotometrie zur Chrombestimmung in der Ledergerbereiindustrie

Die Überwachung von Chrom in Leder und Ledergerbereiabwässern ist für den Schutz der Umwelt und der menschlichen Gesundheit unerlässlich. Bildquelle: Pexels Benutzer Jay Mantri

Bei der Herstellung von Alltagsgegenständen und -materialien wird eine Vielzahl von Stoffen verwendet, deren Einsatz schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben kann, wenn sie nicht ordnungsgemäß kontrolliert werden. In der Ledergerberei ist Chrom eines der wichtigsten Elemente, die zum Schutz der Umwelt und der öffentlichen Gesundheit berücksichtigt werden müssen. Gegenwärtig sind 90 % der weltweiten Lederherstellung auf die Chromgerbung angewiesen, da diese stabilisierende Eigenschaften besitzt, die es dem Leder ermöglichen, mikrobiellem Abbau sowie Temperaturschwankungen, Schweiß und anderen Umweltbelastungen zu widerstehen.

Allerdings können nur 20 % des Materials in Leder umgewandelt werden, während 25 % zu Abfall werden, der hauptsächlich ins Abwasser gelangt. Bleiben diese Abwässer unbehandelt, können sie der menschlichen Gesundheit und der Umwelt erheblichen Schaden zufügen. Daher ist die Überwachung von Chrom notwendig, um die Sicherheit sowohl des Leders selbst als auch des Gerbereiabwassers zu gewährleisten, um Menschen, Ökosysteme, die Wasserversorgung und landwirtschaftliche Flächen vor unsicheren Chromkonzentrationen zu schützen und gleichzeitig die örtlichen Vorschriften einzuhalten.1

Leider sind herkömmliche Methoden der Chrombestimmung, wie z. B. die Atomabsorptionsspektrometrie am Graphitofen und die Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie, zeitaufwendig und zerstörerisch und erfordern eine umfangreiche Probenvorbereitung. Um eine schnellere, zuverlässigere und benutzerfreundlichere Methode zur Chrombestimmung zu entwickeln, wenden sich die Forscher der UV-Vis-Spektrophotometrie zu.

Chromhaltige Abwässer können auf landwirtschaftlichen Flächen Schaden anrichten und das giftige Material in die Lebensmittelversorgung einbringen. Bildquelle: Pexels Benutzer McDobbie Hu

Was ist Chrom?

Chrom ist ein natürlich vorkommendes Element, das in Tieren, Pflanzen, Böden und vulkanischen Gasen vorkommt.2 Obwohl dreiwertiges Chrom (CR III) ein essentieller Nährstoff ist, der an der Aufrechterhaltung des Eiweiß-, Glukose- und Fettstoffwechsels beteiligt ist, ist sechswertiges Chrom (Cr VI) eine toxische Substanz, die zu einer Reihe von Gesundheitsproblemen führen kann, darunter:

• Probleme mit der Atmung
• Gastrointestinale Wirkungen
• Leber- und Nierenschäden
• Unterdrückung des Immunsystems
• Krebs
• Neurologische Schäden

Trotz der Toxizität von Chrom ist es ein wesentlicher Bestandteil zahlreicher wichtiger Industriezweige, darunter die Stahlherstellung, der Holzschutz, die Verchromung, die Herstellung von Farbstoffen und Pigmenten sowie das Gerben von Leder. Diese Herstellungsverfahren können sowohl zu einer direkten Exposition von Arbeitnehmern und Verbrauchern durch den Kontakt mit dem Produkt selbst als auch zu einem Eintrag von Chrom in die Wasserversorgung, den Boden, landwirtschaftliche Produkte und die Luft führen.

Die UV-Vis-spektrophotometrische Bewertung von Chrom kann der Lederindustrie helfen, empfindliche Ökosysteme und die Wasserversorgung zu schützen. Bildquelle: Pexels-Benutzer Wolfgang Moritzer

UV-Vis-spektrophotometrische Methoden zur Bestimmung von Chrom

Die UV-Vis-Spektrophotometrie bietet eine schnelle, einfache und zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung von Chrom in Leder und Ledergerbereiabwässern. Durch die Überwachung der Spektren von Leder und Abwässern ermöglicht die Spektralanalyse eine schnelle und einfache Messung des Chromgehalts zur Bewertung der Sicherheit. Außerdem liefert diese Methode zuverlässige Chromwerte, ohne dass andere chemische Verunreinigungen wie Kalk, Schwefelsäure und Salze die Messung stören. Laut einer Studie von Forschern der Universität Hebron aus dem Jahr 2009 können "UV-Vis-spektrophotometrische Messungen als Qualitätskontrollverfahren zur Überwachung der Behandlung und des Recyclings von Chromlösungen in der Lederindustrie eingesetzt werden."3

Eine in der Chemical Monthly veröffentlichte Studie, in der die Wirksamkeit einer UV-Vis-spektralphotometrischen Methode zur Analyse des Chromgehalts in Leder untersucht wurde, kam zu dem Ergebnis, dass die Methode nicht nur wirksam, sondern auch "die am besten geeignete Methode ist: Andere Methoden leiden unter schweren Matrixeffekten, die durch hohe Konzentrationen von Mineralsäuren und Elektrolyten entstehen."4 Die Methode wurde für ihre einfache Anwendung, hohe Genauigkeit und breite Anwendbarkeit gelobt.

UV-Vis-spektrophotometrische Chrom-Bestimmungsmethoden spielen auch eine wichtige Rolle bei der Bewertung neuer Behandlungsmethoden, mit denen der Chromgehalt in Ledergerbereiabwässern gesenkt werden soll. In einer Studie aus dem Jahr 2011 wurde beispielsweise ein innovatives Verfahren zur Chromentfernung unter Verwendung fester Kalksteinabfälle aus der Steinschneideindustrie vorgestellt, das neue Möglichkeiten zur Verbesserung des Schutzes der Umwelt und der öffentlichen Gesundheit in Gebieten bieten könnte, in denen Standardbehandlungsverfahren nicht ohne weiteres eingesetzt werden können oder keine ausreichende Chromentfernung bieten.5

Mithilfe der UV-Vis-Spektrophotometrie konnten die Forscher feststellen, dass die Kalksteinabfallmethode innerhalb weniger Tage zu einer "fast vollständigen Entfernung von Chrom" führte. In dem Maße, wie das Bewusstsein für die mit Chrom verbundenen Umwelt- und Gesundheitsprobleme wächst und die Vorschriften ausgeweitet werden, wird die UV-Vis-Spektralphotometrie auch in Zukunft ein unschätzbares Instrument zur Analyse und Verfeinerung von Behandlungsmethoden und zur Förderung sicherer Praktiken in der Ledergerbereiindustrie sein.

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