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Vorrichtung zur Reduktion chromat-und chromsäurehaltiger Abwässer
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduktion chromat-und chromsäurehaltiger Abwasser, insbesondere in galvanischen und ähnlichen Betrieben der Metallindustrie.
Es ist bekannt, dass sich chromat-und chromsäurehaltige Abwässer mit schwefeliger Säure bzw. deren Salzen, mit Esen (II)-Sulfat und elektrolytisch an der Kathode eines Elektrodensystems reduzieren lassen.
Das am häufigsten angewendete Reduktionsverfahren arbeitet mit Sulfiten, aus denen bei einem
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(VI)-VerbindungenChrom (III)-Verbindungen bewirkt.
Wird zur Ansäuerung der Reduktionslösung Schwefelsäure verwendet, entsteht ausser dem Reduktionsprodukt Chromsulfat noch Natriumsulfat.
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Chromsäure + Natriumbisulfit + Schwefelsäure # Chrom(III)-sulfat + Natriumsulfat + Wasser
Bei einer Reduktion mit Eisen -Sulfat entsteht ebenfalls bei einem pH-Wert unter 3 als Reduktionsprodukt Chrom (III)-Sulfat, wenn zur Ansäuerung Schwefelsäure eingesetzt wird. Als Nebenprodukt wird Eisen (III)-Sulfat gebildet.
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hohen Reduktionsmittelverbrauch und in der Notwendigkeit ständiger analytischer Kontrolle der reduzierten Abwässer. Ein weiterer Nachteil ist, dass Absaugevorrichtungen für die entstehenden SO-Gase erforderlich sind. Die Reduktion mit Eisen (II)-Sulfat besitzt die gleichen vorgenannten Nachteile. Absaugevorrichtungen können hiebei entfallen.
Darüber hinaus entstehen bei Verwendung von Eisen (II)- -Sulfat nach der anschliessenden Neutralisation grosse Schlammengen, die das an sich billige Verfahren unwirtschaftlich werden lassen. Aus diesem Grunde ist das Esen (II)-Sulfat zur Reduktion chromat- und chromsäurehaltiger Abwässer nur dann sinnvoll, wenn verbrauchte Schwefelsäure-Beizbäder im Betrieb zur Verfügung stehen, die ohnehin neutralisiert und entmetallisiert werden müssten. Elektrolytische Verfahren zur Reduktion chromar- und chromsäurehaltiger Abwässer haben wesentliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen chemikaliena. ufwendigen Verfahren. Sie sind jedoch vorzugsweise für die Behandlung von Chromkonzentraten entwickelt worden. Spülwässer lassen sich nur unvollständig bzw. nur mit hohem Energie- und Zeitaufwand quantitativ reduzieren.
Es ist beispielsweise nicht möglich, eine quantitative elektrolytische Reduktion von Spülwässern in den sogenannten Reduktionszwischenbädern vorzunehmen.
Der Zweck der Erfindung ist, den Verbrauch chemischer Reduktionsmittel und den Arbeitsaufwand bei der Reduktion chromat-und chromsäurehaltiger Abwässer zu verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten chemischen und elektrolytischen Reduktionsverfahren zu vermeiden und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der durch zweckmässige Kombination der Vorteile der bekannten Verfahren in Reduktionszwischenbädern kontinuierlich eine quantitative Reduktion chromat-und chromsäurehaltiger Abwässer erzielt wird.
Die Vorrichtung soll insbesondere ermöglichen, Reduktionszwischenbäder ohne Absaugevorrichtungen zu betreiben. Ferner erfordert die angestrebte Kontinuität der quantitativen Reduktion, dass das chemische Reduktionsmittel nach erfolgter Umsetzung durch kathodische Reduktion regenerierbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist so gelöst, dass den ökonomischen Ständspülbädern, die bei den bekannten chemischen Reduktionsverfahren vorgeschaltet sind, ein elektrochemisches Reduktionszwischenbad nachgeordnet ist, das mit einem bekannten Elektrodensystem ausgerüstet ist. Die Reduktionsflüssigkeit besteht aus einer Lösung von Eisenn)-Sulfat und vorzugsweise Schwefelsäure.
Sobald das Elektrodensystem unter Spannung steht und chromat-bzw. chromsäurehaltige Abwässer in das elektrochemische Reduktionszwischenbad gelangen, treten folgende chemische Reaktionen auf :
1. Das in sechswertiger Form vorliegende Chrom wird in bekannter Weise zu dreiwertigem Chrom reduziert. Als Nebenprodukt bildet sich Eisen (III)-Sulfat (s. Reaktionsgleichung (2)) s
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säure, eingeleitet :
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Das eingesetzte Eisen -Sulfat wird theoretisch nicht verbraucht, da es während der elektrolytischen Reduktion kontinuierlich rückgebildet wird.
3. Werden für die erfindungsgemässe Vorrichtung Eisen-Anoden verwendet, so tritt eine geringfügige Anodenlöslichkeit auf :
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Das durch den Arbeitsablauf des Spülens aus dem Reduktionszwischenbad ausgeschleppte Eisen (II)- - Sulfat wird durch das elektrolytisch gebildete Eisen (II)-Sulfat wieder ergänzt.
Während der elektrochemischen Chromreduktion wird wie bei den bekannten Verfahren eine äquivalente Menge Schwefelsäure für die Bildung des Chromsulfat verbraucht, die wieder ergänzt werden muss. Der Mangel an Schwefelsäure im Reduktionszwischenbad ist am Absinken der Stromdichte und an
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einer Erhöhung des pH-Wertes erkennbar.
Der beste Reduktionserfolg lässt sich durch eine möglichst grosse Kathodenoberfläche bei kleiner
Anodenoberfläche erzielen. Zur Einsparung einer Elektrode wird vorteilhaft der Behälter des Reduktions- zwischenbades mit der gegebenen grossen Oberfläche als Kathode geschaltet.
Bei der Anwendung der erfindungsgemässen elektrochemischen Reduktionsvorrichtung kann fast voll- ständig auf den Zusatz chemischer Reduktionsmittel verzichtet werden. Die Wartung der Reduktionsan- lage wird durch die kontinuierliche Betriebsweise auf ein Minimum herabgesetzt. Absaugevorrichtungen sind nicht mehr erforderlich und können bei Neuanlagen entfallen. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiel 1
In einem galvanischen Betrieb befindet sich ein Glanzchromautomat mit einem ökonomischen
Standspülbad sowie dem erfindungsgemässen elektrochemischen Reduktionszwischenbad. Unter einem ökonomischen Standspülbad wird ein abflussloses Spülbad verstanden, das direkt neben einem galvanischen Bad zur Aufstellung kommt und zur Rückhaltung und Wiederverwendung der Elektrolytflüssigkeit dient. Als Reduktionszwischenbad wird ein Bad bezeichnet, das in einer galvanischen Abteilung zwischen dem Chrombad bzw. dem letzten ökonomischen Standspülbad und einem üblichen Fliessspülbad aufgestellt ist und zur Reduktion der entstehenden ehromsäurehaltigen Abwässer dient. Das Reduktionszwischenbad besitzt ein Volumen von 500 1. Es enthält Leitungswasser mit 2 kg gelöstem Eisen (II)-Sulfat und 101 konzentrierte Schwefelsäure.
Im Reduktionszwischenbad sind eine Bleikathode mit 40 dmz Oberfläche sowie eine Eisenanode mit 28 dm ! Oberfläche angeordnet. Die Badspannung beträgt 4 V, und der Strom fliesst mit 18 A. Das elektrochemische Reduktionszwischenbad wird gleichzeitig mit dem Gianzchrom- automaten unter Spannung gesetzt.
Ausführungsbeispiel 2
Neben einem Hartchromautomaten befindensich nacheinander angeordnet zwei ökonomische Stand- spülbäder und ein elektrochemisches Reduktionszwischenbad mit einem Volumen von 200 1. Das Reduktionszwischenbad enthält Leitungswasser mit 1 kg gelöstem Eisen (II)-Sulfat in Form von 10 l eisenhaltiger Schwefelsäurebeize. und 2 1 konzentrierte Schwefelsäure. Der aus Stahlblech bestehende Behälter des elektrochemischen Reduktionszwischenbades ist mit Blei ausgeschlagen und wird mit einer nutzbaren Oberfläche von 300 dm2 als Kathode geschaltet. In dem Reduktionszwischenbad ist eine Esenanode mit 8 dm2 Oberfläche angeordnet. Die Badspannung beträgt 4 V, und der Strom fliesst mit 6 A.
Das elektrochemische Reduktionszwischenbad wird gleichzeitig mit dem Hartchromautomaten unter Spannung gesetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Reduktion chromat-und chromsäurehaltiger Abwässer, dadurch gekenn- zeichnet, dass in einer angesäuerten, Eisen-Ionen enthaltenden Lösung eines elektrochemischen Reduktionszwischenbades ein bekanntes Elektrodensystem zur elektrolytischen Reduktion von bei der chemischen Chromreduktion gebildeten Eisen (III)-Ionen zu Eisen (II)-Ionen angeordnet ist.
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