AT404434B

AT404434B - Verfahren zum aufbereiten eines für eine elektrophoretische lackierung eingesetzten elektrolyten

Info

Publication number: AT404434B
Application number: AT101997A
Authority: AT
Original assignee: Frings Recycling Anlagen Gmbh
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1998-11-25
Also published as: ATA101997A; WO1998056964A1; EP0964942A1; AU7544298A; DE19880824D2

Description

ΑΤ 404 434 Β

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten eines für eine elektrophoretische Lackierung eingesetzten Elektrolyten, dessen Konzentration an die Elektroden angreifenden Ionen durch einen Abzug eines Teiles des Elektrolyten und Ersatz des abgezogenen Elektrolyten durch eine entsprechend ionenarme Flüssigkeit verdünnt und unter einem oberen Grenzwert gehalten wird.

Zum Tauchlackieren von Karosserieteilen mit Hilfe der Elektrophorese ist es bekannt, die Karosserieteile als Kathode zu schalten, an der sich in einem geeigneten Elektrolyten dispergierte, positive Lackionen abscheiden, die durch eine elektrochemische Aufspaltung eines Lackgrundstoffes bereitgestellt werden. Bei der elektrochemischen Aufspaltung des Lackgrundstoffes gehen Säureanionen und Chloridionen in Lösung. Obwohl die Anoden im allgemeinen gegenüber dem eigentlichen Tauchbad durch semipermeable Membranen abgegrenzt sind, die die dispergierten Lackionen zurück-halten. können die gelösten Säure- und Chloridionen, aber auch andere Salzionen und von den Karosserieteilen gelöste Metallionen durch diese Membranen diffundieren, so daß sich die negativen Ionen im Anodenbereich anreichern und die Anoden durch die Säure- und Chloridionen korrosiv belastet werden. Um einer vorzeitigen Alterung der Anoden und einer Beeinträchtigung der Tauchlackierung Vorbeugen zu können, muß daher die lonenkonzentration, insbesondere der Chloride, beschränkt werden. Zu diesem Zweck wird jeweils ein Teil des Elektrolyten aus dem Anodenbereich abgezogen und durch entsalztes Wasser ersetzt. Das Entsalzen des dem Anodenbereich zuzuführenden Wassers ist jedoch aufwendig. Außerdem bereiten die im abgezogenen Teil des Elektrolyten enthaltenen, aus den Karosserieteilen gelösten Metalle Schwierigkeiten bei der Entsorgung dieses Elektrolyten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zum Aufbereiten eines für eine elektrophoretischen Lackierung eingesetzten Elektrolyten so auszugestalten, daß der Einsatz von entsalztem Wasser zur Verdünnung der lonenkonzentration im eingesetzten Elektrolyten weitgehend verringert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der abgezogene Teil des Elektrolyten einer umgekehrten Osmose unterworfen und dann zumindest als Teil der Ersatzflüssigkeit wieder dem eingesetzten Elektrolyten zugeführt wird.

Da bei einer umgekehrten Osmose die entsprechend ausgewählte Membran im wesentlichen nur vom Lösungsmittel überwunden wird, können die im abgezogenen Teil des Elektrolyten gelösten Ionen zurückgehalten und das Permeat in vorteilhafter Weise dem Elektrolyten als Ersatzflüssigkeit wieder zugeführt werden. Es braucht daher lediglich das bei der umgekehrten Osmose zurückgehaltene Konzentrat durch entsalztes Wasser ersetzt zu werden, was den Bedarf an entsalztem Wasser entscheidend verringert. Außerdem erleichtert die Konzentrierung der insbesondere durch die Schwermetalle gebildeten Schadstoffe deren Ausscheidung bei einer nachfolgenden Aufbereitung des ausgeschiedenen Konzentrats, so daß sich insgesamt eine besonders wirtschaftliche Verfahrensführung ergibt.

Das Rückhaltevermögen der gelösten Ionen mit Hilfe der umgekehrten Osmose ist unterschiedlich. Während eine gute Abtrennung vor allem der Chlorid- und Metallionen sichergestellt werden kann, muß mit einer etwas geringeren Rückhaltefähigkeit gegenüber den Säureionen gerechnet werden. Um aus diesem Grunde einer möglichen Übersäuerung des eingesetzten Elektrolyten durch das rückgeführte Permeat entgegenzuwirken, kann der abgezogene Teil des Elektrolyten vor der umgekehrten Osmose neutralisiert werden.

Damit der abgezogene Teil des Elektrolyten unter Einhaltung eines vorteilhaften Permeatdurchsatzes einer umgekehrten Osmose unterworfen werden kann, ist für eine an den Volumenstrom angepaßte Membranfläche zu sorgen, was im allgemeinen mehrere Membranbaueinheiten erfordert, denen jeweils ein Teilstrom des abgezogenen Elektrolyten zugeführt wird. Besonders günstige Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der abgezogene Teil des Elektrolyten einer umgekehrten Osmose In mehreren Kreisläufen unterworfen wird, wobei das Permeat jedes Kreislaufes als Teil der Ersatzflüssigkeit dem eingesetzen Elektrolyten und das Konzentrat zumindest teilweise dem nächsten Kreislauf zugeführt werden. Dies ist ohne Verschlechterung der Trennbedingungen möglich, weil die Rückhaltefähigkeit insbesondere gegenüber den Chloridionen über die in Frage kommenden Konzentrationsbereiche weitgehend gleich bleibt. Die im Vergleich zum jeweils vorhergehenden Kreislauf höhere lonenkonzentration in den nachfolgenden Kreisläufen würde daher lediglich eine Verminderung des Perme-atdurchsatzes bedingen, wenn kein Ausgleich durch einen an die höhere lonenkonzentration angepaßten, größeren Förderdruck in den einzelnen Kreisläufen erfolgte. Das Konzentrat jedes Kreislaufes kann somit auch dem durch den abgezogenen Teil des Elektrolyten gebildeten Zulauf vor der Zulaufabzweigung zu diesem Kreislauf zugemischt werden, so daß sich die lonenkonzentration des Zulaufes zu den einzelnen Kreisläufen stufenweise von Kreislauf zu Kreislauf erhöht.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbereiten eines für eine elektrophoretische Lackierung eingesetzten Elektrolyten näher erläutert, und zwar wird der Verfahrensablauf in 2

AT 404 434 B einem Blockschaltbild einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gezeigt.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tauchbad 1 für die elektrophoretische Lackierung, beispielsweise von als Kathode geschalteten Karosserieteilen 2. mit Anoden 3 ausgerüstet, die gegenüber dem eigentlichen Tauchbad durch semipermeable Membranen 4 abgetrennt sind, so daß der eingesetzte Elektrolyt im Anodenbereich frei von Lackionen bleibt, die mit dem Bindemittel an der Kathode abgeschieden werden. Die anfallenden., im Elektrolyten gelösten Anionen, vor allem Säure- und Chloridionen, können jedoch die Membranen 4 durchdringen, was zu einer entsprechenden Konzentration dieser Anionen im Anodenbereich führt. Damit diese lonenkonzentration nicht eine vorzeitige Elektrodenkorrosion bedingt und damit die Tauchlackierung beeinträchtigt, muß die lonenkonzentration verdünnt werden. Zu diesem Zweck wird ein Teil des Elektrolyten aus dem Anodenbereich abgezogen und einem Zwischenspeicher 5 zugeführt, aus dem der abgezogene Elektrolyt zur Weiterbehandlung mit Hilfe einer umgekehrten Osmose abgepumpt wird. Die dafür eingesetzten Membranbaueinheiten 6 sind jeweils über eine gesonderte Pumpe 7 an eine gemeinsame Zulaufleitung 8 angeschlossen. Das Permeat der einzelnen Membranbaueinheiten 6 wird über eine Sammelleitung S einem Permeatbehälter 10 zugeführt, aus dem der Elektrolyt im Anodenbereich des Tauchbades 1 um den zur Verdünnung der lonenkonzentration abgezogenen Teil ergänzt wird. Das Konzentrat aus den Membranbaueinheiten 6 wird über Konzentratleitungen 11 wieder der Zulaufleitung 8 zugeführt, und zwar in Strömungsrichtung vor der jeweiligen Zulaufabzweigung 12, so daß sich für jede Membranbaueinheit ein Kreislauf a, b, c, und d ergibt. Dies ist möglich, weil die Rückhaltefähigkeit der Membranbaueinheiten 6 insbesondere gegenüber den Chloridionen in den auftretenden Konzentrationsbereichen von der lonenkonzentration weitgehend unabhängig ist. Die Verminderung des jeweiligen Permeatdurchsatzes zufoge der höheren lonenkonzentration kann durch eine entsprechende Druckerhöhung über die Pumpen 7 ausgeglichen werden, die lediglich den Druckverlust im jeweiligen Kreislauf a, b, c, d abzudecken haben. Der für die umgekehrte Osmose erforderliche Zulaufdruck wird über eine Vordruckpumpe 13 und eine anschließende Hauptdruckpumpe 14 sichergestellt.

Das Konzentrat aus dem letzten Kreislauf d wird verworfen bzw. in geeigneter Weise aufbereitet, wobei sich wegen der vergleichsweise hohen Schadstoffkonzentration vorteilhafte Trennbedingungen eröffnen. Als Schadstoffe sind vor allem die aus den Karosserieteilen herausgelösten Metallionen zu werten, die die Membranen 4 um die Anoden 3 des Tauchbades 1 trotz ihrer positiven Ladung durchdringen und von den Membraneinheiten 6 im Konzentrat zurückgehalten werden. Der verworfene Volumenstrom des Konzentrates muß allerdings bei der Rückführung des Permeats in das Tauchbad 1 berücksichtigt werden. Dieser verworfene Volumenstrom wird durch entsalztes Wasser ersetzt, das dem Permeatbehälter 10 zugeführt wird, wie dies durch die Versorgungsleitung 15 angedeutet ist

Da die Rückhaltefähigkeit der Membranbaueinheiten 6 gegenüber Säureionen geringer als gegenüber den Chlorid- und Metallionen ist, besteht die Gefahr, daß der Elektrolyt im Tauchbad 1 durch das rückgeführte Permeat übersäuert wird. Aus diesem Grund wird der aus dem Tauchbad 1 abgezogene Teil des Elektrolyten neutralisiert, indem dem abgezogenen Elektrolyten im Zwischenspeicher 5 ein Neutralisationsmittel, z. B Natronlauge, über die Zuleitung 16 zugeführt wird. Die Neutralisation vor der umgekehrten Osmose ist wegen der begrenzten Säurebelastbarkeit der Membranbaueinheiten vorteilhaft.

Bei einer Anlage zum Tauchlackieren von Karosserieteilen mit Hilfe eines elektrophoretischen Abscheidens der Lackionen auf den als Kathode geschalteten Karosserieteilen konnten für den eingesetzten Elektrolyten im Anodenbereich tägliche Frachten von 200 kg Säure (davon ca. 160 kg Amidosulfonsäure, 30 kg Essigsäure und 10 kg Milchsäure), 1280g Chloride, 400 g Fe3+, 200 g Ni2+ und Cr''1 sowie ca. 40 g Pb2+ ermittelt werden. Aus der Chloridfracht läßt sich errechnen, daß der zur Verdünnung der lonenkonzentration aus dem Anodenbereich täglich abzuziehende Teil des Elektrolyten etwa 40 m3 ausmacht. Durch das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren konnten 95 % dieses Volumenstromes durch das in das Tauchbad rückfließende Permeat ersetzt werden, weil durch die umgekehrte Osmose ein Rückhalt an Chloriden von etwa 90 % und an Metallen von etwa 99 % erzielt wurde. Der Säurerückhalt belief sich auf ca. 65 %. Der tägliche Bedarf an entsalztem Wasser konnte demnach von den bisher erforderlichen 40 m3 auf 2 m3 verringert werden.

Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und überall dort vorteilhaft zur Anwendung kommen kann, wo bei einer elektrophoretischen Lackierung überhöhte lonenkonzentrationen auftreten, die die Elektroden belasten und damit das Lackierverfahren beeinträchtigen können. Es ist dabei nur von untergeordneter Bedeutung, ob die Lackionen kathodisch oder anodisch auf dem Werkstück abgeschieden werden. 3

Claims

AT 404 434 B Patentansprüche 1. Verfahren zum Aufbereiten eines für eine elektrophoretische Lackierung eingesetzten Elektrolyten, dessen Konzentration an die Elektroden angreifenden Ionen durch einen Abzug eines Teiles des Elektrolyten und Ersatz des abgezogenen Elektrolyten durch eine entsprechend ionenarme Flüssigkeit verdünnt und unter einem oberen Grenzwert gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Teil des Elektrolyten einer umgekehrten Osmose unterworfen und dann zumindest als Teil der Ersatzflüssigkeit wieder dem eingesetzten Elektrolyten zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB der abgezogene Teil des Elektrolyten vor der umgekehrten Osmose neutralisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Teil des Elektrolyten einer umgekehrten Osmose in mehreren Kreisläufen unterworfen wird, wobei das Permeat jedes Kreislaufes als Teil der Ersatzflüssigkeit dem eingesetzen Elektrolyten und das Konzentrat zumindest teilweise dem nächsten Kreislauf zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat jedes Kreislaufes dem durch den abgezogenen Teil des Elektrolyten gebildeten Zu-Iauf vor der Zulaufabzweigung zu diesem Kreislauf zugemischt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4