CH618148A5 - Process for separating out heavy metal ions from the aqueous solutions of complex compounds of metal-sequestering and metal chelate-forming chemicals - Google Patents
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Description
618 148 618 148
2 2nd
PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Abtrennung von Metall-Ionen aus den wässrigen Lösungen von Komplexverbindungen metallsequestrierender und/oder -chelatbildender Chemikalien, dadurch gekennzeichnet, dass man für Recycling ausgewählte und für die Abwasseraufbereitung als toxisch klassifizierte Metall-Ionen der Gruppen Ib bis VIII mit Ausnahme der Gruppen IIa und Mb des periodischen Systems der Elemente mit organischen Sulfhydryl-Gruppen enthaltenden Verbindungen, bei welchen die Sulfhydryl-Gruppen in monomerer oder polymerer Form vorliegen, für sich allein oder gemeinsam mit anorganischen Alkalisulfiden und/oder -hydrogensulfiden so umsetzt, dass Ausfällungen der Metall-TThioverbindungen mit niederem Löslichkeitsprodukt entstehen, welche durch einfache mechanische Verfahren abgetrennt werden, so dass in der anfallenden wässrigen Restlösung Metall-Ionen nur noch im Mil-ligramm-Bereich per Liter verbleiben. 1. Process for the separation of metal ions from the aqueous solutions of complex compounds of metal sequestering and / or chelating chemicals, characterized in that metal ions selected for recycling and classified as toxic for waste water treatment from groups Ib to VIII with the exception of the groups IIa and Mb of the periodic system of the elements with compounds containing organic sulfhydryl groups, in which the sulfhydryl groups are present in monomeric or polymeric form, alone or together with inorganic alkali metal sulfides and / or hydrogen sulfides, in such a way that precipitation of the metal Thio compounds with a low solubility product are formed, which are separated by simple mechanical processes, so that metal ions only remain in the miligram range per liter in the resulting aqueous residual solution.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Spaltung der Metall-Komplexverbindungen der Metall-Kationen der Gruppen Ib, IIb, IVb und Vb des periodischen Systems der Elemente mit Ausnahme von Zink in sauergestellten Lösungen und die Metall-Kationen der Gruppen Illa, IVa, Va, Via, Vlla und VIII des periodischen Systems der Elemente mit Einschluss von Zink mit den Sulfhydryl-Gruppen enthaltenden organischen Verbindungen für sich allein oder gemeinsam mit anorganischen Alkalisulfiden und/oder -hydrogensulfiden in vorzugsweise alkalischen Lösungen vornimmt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the cleavage of the metal complex compounds of the metal cations of groups Ib, IIb, IVb and Vb of the periodic system of the elements with the exception of zinc in acidified solutions and the metal cations of the groups Illa, IVa, Va, Via, Vlla and VIII of the periodic system of elements including zinc with the sulfhydryl group-containing organic compounds alone or together with inorganic alkali sulfides and / or hydrogen sulfides in preferably alkaline solutions.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzuspaltenden Komplexverbindungen der Metall-Kationen vor der Fällung mit Sulfhydryl-Gruppen enthaltenden Verbindungen mit Oxydationsmitteln behandelt werden, um die sequestrierende und/oder chelatisierende Wirkung der Komplexbildner gegenüber den Metall-Ionen so aufzulockern oder intermediär aufzuheben, dass der Fällungspro-zess schneller und quantitativ ausgiebiger erfolgt. 3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the complex compounds of the metal cations to be split up are treated with oxidizing agents before the precipitation with compounds containing sulfhydryl groups in order to reduce the sequestering and / or chelating effect of the complexing agents against the metal ions to loosen up or to put an intermediate end to the fact that the precipitation process takes place more quickly and quantitatively more extensively.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekenn-5 zeichnet dass in Gegenwart anionogener tensioaktiver Stoffe oder durch Zusatz solcher Verbindungen und/oder höhermolekularen Flocculationsmitteln die Fällung mit Hilfe der Mer-capto-Verbindungen so modifiziert wird, dass in Gegenwart dieser Hilfsstoffe Metallionen-Thio-Mischkomplexe mit sehr io niedriger Löslichkeit in wässrigen Systemen entstehen und leicht abtrennbare Koagulate oder Flocculate ergeben. 4. Process according to claims 1, 2 and 3, characterized in that in the presence of anionogenic tensioactive substances or by adding such compounds and / or higher molecular weight flocculants, the precipitation is modified with the aid of the mer capto compounds so that in the presence of these Auxiliaries Mixed metal ions and thio complexes with very low solubility in aqueous systems result in easily separable coagulates or flocculates.
5. Verfahren nach Patentansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorliegen der Metall-Chelat-und/oder -Sequestriermittel-Lösungen gemeinsam mit ionoge- 5. The method according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that when the metal chelate and / or sequestering agent solutions are present together with ionoge-
i5 nen tensioaktiven Stoffen diese vorgängig oder gemeinsam mit den Sulfhydryl-Gruppen enthaltenden Verbindungen mit solchen Fällungsmitteln behandelt werden, die ein für die iono-gene Gruppe der tensioaktiven Stoffe konträr reagierendes Ion enthalten, so dass die als Sulfid oder Mischkomplexe fäll-20 baren Metall-Ionen nicht wieder resolubilisiert werden. In the case of tensioactive substances, these are treated beforehand or together with the compounds containing sulfhydryl groups with such precipitants which contain an ion which reacts in a contradicting manner to the ionogenic group of tensioactive substances, so that the 20 bar metal precipitates as sulfide or mixed complexes. Ions cannot be resolubilized again.
6. Verfahren nach Patentansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung in der Technik anfallender Abwässer und Lösungen, welche neben den Metallionen-Komplexverbindungen noch Tenside ionogener Natur 6. The method according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the processing of wastewater and solutions obtained in the technology, which in addition to the metal ion complex compounds and surfactants of an ionogenic nature
25 und andere abwassertechnisch als toxisch zu bezeichnende Stoffe, wie Cyanide, Aldehyde, organische Kolloide nativen oder synthetischen Ursprungs oder andere durch Oxydation veränderbare Stoffe enthalten, so erfolgt, dass die zur Vernichtung der Schadstoffe oder zur Aufarbeitung der technischen 30 Flüssigkeiten nacheinander durchzuführenden Einzel-Opera-tionen im jeweilig notwendigen pH-Bereich im gleichen Behälter vorgenommen werden, um zu ungiftigen und die öffentlichen Gewässer weniger schädlich beeinflussenden Rest-Lö-sungen zu gelangen. 25 and other wastewater-related substances to be designated as toxic, such as cyanides, aldehydes, organic colloids of native or synthetic origin or other substances that can be changed by oxidation, so that the individual opera to be carried out one after the other to destroy the pollutants or to process the technical liquids -ions in the pH range required in each case are carried out in the same container in order to arrive at non-toxic residual solutions which have a less harmful effect on public waters.
Bekanntlich vermögen bestimmte chemische Verbindungen mit Metall-Ionen stabile wasserlösliche Komplexe zu bilden. Man nennt daher diese Verbindungen Sequestriermittel oder Metall-Chelatbildner. Zu diesen gehören zum Beispiel: Cyanide, Pyro- und Poly-Phosphate, Ammoniak, organische Basen vom Typ Äthylendiamin und Poly-alkylen-polyamine, Alka-nolamine und Polyalkanol-Polyamine, organische Polyhydro-xy-Carbonsäuren, Oxy-Polycarbonsäuren — zum Beispiel It is known that certain chemical compounds with metal ions can form stable water-soluble complexes. These compounds are therefore called sequestering agents or metal chelating agents. These include, for example: cyanides, pyro- and poly-phosphates, ammonia, organic bases of the type ethylenediamine and polyalkylene-polyamines, alkanolamines and polyalkanol-polyamines, organic polyhydro-xy-carboxylic acids, oxy-polycarboxylic acids - for example
Weinsäure, Zitronen-, Glukon- und Heptonsäure —, grosse 40 technische Bedeutung erlangten die amphoteren Amino-alky-len-carbonsäuren und -polycarbonsäuren vom Typ Nitrilotries-sigsäure (NTA), Äthylendiamin-tetraessigsäure (EDTA) und Diäthylen-triamin-pentaessigsäure (DEPTA). Tartaric acid, citric acid, gluconic acid and heptonic acid -, the amphoteric amino-alkylene-carboxylic acids and polycarboxylic acids of the nitrilotriacetic acid (NTA), ethylenediamine-tetraacetic acid (EDTA) and diethylene-triamine-pentaacetic acid (40 DEPTA).
Diese Verbindungen bilden mit Metall-Ionen Komplexe 45 vom Typ der nachfolgenden Formel I oder auch Verbindungen vom Typ II: These compounds form complexes 45 of the type of the formula I below or also compounds of the type II with metal ion:
I) I)
Na-00C-CH? CHo-CHo CHo-COONa < / \ / Na-00C-CH? CHo-CHo CHo-COONa </ \ /
N N N N
/ \ / \ / \ / \
CH2 CH2
''Cu' '' Cu '
CH' CH '
CO—0 x0—CO CO-0x0-CO
Chelat-Bindung (Koordinations-Verbindungen) Chelation Binding (Coordination Links)
II) II)
HO-CHo-(CH)3-CH-CO-O-Cu-O-CO-CH-(CH)3-CH0-OH HO-CHo- (CH) 3-CH-CO-O-Cu-O-CO-CH- (CH) 3-CH0-OH
II f II II f II
I OH OH I OH OH
OH OH OH OH
Komplexierung (Sequestrierung) Complexation (sequestration)
Bei vielen dieser Komplex-Verbindungen lassen sich die Metall-Atome chemisch nur sehr schwer und unvollständig abtrennen. In many of these complex compounds, the metal atoms can only be separated chemically with great difficulty and incompletely.
Zunehmende Bedeutung erlangten die Komplex-Verbin-dungen solcher Sequestriermittel mit Schwermetallen, wie beispielsweise des Kupfers, des Nickels, des Bleis usw. in der Gal- The complex compounds of such sequestering agents with heavy metals, such as, for example, copper, nickel, lead, etc., have become increasingly important in gal
3 3rd
618 148 618 148
vano-Technik, weil es auf diesem Wege möglich war, die arbeitsphysiologisch und auch abwassertechnisch sehr giftigen Cyanide zu ersetzen und z. T. auch bessere Metallniederschläge aus Bädern mit solchen Komplexverbindungen im elektrischen Feld zu erzeugen. vano technology, because in this way it was possible to replace the cyanide, which is very toxic in terms of work physiology and also in terms of wastewater, and e.g. T. also to produce better metal deposits from baths with such complex compounds in the electrical field.
Auch bei der Behandlung von Leiterplatten respektive gedruckten Schaltungen sowie der stromlosen Metallisierung von Kunststoff-Oberflächen haben Metallchelate der angeführten Verbindungsklassen zunehmende technische Bedeutung erlangt. Also in the treatment of printed circuit boards or printed circuits as well as the electroless metallization of plastic surfaces, metal chelates of the listed connection classes have gained increasing technical importance.
Des weiteren werden solche Sequestriermittel auch in zunehmendem Masse in alkalischen Reinigungsmitteln und neutral oder schwach basisch eingestellten Entrostungsmitteln eingesetzt, wobei ihre sequestrierende und chelatbildende Wirkung zur Umwandlung von Metalloxyden in wasserlösliche Metall-Komplexverbindungen technisch genutzt werden. Furthermore, such sequestering agents are also increasingly used in alkaline cleaning agents and neutral or weakly basic rust removers, their sequestering and chelating effect being used industrially to convert metal oxides into water-soluble metal complex compounds.
Bei Verwendung solcher Komplex-Verbindungen innerhalb der chemischen Oberflächentechnik haben sich bei der Aufarbeitung von Spül- und Abwässern und auch bei der Vernichtung verbrauchter Bäder besondere Nachteile und Schwierigkeiten gezeigt. When using such complex compounds within chemical surface technology, particular disadvantages and difficulties have been shown in the treatment of rinsing and waste water and also in the destruction of used baths.
Da zur Reinhaltung der Gewässer und im Rahmen der mit dem Umweltschutz verbundenen Gewässerschutz-Gesetze in den einzelnen Ländern Metall-Ionen nur in ganz geringem Umfange und in vorgeschriebenen ppm-Bereichen (parts per million respektive milligramm per Liter) in die öffentlichen Gewässer abgelassen werden dürfen, ergaben sich im Hinblick darauf gerade bei der chemischen Zerstörung dieser stabilen Metall-Komplexverbindungen erhebliche Schwierigkeiten. Since in order to keep the water clean and within the scope of the water protection laws associated with environmental protection in the individual countries, metal ions may only be discharged into the public waters to a very limited extent and in the prescribed ppm ranges (parts per million or milligrams per liter) , there were considerable difficulties with the chemical destruction of these stable metal complex compounds.
Der reversibel ablaufende Dissoziations-Prozess zwischen Metall-Ionen einerseits und Sequestriermitteln anderseits ver-unmöglichte zu einem bedeutenden Teil die Ausfällung der Metall-Ionen durch stark alkalische oder stark saure Abpuffe-rung der Abwässer, wobei in den meisten Fällen die Ausfällungsmöglichkeiten der Metalle als schwerlösliche oder wasserunlösliche Verbindungen durch Überführung in Metallhydroxyde oder Metallsulfide nur in ganz bestimmten Prozentsätzen ablaufen, so dass nach Filtrations- oder ähnlichen Abtrennungs-Prozessen immer noch viel zu hohe Metall-Ionengehalte in den Abwässern vorliegen. The reversible dissociation process between metal ions on the one hand and sequestering agents on the other hand largely prevented the precipitation of the metal ions by strongly alkaline or strongly acidic puffing off of the wastewater, whereby in most cases the possibilities of precipitation of the metals as poorly soluble or water-insoluble compounds by conversion into metal hydroxides or metal sulfides only occur in very specific percentages, so that after filtration or similar separation processes there are still far too high metal ion contents in the waste water.
Auch beim Durchlaufen von Ionenaustauscher-Anlagen werden die Metall-Komplexverbindungen nicht oder sehr unvollständig getrennt, vor allem beim Vorliegen höherer Konzentrationen. Even when passing through ion exchanger plants, the metal complex compounds are not or only incompletely separated, especially when higher concentrations are present.
So erwies es sich als zwingende Notwendigkeit, nach besseren Möglichkeiten zur Ausfällung der Metalle als schwerlösliche Verbindungen zu suchen, um in wirtschaftlich tragbaren Grenzen eine vollständigere Eliminierung der Metall-Ionen aus den wässrigen Lösungen und den Abwässern sicherzustellen. Da vor allem die Kupfer-Komplexe in der Galvano-Technik und bei der Leiterplatten-Herstellung sowie auch bei der Behandlung von Kupfer-Werkstücken allgemein einer sehr breiten technischen Nutzung unterliegen, wurden deshalb zunächst mit Kupfer-Komplexverbindungen der oben angeführten Verbindungsklassen ausgedehnte Untersuchungen über die Fällbarkeit der Metall-Ionen vorgenommen. It was therefore imperative to look for better ways of precipitating the metals as poorly soluble compounds in order to ensure a more complete elimination of the metal ions from the aqueous solutions and the waste water within economically acceptable limits. Since copper complexes in electroplating and in the manufacture of printed circuit boards, as well as in the treatment of copper workpieces, are generally subject to a very wide range of technical uses, extensive studies on the copper compound compounds of the above-mentioned connection classes were therefore carried out first Precipitation of the metal ions made.
So wird beispielsweise die Fällung des Kupfers aus ammo-niakhaltigen Lösungen — wo sie als Kupfertetramin-Komplex vorliegen — durch Umsetzung mit Natriumsulfid unter Ausfällung von Kupfersulfiden bereits praktiziert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch bei dieser Methode immer nur Umsetzungen von 80-90% des komplex gebildeten Kupfers möglich sind, wohingegen 10% des ursprünglichen Kupfergehaltes immer noch im Rest-Filtratwasser verbleiben, so dass auch diese Methode keinesfalls befriedigt. For example, the precipitation of copper from solutions containing ammonia - where they are present as a copper tetramine complex - is already practiced by reaction with sodium sulfide to precipitate copper sulfides. However, it has been shown that even with this method only conversions of 80-90% of the complex copper are possible, whereas 10% of the original copper content still remains in the remaining filtrate water, so that this method is also in no way satisfactory.
Es wurde nun gefunden, dass man Schwermetall-Ionen, wie beispielsweise Kupfer, Wismut, Blei, Quecksilber, Silber, wesentlich vollständiger aus ihren Komplex-Verbindungen abtrennen und ausfällen kann, wenn man zunächst die Chelat-Bindung zwischen Metall-Atom und Sequestriermittel durch Verwendung starker Oxydationsmittel oder durch starkes Ansäuern mittels Salz-, Schwefel- oder Salpetersäure oder stark sauer dissoziierendenden Salzen derselben aufhebt und anschliessend die Schwermetalle mit organischen Mercapto-Ver-bindungen als Sulfid(mercaptid)-Komplexe oder gemischte Sulfid-Carbonsäure-Sulfonsäure-Komplexe ausfällt. It has now been found that heavy metal ions, such as copper, bismuth, lead, mercury, silver, can be separated and precipitated from their complex compounds much more completely if the chelate bond between metal atom and sequestering agent is first used strong oxidizing agent or by strong acidification using hydrochloric, sulfuric or nitric acid or strongly acid dissociative salts thereof and then the heavy metals with organic mercapto compounds as sulfide (mercaptide) complexes or mixed sulfide-carboxylic acid-sulfonic acid complexes precipitates.
Aus wirtschaftlichen Gründen können die organischen Sulfhydrylgruppen enthaltenden Verbindungen auch mit anorganischen Sulfiden - wie zum Beispiel Natriumsulfid, Ammoniumsulfid oder Natriumsulfhydrat — kombiniert zur Anwendung gebracht werden, wobei sich erwiesen hat, dass das Arbeiten in stark sauren Lösungen zu wesentlich vollständigeren Ausfällungen der Metall-Thioverbindungen führt als das Arbeiten in alkalischen Lösungen. For economic reasons, the compounds containing organic sulfhydryl groups can also be used in combination with inorganic sulfides - such as, for example, sodium sulfide, ammonium sulfide or sodium sulfhydrate - it having been found that working in strongly acidic solutions leads to much more complete precipitation of the metal thio compounds than working in alkaline solutions.
Ausserdem lässt sich nachweisen, dass die Gefahr der Re-Komplexierung in basischem Milieu bei einem Grossteil der oben angeführten Sequestriermittel unverhältnismässig gross ist gegenüber dem Arbeiten in sauren Lösungen. In addition, it can be demonstrated that the risk of re-complexing in a basic environment is disproportionately high for a large part of the sequestering agents mentioned above compared to working in acidic solutions.
Die Vollständigkeit der Fällung der Metalle aus ihren Komplex-Verbindungen ist selbstverständlich abhängig von der Art des zu entfernenden Metalls, von dem Löslichkeits-produkt der ausgefällten Sulfid- respektive Mercapto-Verbin-dungen und der Wasserstoff-Ionen-Konzentration (pH-Wert), bei welcher die spezifische Fällung vorgenommen wird. The completeness of the precipitation of the metals from their complex compounds is of course dependent on the type of metal to be removed, on the solubility product of the precipitated sulfide or mercapto compounds and on the hydrogen ion concentration (pH value), at which the specific precipitation is carried out.
Die Löslichkeitsprodukte verschiedener Metallsulfide sind zum Beispiel aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlich. The solubility products of various metal sulfides are shown, for example, in Table I below.
Tabelle I Table I
Löslichkeitsprodukte von kristallinen Metallsulfiden bei 25° C (nach J.R. Goates, J. Am. ehem. Soc. 74 [1952] 835) Solubility products of crystalline metal sulfides at 25 ° C (after J.R. Goates, J. Am. Former Soc. 74 [1952] 835)
Verbindung Löslichkeits- Bildungsaffinität produkt des Sulfids des Metallions kcal/Mol kcal/g-Ion Compound solubility-forming affinity product of the sulfide of the metal ion kcal / mol kcal / g ion
MnS MnS
1 • 10~n 1 • 10 ~ n
47,6 47.6
53,4 53.4
FeS FeS
5 • 10-18 5 • 10-18
23,32 23.32
20,30 20.30
NiS NiS
2 • 10~21 2 • 10 ~ 21
18,8 18.8
11,1 11.1
ZnS ZnS
8-10-25 8-10-25
47,4 47.4
35,184 35,184
CoS CoS
8 • 10~23 8 • 10 ~ 23
21,8 21.8
12,3 12.3
C02S3 C02S3
~io-124 ~ io-124
47,6 47.6
-29,6 -29.6
CdS CdS
7-10-27 7-10-27
33,6 33.6
18,58 18.58
PbS PbS
8 • 10~28 8 • 10 ~ 28
22,15 22.15
5,81 5.81
HgS HgS
3 • IO"52 3 • IO "52
10,22 10.22
-39,38 -39.38
CuS CuS
8 • IO"36 8 • IO "36
11,7 11.7
-15,53 -15.53
Cu2S Cu2S
MO"48 MO "48
20,6 20.6
-12,0 -12.0
Ag2S Ag2S
7 • IO"50 7 • IO "50
9,56 9.56
-18,430 -18.430
T12S T12S
7-IO"20 7-IO "20
21,0 21.0
7,755 7,755
BÌ2S3 BÌ2S3
~10~96 ~ 10 ~ 96
39,4 39.4
15 15
La2S3 La2S3
2-IO"13 2-IO "13
301,2 301.2
172,9 172.9
Ce2S3 Ce2S3
6-IO"11 6-IO "11
293,0 293.0
170,5 170.5
Des weiteren sollen die anorganischen oder organischen Säuren, mit welchen das aufzuarbeitende oder auszufällende Metall aus der Lösung weitestgehend vollständig entfernt werden muss, im Überschuss keine Resolubilisierung hervorrufen (zum Beispiel Salpetersäure) und selbst keine metallsequestrierende Wirkung entfalten, wie beispielsweise organische Oxycarbonsäuren. Furthermore, the inorganic or organic acids, with which the metal to be worked up or precipitated must be removed completely from the solution as far as possible, should not, in excess, cause resolubilization (for example nitric acid) and should not have any metal-sequestering effect, such as organic oxycarboxylic acids.
Die Vollständigkeit der Ausfällung der Metall-Thioverbindungen in stark saurem Milieu kann weiterhin gestört werden, wenn die verwendeten organischen Mercapto-Verbindungen a) selbst eine komplexierende Wirkung haben oder Komplexe bildende reaktive Gruppen, wie zum Beispiel polymere organische Stickstoff-Gruppen, The completeness of the precipitation of the metal thio compounds in a strongly acidic medium can furthermore be disturbed if the organic mercapto compounds used a) themselves have a complexing effect or complex groups forming reactive groups, such as, for example, polymeric organic nitrogen groups,
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
618 148 618 148
4 4th
b) in der sauren Phase oder beim Zurückpuffern auf neutrales pH den Metall-Thiokomplex wieder löslich machende Gruppen enthalten (wie zum Beispiel Thioharnstoff, Mercap-to-äthyl-NN-Dimethylamin), b) in the acid phase or when buffering back to neutral pH, the metal-thio complex contains solubilizing groups (such as thiourea, mercapto-ethyl-NN-dimethylamine),
c) oder wasserlöslich machende polymere OH-Gruppen oder Hydroxy-Carbonsäure-Gruppen enthalten. c) or water-solubilizing polymeric OH groups or hydroxy carboxylic acid groups.
Als beste Fällungsmittel erweisen sich bei diesem Verfahren The best precipitants prove to be the best in this process
1. Thio-monocarbonsäuren, 1. thio-monocarboxylic acids,
2. Thio- und Dithio-alkanole, 2. thio and dithio alkanols,
3. Dithio-Verbindungen, die keine in saurem Milieu lös-lichjnachende Gruppen enthalten, 3. dithio compounds which do not contain any groups soluble in acidic medium,
4. höhermolekulare Polymere mit multiplen Sulfhydryl-und Carbonsäure-Gruppen, 4. higher molecular weight polymers with multiple sulfhydryl and carboxylic acid groups,
5. Gemisch der genannten Mercapto-Verbindungen 1-4 mit Alkalisulfiden oder Monoalkali-Hydrogensulfid. 5. Mixture of the said mercapto compounds 1-4 with alkali sulfides or monoalkali hydrogen sulfide.
Es hat sich herausgestellt, dass die Metalle der sogenannten Schwefelwasserstoff-Gruppe, also die Elemente der Gruppen Ib, IIb, IVb und Vb des periodischen Systems der Elemente mit Ausnahme von Zink die besten Fällungs-Resultate beim Arbeiten in der sauren Phase ergeben, wohingegen Zink vorteilhafter in neutraler bis alkalischer Lösung zur Fällung gebracht wird. Vor allem Kupfer, Silber und Gold ergeben als Kationen der Komplexverbindungen mit Chelatbildnern in stark saurem Milieu ziemlich vollständige Spalt-Ergebnisse bei ausgezeichneter Fällbarkeit. It has been found that the metals of the so-called hydrogen sulfide group, i.e. the elements of groups Ib, IIb, IVb and Vb of the periodic system of the elements with the exception of zinc, give the best precipitation results when working in the acidic phase, whereas zinc is advantageously precipitated in neutral to alkaline solution. Copper, silver and gold in particular, as cations of the complex compounds with chelating agents in a strongly acidic environment, give fairly complete cleavage results with excellent precipitability.
Umgekehrt können in Abhängigkeit der Valenz-Stufe, in welcher das Metall komplex gebunden vorliegt, Fällungen im alkalischen Milieu gute Ergebnisse bringen (zum Beispiel Elemente der Schwefelammonium-Gruppe), wenn man vorsichtig auf neutrale bis schwach saure pH-Werte zurückpuffert (Phosphat-Puffer). Conversely, depending on the valence level in which the metal is bound in a complex manner, precipitations in an alkaline environment can give good results (for example elements of the sulfur ammonium group) if one carefully buffers back to neutral to weakly acidic pH values (phosphate buffer ).
Da viele Metalle dieser Gruppe in Valenz-Stufe III bereits durch starkes Alkali fast vollständig auch von komplexieren-den Stoffen abgetrennt werden können, ist die Sulfid-/Mercap-to-Fällung vor allem in Verbindung mit anionischen Tensiden für die Abwasseraufbereitung und die Abtrennung von Rest-Metall-Gehalten von Bedeutung. Since many metals of this group in valence stage III can already be almost completely separated from complexing substances even by strong alkali, the sulfide / mercap-to precipitation is primarily in connection with anionic surfactants for wastewater treatment and the separation of Remaining metal contents important.
Die Lockerung der Chelat-Bindung zwischen Metall-Atom und Sequestriermittel, beispielsweise bei Verwendung starker Oxydationsmittel - wie Kalium-Peroxidsulfat - lässt sich durch die kolorimetrische Bestimmung der Metall-Ionen nachweisen. The loosening of the chelate bond between the metal atom and the sequestering agent, for example when using strong oxidizing agents - such as potassium peroxide sulfate - can be demonstrated by the colorimetric determination of the metal ions.
Sind die Metall-Atome an polyamino-polycarbonsaure Salze chelatisiert, so zeigen bekannte kolorimetrische Nachweis-Methoden für die entsprechenden Metalle stark streuende öder völlig falsche, meist viel zu niedrige Werte bei der quantitativen Messung des Metallgehaltes in wässriger Lösung oder im Abwasser an, wohingegen nach Aufhebung der Chelat-Bindung durch Oxydationsmittel diese kolorimetrischen Bestimmungs-Methoden den Gehalt an Metall-Ionen wieder voll angeben. If the metal atoms are chelated to polyamino-polycarboxylic acid salts, known colorimetric detection methods for the corresponding metals indicate strongly scattering or completely wrong, mostly far too low values for the quantitative measurement of the metal content in aqueous solution or in wastewater, whereas after Removal of the chelate bond by oxidizing agents, these colorimetric determination methods fully indicate the content of metal ions again.
Dieser Sachverhalt ist wichtig für die Auswahl und Reihenfolge der chemischen Aufarbeitungs-Methode bei der Fällung der Metalle aus Komplex- oder Chelat-Verbindungen enthaltenden Lösungen. This fact is important for the selection and sequence of the chemical processing method for the precipitation of the metals from solutions containing complex or chelate compounds.
Bei der technischen Nutzung fallen Metall-Komplexverbindungen und -Chelate sowohl in Abwässern, Spülwässern als auch bei der Vernichtung verbrauchter Badfüllungen zumeist mit anderen Chemikalien vergesellschaftet an, so zum Beispiel Tensiden (oberflächenaktive Stoffe, Netzmittel), mit Cyaniden, mit Oxydationsmitteln; oft liegen auch Gemische von verschiedenen Komplexbildnern und Chelat-Bildnern sowie auch verschiedene Metall-Ionen nebeneinander vor. In the technical use, metal complex compounds and chelates are usually associated with other chemicals in wastewater, rinse water and in the destruction of used bath fillings, e.g. tensides (surface-active substances, wetting agents), with cyanides, with oxidizing agents; mixtures of different complexing agents and chelating agents as well as different metal ions are often present side by side.
Auf diese Inhaltsstoffe ist bei der Aufarbeitung mit Hilfe der hier beschriebenen Metall-Fällungsmethode Rücksicht zu nehmen. These ingredients must be taken into account when working up using the metal precipitation method described here.
So hat es sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, bei Vorliegen von Cyaniden neben den Komplex-Verbindungen die Vernichtung der Cyanide durch Oxydation vor dem An-säuerungs-Prozess mit Hilfe von Natrium-Hypochlorid oder auch säurestabilisierten Wasserstoffperoxyd-Lösungen vorzunehmen, wobei zugleich die Chelat-Bindung zwischen den s Komplex-Verbindungen und den Metall-Ionen intermediär respektive partiell aufgehoben wird. For example, when cyanides are present in addition to the complex compounds, it has proven advantageous to destroy the cyanides by oxidation before the acidification process with the aid of sodium hypochlorite or acid-stabilized hydrogen peroxide solutions, the chelate at the same time Bond between the s complex compounds and the metal ions is intermediately or partially removed.
Liegen anderseits neben den Metall-Komplexverbindungen auch anionogene Tenside vor, so können diese gleichzeitig mit den Metall-Ionen unter Verwendung eines konträr dissoziie-10 renden Kation-Tensides nach einem bereits mit der Schweizer Patentschrift Nr. 430 371 geschützten Verfahren gleichzeitig gefällt werden, so dass die Möglichkeit einer eventuellen Re-Solubilisierung der Metall-Ionen durch stark ionisch dissoziierende Tenside vor Einsatz der organischen Mercapto-Verbin-15 düngen ausgeschaltet wird. Liegen in einem sauer eingestellten und Komplex-Bildner enthaltenden Beizbad Kation-Tenside oder kationisch dissoziierende Beiz-Inhibitoren vor, so kann der Fällungsprozess mit den konträr dissoziierenden anionischen Tensiden ausgeführt werden, wobei durch die Verwen-20 dung von freien tensioaktiven Sulfosäuren oder Polyäthercar-bonsäure-Tensiden der nachträgliche Metall-Fällungsprozess mit Hilfe der Mercapto-Verbindungen sehr günstig beeinflusst wird und in vielen Fällen zu einer wesentlichen Reduktion der Menge für die Metall-Fällung notwendigen organischen Mer-25 capto-Verbindungen führt. If, on the other hand, there are also anionogenic surfactants in addition to the metal complex compounds, these can be precipitated simultaneously with the metal ions using a contrary dissociating cation surfactant according to a process already protected by Swiss Patent No. 430 371, so that the possibility of possible re-solubilization of the metal ions by strongly ionically dissociating surfactants is switched off before the organic mercapto-Verbin-15 is used. If cationic surfactants or cationically dissociative etching inhibitors are present in a pickling bath that is acidic and contains complexing agents, the precipitation process can be carried out with the contra-dissociating anionic surfactants, using free tensioactive sulfonic acids or polyether carbonic acid -Tensiden the subsequent metal precipitation process is influenced very favorably with the help of mercapto compounds and in many cases leads to a substantial reduction in the amount of organic Mer-25 capto compounds required for metal precipitation.
Bei diesem Behandlungs-Prozess bilden sich zum Teil wasserunlösliche Metall-Ionen-Fällungsprodukte, welche unter anderem der nachfolgend angeführten allgemeinen Formel III entsprechen: In this treatment process, water-insoluble metal ion precipitation products are formed, which, among other things, correspond to the following general formula III:
30 30th
III Fett-alkyl-S03~- ; Me+ j -S-Alkyl- oder Alkanol III fatty alkyl S03 ~ -; Me + j -S-alkyl or alkanol
Liegen die Metall-Ionen vor allem auch nach den Oxyda-tions-Prozessen in zwei- oder mehrwertiger Form vor, so sind 35 die besonders günstigen und weitgehenden Fällungs-Reaktio-nen mit Mercapto-Monocarbonsäuren darauf zurückzuführen, dass hierbei vernetzte oder höhermolekulare Fällungs-Produkte der allgemeinen Formel IV gebildet werden: If the metal ions are present in bivalent or polyvalent form, especially after the oxidation processes, the particularly favorable and extensive precipitation reactions with mercapto-monocarboxylic acids can be attributed to the fact that crosslinked or higher molecular weight precipitation Products of the general formula IV are formed:
40 IV (-Me+-S-Alkylen-C0--0"-Me+-S-Alkylen-C00--)x. 40 IV (-Me + -S-alkylene-C0--0 "-Me + -S-alkylene-C00 -) x.
Aus den auf diese Weise erhaltenen Fällungs-Produkten lassen sich die Metalle nach Abtrennung durch Filtration oder Zentrifugation wieder durch Verbrennen in die entsprechen-45 den Metall-Sulfide respektive Metall-Oxyde überführen. Sie können bei Bedarf und je nach Art des Metalls auf diese Weise wieder zurückgewonnen werden (Recyclisierung). From the precipitation products obtained in this way, after separation by filtration or centrifugation, the metals can be converted again into the corresponding metal sulfides or metal oxides by combustion. If necessary and depending on the type of metal, they can be recovered in this way (recycling).
Bei der praktischen Durchführung der hier geschilderten Methode zur Spaltung der Komplex- und Chelat-Verbindun-50 gen von Metallen unter gleichzeitiger und weitestgehend vollständiger Ausfällung der Metall-Atome bis in den Mikro-gramm-Bereich per Liter Abwasser richtet sich die Menge der für den Fällungs-Prozess aufzuwendenden Chemikalien nach der vorliegenden und vorher zu messenden Metall-Konzentra-55 tion in der aufzuarbeitenden wässrigen Lösung. Der Gehalt an Metall-Ionen, die auszufällen sind, wird nach bekannten und erprobten Analyse-Verfahren, wie beispielsweise bei Kupfer, kolorimetrisch mit Dithizon oder je nach Art des vorliegenden Metalls mit anderen organischen gefärbte Lösungen bildenden 60 Agenzien oder am genauesten durch Atomabsorptions-Spek-trographie quantitativ ermittelt. In the practical implementation of the method described here for the cleavage of the complex and chelate compounds of metals with simultaneous and largely complete precipitation of the metal atoms down to the microgram range per liter of waste water, the amount depends on the Precipitation process chemicals to be used according to the existing and previously measured metal concentration in the aqueous solution to be processed. The content of metal ions that have to be precipitated is determined by known and proven analysis methods, such as, for example, in copper, colorimetrically with dithizone or, depending on the nature of the metal present, with other organic colored solutions-forming agents, or most precisely by atomic absorption spectra -trography determined quantitatively.
Die spektrographischen Methoden geben auch am sichersten Auskunft über die nach der Metall-Fällung noch im Restwasser oder Filtrat verbleibenden Metall-Ionen-Anteile im 65 Mikrogramm-Bereich. The spectrographic methods also provide the most reliable information about the metal-ion fractions remaining in the residual water or filtrate in the 65 microgram range after the metal precipitation.
Die Wirksamkeit und technische Realisation des hier beanspruchten Verfahrens zur Ausfällung von Metallen aus wässrigen Lösungen ihrer Komplex- oder Chelat-Verbindungen soll The effectiveness and technical implementation of the process claimed here for the precipitation of metals from aqueous solutions of their complex or chelate compounds should
5 5
618 148 618 148
im Falle von Kupfer als Beispiel für die Metalle der Schwefelwasserstoff-Gruppe mit den nachfolgend angeführten Verfah-rens-Beispielen belegt werden: In the case of copper as an example for the metals of the hydrogen sulfide group, the following procedure examples are used:
Verfahrens-Beispiel I 50 ml einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 15 g Kupfer-Chelat-Komplex per Liter und einem gemessenen Anteil von 1280 mg CU1 per Liter sowie einem pH-Wert von 9,2 werden zunächst 0,5 ml konzentrierter Schwefelsäure angesäuert. Sodann werden 2 ml einer 45prozentigen Natrium-Thioglykolat-Lösung unter gutem Rühren eingetragen. Es bildet sich sofort eine intensiv gelbgefärbte Fällung, welche nach 5 Minuten abfiltriert wird. Das klare, farblose Filtrat enthält noch etwa 0,45 mg per Liter Kupfer, was einer Ausfällungsrate von 99,3 Prozent des ursprünglichen Metall-Gehaltes entspricht. Process Example I 50 ml of an aqueous solution containing 15 g of copper-chelate complex per liter and a measured proportion of 1280 mg of CU1 per liter and a pH of 9.2 are first acidified 0.5 ml of concentrated sulfuric acid . Then 2 ml of a 45 percent sodium thioglycolate solution are introduced with thorough stirring. An intense yellow-colored precipitate forms immediately, which is filtered off after 5 minutes. The clear, colorless filtrate still contains about 0.45 mg per liter of copper, which corresponds to a precipitation rate of 99.3 percent of the original metal content.
Verfahrens-Beispiel II 50 ml einer wässrigen Lösung eines Kupfer-EDTA-Chela-tes mit 1000 mg Kupfer per Liter und einem pH-Wert von 9,45 werden zunächst mit kolorimetrisch reagierenden Test-Papieren (Merckoquant Cu- oder Quantofix Cu-Testpapier) auf Kupfer-Ionen-Gehalt getestet. Es zeigt sich keine Farbreaktion, die Testpapiere sprechen auf das komplexierte Kupfer nicht an. Sodann werden 0,4 g Kaliumperoxodisulfat der Lösung zugegeben, und die gesamte Lösung 15 Minuten bei 35° C behandelt. Hiernach zeigt der kolorimetrische Test etwa 1000 mg Kupfer per Liter an. Die Chelatisierung ist unterbrochen. Dieser Lösung werden nach Abkühlung auf Raumtemperatur sodann 0,1 g Dodecylbenzolsulfonsäure 90pro-zentig zugegeben und unter gutem Rühren gelöst, anschliessend nochmals 0,1 g einer 50prozentigen Natriumthiogly-kolat-Lösung. Es bildet sich eine hellbraune, flockige Fällung, welche abfiltriert wird. Das klare Restwasser als Filtrat enthält gemäss spektrographischer Messung nur noch 1,1 mg Kupfer per Liter. Dies entspricht einem Kupfer-Gehalt von 1,1 Promille der ursprünglichen Menge. Process Example II 50 ml of an aqueous solution of a copper EDTA chelate with 1000 mg of copper per liter and a pH of 9.45 are first mixed with colorimetrically reactive test papers (Merckoquant Cu or Quantofix Cu test paper) tested for copper ion content. There is no color reaction, the test papers do not respond to the complexed copper. Then 0.4 g of potassium peroxodisulfate are added to the solution, and the entire solution is treated at 35 ° C. for 15 minutes. The colorimetric test then shows about 1000 mg of copper per liter. The chelation is interrupted. After cooling to room temperature, 0.1 g of 90 percent dodecylbenzenesulfonic acid is then added to this solution and dissolved with thorough stirring, followed by another 0.1 g of a 50 percent sodium thioglycolate solution. A light brown, flaky precipitate forms, which is filtered off. According to the spectrographic measurement, the clear residual water as filtrate contains only 1.1 mg copper per liter. This corresponds to a copper content of 1.1 per thousand of the original amount.
Lässt man das Filtrat über ein Anionen-Austauscherharz mit polymeren Sulfo-Gruppen laufen, so erniedrigt sich der Restkupfer-Gehalt auf 0,06 mg per Liter im Restwasser-Anteil. If the filtrate is run over an anion exchange resin with polymeric sulfo groups, the residual copper content decreases to 0.06 mg per liter in the residual water portion.
Verfahrens-Beispiel III Fügt man zu einer im Beispiel I angeführten Kupfer-Komplex-Lösung von 50 ml 1,0 ml konzentrierte Salzsäure hinzu und gibt unter Rühren 0,5 ml Mercapto-Äthanol der Lösung bei, so ergibt sich eine intensiv gelbgefärbte Fällung, welche sich gut abfiltrieren lässt. Das klare Filtrat enthält noch etwa 2 mg per Liter Kupfer-Ionen, was einem Restanteil von 1,56 Promille der ursprünglich in der Lösung komplexierten Kupfer-Menge entspricht. Process Example III If one adds to a copper complex solution of 50 ml of 1.0 ml of concentrated hydrochloric acid mentioned in Example I and 0.5 ml of mercapto-ethanol is added to the solution with stirring, the result is an intensely yellow-colored precipitation, which is easy to filter off. The clear filtrate still contains about 2 mg per liter of copper ions, which corresponds to a residual proportion of 1.56 per thousand of the amount of copper originally complexed in the solution.
Verfahrens-Beispiel IV Zu 50 ml einer wässrigen Kupfer-Heptonat-Komplexver-bindung enthaltenden Lösung (hergestellt aus 10 g Natrium-Heptonat und 5 g Küpfersulfat mit 5 Mol Kristallwasser) und einem gemessenen Kupfer-Gehalt von 1280 mg per Liter sowie einem pH-Wert von 6,2 werden 1,0 g Dodecylbenzol-Sul-fonsäure und hiernach 1 ml einer 45prozentigen Natrium-Thioglykolat-Lösung unter gutem Rühren zugegeben. Man erhält eine flockige und gut filtrierbare, intensiv gelbgefärbte Fällung. Process Example IV To 50 ml of a solution containing an aqueous copper-heptonate complex compound (prepared from 10 g of sodium heptonate and 5 g of copper sulfate with 5 mol of water of crystallization) and a measured copper content of 1280 mg per liter and a pH Value of 6.2, 1.0 g of dodecylbenzenesulfonic acid and then 1 ml of a 45 percent sodium thioglycolate solution are added with thorough stirring. A flaky and easily filterable, intensely yellow-colored precipitate is obtained.
Das verbliebene Restwasser enthält noch 0,55 mg per Liter Kupfer, was einem Restgehalt von 0,42 Promille der ursprünglichen Kupfermenge entspricht. The remaining water still contains 0.55 mg per liter of copper, which corresponds to a residual content of 0.42 per thousand of the original amount of copper.
Eine ungefähr gleich hohe Ausfällungsrate erhält man, wenn man anstelle der angeführten Dodecylbenzol-Sulfon-säure vor Zugabe der organischen Thio-Verbindung mit etwa 1 ml konzentrierter Salzsäure ansäuert. An approximately equally high precipitation rate is obtained if, instead of the dodecylbenzene-sulfonic acid mentioned, it is acidified with about 1 ml of concentrated hydrochloric acid before the organic thio compound is added.
Verfahrens-Beispiel V Fügt man zu 50 ml der in Beispiel IV angeführten Kup-fer-Heptonat-Komplex-Verbindung mit einem Kupfergehalt von 1280 mg per Liter 1 ml konzentrierte Salzsäure oder 25prozentige Dodecylbenzol-Sulfonsäure-Lösung hinzu, rührt anschliessend 0,5 ml Thiomilchsäure ein, so erhält man ebenfalls eine intensiv gelbgefärbte Fällung. Nach Abzentrifugieren dieser Fällung erhält man ein klares Restwasser, welches etwa 2 mg per Liter Kupfer-Ionen enthält. Dies entspricht einem Restgehalt von 1,56 Promille des ursprünglichen Kupfergehaltes. Process Example V If 50 ml of the copper-heptonate complex compound listed in Example IV with a copper content of 1280 mg per liter are added with 1 ml of concentrated hydrochloric acid or 25 percent dodecylbenzene sulfonic acid solution, then 0.5 ml is stirred Thiolactic acid, you also get an intense yellow-colored precipitation. After centrifuging off this precipitation, a clear residual water is obtained which contains about 2 mg per liter of copper ions. This corresponds to a residual content of 1.56 per thousand of the original copper content.
Zu dem gleichen Ergebnis kommt man, wenn anstelle der angeführten Thiomilchsäure 0,5 ml Mercapto-Äthanol als Fällmittel zur Anwendung gelangen. The same result is obtained if, instead of the thiolactic acid mentioned, 0.5 ml mercapto-ethanol is used as a precipitant.
Verfahrens-Beispiel VI Werden 50 ml einer 1280 mg per Liter Kupfer enthaltenden Komplex-Verbindung mit Nitrilotriessigsäure (NTA) mit 1 ml konzentrierte Salzsäure angesäuert und fügt man dieser Lösung anschliessend 0,3 ml 2,3-Di-mercapto-l-propanol hinzu, so fällt der Kupfer-Komplex als grob flockiger Niederschlag aus, der sehr leicht durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt werden kann. Process Example VI 50 ml of a complex compound containing 1280 mg per liter of copper are acidified with nitrilotriacetic acid (NTA) with 1 ml of concentrated hydrochloric acid and 0.3 ml of 2,3-di-mercapto-l-propanol are then added to this solution , the copper complex precipitates as a coarse, flocculent precipitate that can be easily separated by filtration or centrifugation.
Das erhaltene Restwasser enthält etwa 0,8 mg per Liter Kupfer-Ionen, was einen Restanteil von 0,62 Promille der ursprünglichen komplexierten Kupfermenge entspricht. The residual water obtained contains about 0.8 mg per liter of copper ions, which corresponds to a residual fraction of 0.62 per thousand of the original amount of complexed copper.
Zu dem gleichen Ergebnis kommt man, wenn anstelle der Di-mercapto-Verbindung 0,5 ml Mercapto-Äthanol oder freie Thioglykolsäure verwendet werden. The same result is obtained if 0.5 ml of mercapto-ethanol or free thioglycolic acid are used instead of the di-mercapto compound.
Verfahrens-Beispiel VII Werden zu 50 ml eines Kupfer-Chelates mit Diäthylen-triaminpentaacetat (DTP A) und einem Gehalt an Kupfer von 1280 mg per Liter nach Ansäuern mit 1 ml konzentrierter Salzsäure unter gutem Rühren 0,5 ml Thioglykolsäure oder Thiomilchsäure hinzugegeben, so erhält man eine gelbgefärbte, fein disperse Fällung an Kupfermercaptid, welches sich durch Filtration gut abtrennen lässt. Process example VII 0.5 ml of thioglycolic acid or thiolactic acid are added to 50 ml of a copper chelate with diethylene triamine pentaacetate (DTP A) and a copper content of 1280 mg per liter after acidification with 1 ml of concentrated hydrochloric acid with good stirring a yellow-colored, finely dispersed precipitation of copper mercaptide is obtained, which can be easily separated off by filtration.
Das erhaltene Restwasser enthält etwa 0,55 mg per Liter Kupfer-Ionen, was einem Restmetall-Anteil von ca. 0,42 Promille des ursprünglichen Kupfergehaltes entspricht. The residual water obtained contains approximately 0.55 mg per liter of copper ions, which corresponds to a residual metal content of approximately 0.42 per thousand of the original copper content.
Man erhält einen niedrigeren Restkupfer-Anteil von nur 0,35 mg per Liter, wenn man anstelle der Thiomilchsäure oder Thioglykolsäure ein Mischpolymerisat aus Methacrylsäure und Allyl-mercaptan (erhalten durch peroxydkatalysierte Mischpolymerisation von Allyldisulfid und Methylmethacrylat und anschliessender Reduktion mit nachfolgender Verseifung) verwendet. Bei Anwendung dieses polymere Sulfhydryl-Gruppen enthaltenden Flocculationsmittels werden kompaktere und wasserärmere Fällungs-Produkte erhalten, die sich bei grossen Durchlaufmengen leichter mittels Durchlauf-Zentrifugen vom Restwasser abtrennen lassen. A lower residual copper content of only 0.35 mg per liter is obtained if, instead of the thiolactic acid or thioglycolic acid, a mixed polymer of methacrylic acid and allyl mercaptan (obtained by peroxide-catalyzed mixed polymerisation of allyl disulfide and methyl methacrylate and subsequent reduction with subsequent saponification) is used. When using this polymeric flocculant containing sulfhydryl groups, more compact and low-water precipitation products are obtained, which can be more easily separated from the residual water by means of continuous centrifuges with large throughput quantities.
Verfahrens-Beispiel VIII Zu 100 ml einer technischen Ätzlösung für Buntmetalle, welche 1560 mg metallisches Kupfer im Liter enthält und bei welcher das Kupfer sowohl als Kupfertetramin-Komplex wie auch als Kupferzitrat komplexiert vorliegt und welche einen pH-Wert von 10,95 aufweist, werden 5 ml konzentrierte Schwefelsäure unter gutem Rühren hinzugefügt, so dass die Lösung einen pH-Wert von 2,0 aufweist. Process Example VIII 100 ml of a technical etching solution for non-ferrous metals, which contains 1560 mg of metallic copper per liter and in which the copper is complexed both as a copper tetramine complex and as copper citrate and which has a pH of 10.95 5 ml of concentrated sulfuric acid are added with thorough stirring so that the solution has a pH of 2.0.
Unter Rühren werden dieser Lösung sodann 5,0 ml eines Gemisches aus 3,0 ml einer 30prozentigen Natrium-Sulfid-Lösung und 2,0 ml einer 50prozentigen Ammonium-mercapto-äthanol-Lösung hinzugefügt. Man erhält einen kompakten, dunkel gefärbten Niederschlag, welcher durch Filtration oder Zentrifugation leicht von dem Restwasser abgetrennt werden kann. 5.0 ml of a mixture of 3.0 ml of a 30 percent sodium sulfide solution and 2.0 ml of a 50 percent ammonium mercaptoethanol solution are then added to this solution with stirring. A compact, dark-colored precipitate is obtained, which can easily be separated from the residual water by filtration or centrifugation.
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10 10th
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20 20th
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Das Restwasser enthält 1,360 mg per Liter Kupfer-Ionen, was einem Restgehalt von 0,82 Promille der ursprünglichen Kupfermenge entspricht. The residual water contains 1.360 mg per liter of copper ions, which corresponds to a residual content of 0.82 per thousand of the original amount of copper.
Verfahrens-Beispiel IX 50 1 einer technischen Ätzlösung, welche etwa 110 g per Liter metallisches Kupfer als Kupfertetramin-Komplex-Ver-bindung enthält, werden zunächst mit der zwanzigfachen Menge Wasser verdünnt, so dass 1 Kubikmeter Abwasser mit einem Kupfergehalt von etwa 5,5 g per Liter anfällt. Zu dieser Lösung werden unter gutem Rühren bei Raumtemperatur nacheinander 501 konzentrierte Salzsäure und 45 1 Natrium-thioglykolat/45prozentige Lösung hinzugegeben. Process example IX 50 1 of an industrial etching solution which contains about 110 g per liter of metallic copper as a copper tetramine complex compound are first diluted with 20 times the amount of water, so that 1 cubic meter of waste water with a copper content of about 5.5 g per liter. 501 concentrated hydrochloric acid and 45 l sodium thioglycolate / 45 percent solution are successively added to this solution with good stirring at room temperature.
Man lässt die erhaltene Lösung 15 bis 30 Minuten zur Ausreaktion ruhen, nach welcher sodann die organische Metall-mercaptid-Verbindung mittels einer Durchlaufzentrifuge vom Wasseranteil abgetrennt wird. The solution obtained is left to stand for 15 to 30 minutes for the reaction, after which the organic metal mercaptide compound is separated from the water content by means of a continuous centrifuge.
Das helle und klar gefärbte Restwasser zeigt gemäss atomabsorptions-spektrographischer Bestimmung noch einen Restkupfer-Gehalt von 0,5 mg per Liter auf, was einem Restmetall-Gehalt von 0,09 Promille entspricht. The light and clearly colored residual water still shows a residual copper content of 0.5 mg per liter according to the atomic absorption spectrographic determination, which corresponds to a residual metal content of 0.09 per thousand.
Verfahrens-Beispiel X Ein für die stromlose Verkupferung bestimmtes Bad mit einem Inhalt von 1 Kubikmeter enthält 1,8 g per Liter Kupfer ■ an Natrium-EDTA komplexiert. Das Bad enthält weiterhin Process example X A bath intended for electroless copper plating with a content of 1 cubic meter contains 1.8 g per liter of copper ■ complexed with sodium EDTA. The bathroom still contains
Natronlauge, Formaldehyd, Natriumcyanid sowie anionische Tenside in schwankenden Mengen. Sodium hydroxide solution, formaldehyde, sodium cyanide and anionic surfactants in varying amounts.
Die abwassertechnische Aufbereitung erfolgt zunächst durch Oxydation des Cyanides und des Formalins, wozu 101 5 15prozentige Natrium-Hypochlorid-Lösung benötigt werden. Nach einstündigem Stehenlassen des Badinhaltes für die oxy-dative Ausreaktion wird sodann unter gutem Rühren mit 38 1 Schwefelsäure angesäuert, wonach durch die oxydative Vorbehandlung und das Ansäuern die Kupfer-Chelat-Bindung auf-lo gehoben ist. The wastewater treatment is first carried out by oxidation of the cyanide and the formalin, which requires 101 5 15 percent sodium hypochlorite solution. After the bath content had been left to stand for the oxidative reaction for one hour, the mixture was then acidified with 38 l of sulfuric acid with good stirring, after which the copper-chelate bond was released by the oxidative pretreatment and acidification.
Zur Ausfällung der Kupfer-Ionen werden sodann nacheinander 20 1 einer 50prozentigen Natrium-Sulfid-Lösung, 4,5 1 eines Fett-Acyl-Polyaminpolyhydrochlorids als 20prozentige wässrige Lösung und zum Ende 10 1 einer 45prozentigen Nais trium-Thioglykolat-Lösung eingerührt. To precipitate the copper ions 20 1 of a 50 percent sodium sulfide solution, 4.5 1 of a fatty acyl polyamine polyhydrochloride as a 20 percent aqueous solution and 10 1 of a 45 percent sodium thioglycolate solution are then stirred in successively.
Man erhält einen kompakten, flockigen Niederschlag, der zur Ausreaktion noch 30 Minuten im Bad verbleibt. Sodann wird die Ausfällung mittels Filterpresse vom Restwasser abgetrennt. A compact, fluffy precipitate is obtained which remains in the bath for 30 minutes before the reaction takes place. The precipitate is then separated from the residual water using a filter press.
20 Das Restwasser enthält nach dieser Behandlung noch an metallischem Kupfer 1,3 mg per Liter, was einer Restmenge von 0,7 Promille des ursprünglichen Kupfergehaltes entspricht, gleichzeitig werden bei diesem Behandlungs-Zyklus mehr als 90 Prozent des Tensid-Anteiles mitausgefällt und verbleiben 25 neben dem Kupfer-Sulfid und -Mercaptid im Flocculat. 20 After this treatment, the residual water still contains 1.3 mg per liter of metallic copper, which corresponds to a residual amount of 0.7 per mille of the original copper content.At the same time, more than 90 percent of the surfactant content is also precipitated during this treatment cycle and remain 25 in addition to the copper sulfide and mercaptide in the flocculate.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PFA | Name/firm changed |
Owner name: CHEMISCHES INSTITUT SCHAEFER AG |
|
PL | Patent ceased |