DE2243559A1

DE2243559A1 - Verfahren zur elektrolytischen reinigung von abwasser

Info

Publication number: DE2243559A1
Application number: DE2243559A
Authority: DE
Inventors: Minoru Ichiki; Masahito Ishii
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1972-09-05
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1409665A; FR2152813B1; FR2152813A1; US3766035A; JPS513135B2; JPS4836961A

Description

Verfahren zur elektrolytischen Reinigung von

Abwasser ■ · ' '

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von technischen Abwässern, die Metallionen, beispielsweise von Cadmium, Zink, Blei-,:,Kupfer, Nickel _}>Eisen, Chrom, Mangan, Quecksilber, Aluminium und dergleichen! enthalten, durch Elektrolyse.

Unter verschiedenen Verfahren zur Behandlung von Industriewässern oder Industrieabwassern, welche die oben genannten Metalle enthalten, ist neuerdings'das Verfahren der Elektrolyse unter Verwendung des Abwassers als Elektrolyt zur Abtrennung und Entfernung der Metalle gebräuchlich geworden. Bei diesem elektrolytischen Verfahren dient Aluminium als Anode, Das an der Anode durch die Wirkung der Elektrolyse aufgelöste Aluminium gibt seine elektrische Ladung an die in dem Abwasser enthaltenen Metallionen, ab, wobei diese in Jform von in Wasgier unlösuchen Hydroxyden ausgeflockt werden. Diese blocken absorbieren das an der Kathode erzeugte Gas und sammeln sich infolgedessen an der

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Oberfläche der Flüssigkeit in der Elektrolysezelle. Wie jedoch allgemein bekannt ist, sind die Hydroxydflocken außerordentlich hydrophil und neigen daher dazu, als Niederschlag in der Flüssigkeit sich zu suspendieren, so daß es bisher schwierig war, eine Bodenflüssigkeit von hoher Klarheit unter vollständigem Abschwemmen der Flocken der Hydroxyde zu erzielen.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände haben die Verfasser der vorliegenden Erfindung die elektrolytische Behandlung von Abwasser, welches Metallionen enthält, eingehend untersucht und sind zu dem Ergebnis gekommen, daß der Zusatz eines organischen Lösungsmittels zusammen mit einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, das zum Emulgieren des organischen Lösungsmittels notwendig ist, eine sehr wirksame Verbesserung der Abschwemmbarkeit der, wie oben angegeben, entstandenen Flocken ermöglicht. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Feststellungen.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens^ Erzielung einer Bodenflüssigkeit, d.h. eines behandelten Wassers von hoher Klarheit,mit Hilfe der elektrolytisches Behandlung des Metallionen enthaltenden Rohwassers unter anschließender Abtrennung dieser Metalle.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur elektrolytischen Behandlung von Metallionen enthaltendem Abwasser, wobei die gebildeten Flocken eine hydrophobe Beschaffenheit erhalten unter gleichzeitiger Verbesserung der Abschwemmbarkeit dieser Flocke**.,

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Im "besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein "Verfahren zur elektrolytischen Reinigung von_;Abwasser, welches Metallionen, wie Cadmium, Zink, Blei, Kupfer, Nickel, Eisen, Chrom, Mangan, Quecksilber, Aluminium und dergleichen enthält, das durch folgende Maßnahmen gekennzeichnet ist : Die Elektrolyse wird nach Zusatz von 1 bis 5o g eines organischen Lösungsmittels pro nr der zu elektrolyseerenden Flüssigkeit, .z.B. des Abwassers, gemeinsam mit einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel durchgeführt, welches zum Emulgieren des organischen Lösungsmittels notwendig ist. Anschließend werden die, durch die Elektrolyse gebildeten Feststoffe durch Abschwemmen abgetrennt.

Wie oben angegeben, dient gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Cadmium, Zink, Blei und andere Schwermetalle sowie Aluminium enthaltende Wasser als- Elektrolyt. Im Augenblick der Elektrolyse werden ein organisches Lösungsmittel in einer Menge von 1 bis 5o g und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel in einer Menge von o,5 bis 5° g pro nr des Elektrolyten zugesetzt.

gemäß der vorliegenden Arbeitsweise verwendbare organische Lösungsmittel besteht aus Erdölen, die einen verhältnismäßig hohen Siedepunkt und einen ebensolchen Flammpunkt besitzen, wie z.B. loluol, Xylol, Erdöldestillat, Lösungsbenzol und dergleichen, die entweder einzeln oder zu zweien·oder mehreren kombiniert rerwendet werden können. Das zum Zwecke der Emulgieruqg des organischen Lösungsmittels zuzusetzende oberflächenaktive Mittel besteht aus Polyoxyäthylenalkyläthern, Polyoxyäthylenphenoläthern, Polyoxyäthylensorbitanfettsäureestern, PoTyoxyäthylenacylestern, Sorbitanfettsäureestern, Oxyäthylehüxypropylenblockpolymeren, Fettsäuremonoglyzeriden und derglei-

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-za, die entweder einzeln oder zu zweien oder mehreren kombiniert angewandt werden können. Die Menge des anzuwendenden organischen Lösungsmittels hängt von der Art und/oder der Menge der in dem zu behandelnden Abwasser enthaltenden Metalle ab. Im allgemeinen genügt jedoch ein Zusatz in der Größenordnung von 1 bis 5o g pro nr des Abwassers, wie oben angegeben. Falls die Menge unter einem Gramm liegt, wird die Wirkung ungenügend, während im Falle der Anwendung von mehr als 5<-> g cL&s organische Lösungsmittel im Verlauf der Elektrolyse nicht beseitigt werden kann und das Bestreben zeigt, nach beendeter Elektrolyse in dem behandelten Wasser zurückzubleiben. Die Menge des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die anzuwenden ist, braucht nur so groß zu sein, daß sie zum Emulgieren des organischen Lösungsmittels ausreicht. Infolgedessen ist die Menge etwa äquivalent oder geringer als diejenige des organischen Lösungsmittels, d.h. o,5 bis 5o g oder dergleichen sind im allgemeinen geeignet.

Beim Zusatz des organischen Lösungsmittels zu dem Abwasser ist es notwendig, eine vollständige und stabile Emulsion herzustellen. Für diesen Zweck reicht es aus, das organische Lösungsmittel und das oberflächenaktive Mittel getrennt dem Abwasser zuzusetzen. Es ist jedoch vorzuziehen, eine Mischung herzustellen, indem man die erforderliche Menge des oberflächenaktiven Mittels dam organischen Lösungsmittel vorher zusetzt und dann diese Mischung in das Abwasser hineingibt.

Für diesen Zweck ist ein im Handel befindliches Mittel unter der Bezeichnung "Lösliches Öl", das als reibungsverminderndes Ul oder Schmiermittel in der Maschinentechnik verwendet wird, brauchbar, welches aus einem organischen Lösungsmittel und einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel besteht. Obwohl sei-

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ne Verwendung als Zusatz bei der Behandlung von Abwasser nicht unbedingt erforderlich ist, kann es als Zusatz zum Zwecke der elektrolytischen Behandlung des metallhaltigen Abwassers gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden.

Was die Konstruktion der Elektrolysezelle bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Elektrolyseverfahrens anlangt, so genügt es, diese so zu konstruieren, daß sie mit einer Anzahl vertikaler Anoden und Kathoden ausgerüstet ist, die Seite an Seite gegenüber angeordnet sind, wie dieses im allgemeinen bekannt ist. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Zelle mit vertikal aufgehängten Anoden und horizontal angeordneten Kathoden am Boden der Zelle ausgestattet ist. In jedem Falle ist es erwünscht, als Material für die Anoden Aluminium zu verwenden. Die Verwendung anderer Materialien, wie beispielsweise Eisen, ist zugestandenerweise ebenfalls bei der Reinigung von Abwasser in gewissem Maße wirksam, aber das Ergebnis einer Reihe von Versuchen hat bewiesen, daß die Verwendung von Aluminium für die Anode gegenüber anderem Material den Vorrang verdient, um die gewünschte Reinigung durchzuführen. Im Gegensatz hierzu kann als Material für die Kathode Kupfer, Nickel,- Eisen oder ein anderes Metall verwendet werden.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren sammeln sich die bei der Elektrolyse gebildeten Flocken im oberen Teil der Elektrolysezelle oder eines zur Abtrennung der Feststoffe im Anschluss an die Elektrolyse vorgesehenen Tanks an, wobei sie eine Schaumschicht bilden. Unter dem Einfluss der oben genannten Zusatzmittel, nämlich des organischen Lösungsmittels und des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, wird die Masse hydrophob,

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wodurch ihre Abschwemmbarkeit wesentlich verbessert wird, so daß die einmal abgeschwemmten Flocken sich nicht wieder absetzen oder suspendieren, selbst wenn sie einer starken Bewegung unterworfen werden oder wenn man sie mehrere Stunden lang stehenläßt. Als Ergebnis wird ein gereinigtes Abwasser von außerordentlich hoher Klarheit erzielt. Durch die Wirkung der Zusatzmittel ist die Konzentration der Feststoffe in der Schaumschicht bei weitem höher als die Konzentration des bei der üblichen Oürennmethode erhaltenen Schlamms, so daß die Filtration sehr leicht durchgeführt werden kann.

Im Gegensatz zu den handelsüblichen koagulierenden oder einen Niederschlag bildenden Absetzmitteln und anderen Zusätzen, welche das Bestreben zeigen, in dem gereinigten Abwasser nach der Behandlung zurückzubleiben und eine Zunahme des chemischen oder biologischen Sauerstoffbedarfs bewirken, wird das Zusatzmittel, das aus dem organischen Lösungsmittel und einem nichtionisehen oberflächenaktiven Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, vollständig von den Flocken absorbiert und bleibt in keiner Weise in dem gereinigten Abwasser nach der Behandlung zurück.

Beispiel Λ

Das aus einer Oadmiumplattierung stammende Abwasser wird einer Cyanzersetzung und einer uhromreduzierung mit anschließender. Neutralisation unterworfen. Zu der so erhaltenen, überstehenden Flüssigkeit, die etwa 2,ο ppm Cadmium und etwa ο,3 ppm Chrom enthielt, wurde eine Mischung eines organischen !lösungsmittels und eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt, wie es sich

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aus der folgenden Tabelle ergibt. Die erhaltene Emulsion wurde in eine 15 Liter fassende Elektrolysezelle eingefüllt, die mit

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Anoden aus Aluminiumplatten versehen war, deren Gesamtfläche

ρ
14 dm betrug, während die Kathoden aus Eisenplatten bestanden

ρ und eine Gesamtkathodenfläche von 3 dm besaßen. Die Emulsion. wurde am oberen Ende der Zelle mit einer Geschwindigkeit von 15o ml/Min, eingeleitet, während das gereinigte Abwasser am unteren Ende der Elektrolysezelle abgezogen wurde. Die Elektrolyse wurde kontinuierlich unter Anwendung von Gleichstrom von 1 Ampere durchgeführt. Das aus der Elektrolysezelle nach erfolgter Reinigung abfließende Abwasser wurde in regelmäßigen Abständen in Proben auf seinen Cadmium- und Aluminiumgehalt analysiert. Es ergaben sich dabei die folgenden aus der Tabelle ersichtlichen Werte.

Wie aus den Angaben ersichtlich ist, enthielten das gereinigte Abwasser, das durch Elektrolyse einer durch Zusatz einer Mischung eines organischen Lösungsmittels und eines oberflächenaktiven Mittels zum rohen Abwasser erhaltenen Emulsion gewonnen ist, nur sehr geringe Mengen an Metallen und zeigte eine hohe Klarheit .

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Versuchsergebnisse

	Zusatzmittel (g/nr Boawasser)	Kein	Zusatz	iiösungsbenzol 1o Teile,Polyoxyäthy lenlauryläther 5 Teile	Al (ppm)	Wasserlös- - liehe Bohr flüssigkeit (hergestellt von der Fa. Johnson &Co.) 4-5 Teile	Al (ppm)
\ analy- \ tische \ Werte	Cd (ppm,	Al (ppm)	Od (ppm)		Od (ppm)
Anzahlx derTage\ imAn- \ Schluss \ an den \ Beginn \ derElek- \_χ trolyse \				6,o		5,7
1 'lag	o,2	38	o,o2	6,3	o,o1
2 Tage	o,4	44-	o,o2	6,8	o,o1	5,7
3 lage	o,1	52	o,o2	6,1	D,O1	5,6
4- Tage	o,2	81	o,o1	6,1	o,o1	5,ö
5 Tage	o,2	8o	o,o1	6,2	o,o1	5,a
6 Tage	o,2	1o2	o,o2	6,2	o,o1	5,ö
7 Tage	o,2	97	ο,οΊ	6,2	o,o2	6,o
8 Tage '	o,1	97	o,o1	6,3	o,o1	5,ü
9 Tage	o,25	99	o,o1	6,1	o,o1	5,6
1o Tage	o,2	86	o,o1	o,o1

Beispiel 2

Bei Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 auf verschiedene Abwasser, die öchwermetallionen, wie beispielsweise Zink, Blei, Nickel, Eisen, Chrom, Mangan, Quecksilber und dergleichen enthielten, war es möglich, ein gereinigtes Abwasser zu erhalten, das nur eine außerordentlich geringe Menge von öchwerraetallionen enthielt und hohe Klarheit besaß.

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Claims

- 9 —

Patentansprüche

Verfahren zur elektrolytischen Reinigung von Abwasser, welches Metallionen, wie Cadmium, Zink, . Blei,'Kupfer, Nickel, Eisen, Chrom, Mangan, Quecksilber, Aluminium und dergleichen, enthält, gekennzeichnet durch die Durchführung einer Elektrolyse nach Zusatz von 1 bis 5o g eines organischen Lösungsmittels pro rar des zu elektrolyse er enden Abwassersgemeinsam mit einem nichtionischen oberflächenaktiven. Mittel, wie es zur Emulgierung des organischen Lösungsmittels notwendig ist, und Abschwemmen des durch die Elektrolyse erzeugten Feststoffes zum Zwecke der Abtrennung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus Toluol, Xylol, Erdöldestillat oder Lösungsbenzol besteht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zum Emulgieren des organischen. Lösungsmittels notwendigen nichtionischen oberflächenaktiven Mittels etwa der Menge des organischen Lösungsmittels äquivalent ist.

.../ίο

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4-'. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtionische oberflächenaktive Mittel aus einer oder mehreren der folgenden Verbindungen besteht : Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenphenoläther, Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester, Polyoxyäthylenacylester, üorbitanfettsäureester,
Oxyäthylen-Oxypropylenblockpolymeren oder J?ettsäuremonoglyzeriden.

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