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Verfahren zur Rückgewinnung aus Elektrotauchbädern ausgetragener Badflüssigkeit
(Priorität: 24 Mai 1972, Ungarn, HA-931) Die 1',rfindung betrifft ein Verfahren
zur Rückge'rinnung aus Elektrotauchbädern ausgetragener Badfüssigkeit.
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Bei der bekannten und in immer stärkerem Maße angenfendeten elektrischen
Tauchfärbung wird der gesamte Inhalt der elektrischen Tauchwanne dauernd in Zirkulation
gehalten und umgertihrt. Während der Zirkulation und während des Umriibrens gelangt
die etwa 10 % Feststoff enthaltende Flüssigkeit im Rezirkulationskreis mit Hilfe
einer Pumpe mit einer das Dreifache des Wannengehaltes betragenden Stundenleistung
durch ein Kantenspaltfilter und danach durch einen Wärmeaustauscher in die Tauchwanne
zurück. Bei der elektrischen Tauchfärbung wird ein Farbfilm von im allgemeinen 20
- 30 P Stärke unter der Wirkung des Gleichstromfeldes auf der Oberfläche des Werkstückes
abgeschieden. Die mit Farbe überzogenen Werkstücke tragen beim Herausheben aus der
elektrischen Tauchwanne auf ihren Oberflächen einen Austragverlust von etwa 10 -
40 % pro Quadratmeter Badflüssigkeit bis zum Spülsystem mit sich, wo die Badflüssigkeit
von der Oberfläche des Werkstückes durch
Flüssigkeitsstrahlspülen
entfernt wird. Die abgewaschene 3adflüssigkeit geht verloren, weil sie,von der Oberfläche
des Werkstückes abgewaschen, durch Koagulations-, Reduktions-und Neutralisationsbehandlung
in die Kanalisation gelangt.
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Die in dieser Weise entstehenden Verluste verteuern das Elektrotauchfärbungsverfahren.
Darüberhinaus bedeutet die Neutralisation und Reinigung des Abwassers besondere
Kosten.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zum Abspülen jedes Quadratmeters
des Werkstückes im allgemeinen 150 - 200 1 Betriebswasser erforderlich ist, dessen
Beschaffung sehr oft Schw.ierigkeiten verursacht. Schließlich besteht eine weitere
Schwierigkeit darin, daß bisher im Laufe des elektrischen Tauchverfahrens im Betrieb
der Färbungs.straße chemische Steig rungen eintreten, deren Ursachen und deren Lage
unbekannt sind oder nicht schnell genug ermittelt werden können.
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Zweck der Erfindung ist die Ausgestaltung eines Verfahrens zur Rückgewinnung
der aus Elektrotauchbädern ausgetragenen Badflüssigkeit, bei dem der Feststoff in
der ausgetragenen Badflüssigkeit nicht verloren geht und mit dessen ii%1.lfe das
Spülwasser vollkommen oder größtenteils erspart werden kanne und das ferner die
rechtzeitige Erkennung der im chemischen Betrieb der Färbungsstraße Störungen verursachenden
Erscheinungen ermöglicht.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Zirkulationskreis,
in dem die Tauchbadflüssigkeit zirkuliert, angezapft ist, daß die abgezapfte Badflüssigkeit
unter Überdruck durch ein Membranfiltersystem geleitet wird, aus dem der rückbleibende
Feststoffgehalt durch den zirkulierenden Stromkreis in die Tauchwanne rückgeleitet
wird, daß das Filtrat direkt und/oder indirekt durch einen Elektrokoagulator und
einen Deionisator geleitet wird, daß der Rückstand des Feststoffes in Gleichstromfeld
aus dem Filtrat abgeschieden wird, daß das von seinem Feststoffgehalt befreite Filtrat
im Hauptströmungskreis
durch einen Deionisator und durch Kationen-
und Anionenaustauschersäulen geleitet wird, daß das nochmals gereinigte Filtrat
zum ersten und nachfolgenden Spülen oberhalb der Tauchwanne der aus der Tauchwanne
entnommenen Werkstücke verwendet wird, und daß die verbrauchte Spülflüssigkeit in
die in der Tauchwanne befindliche Badflüssigkeit rückgeleitet oder zum Dialysator
geleitet und von dort als Katholyt in der Kathodenzelle eingesetzt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zirkulationshauptströmungskreis
der Wanne abgezapft, Mit Hilfe einer Pumpe, deren Leistung wenigstens das Dreifache
des Wannengehaltes pro Stunde beträgt, wird die Badflüssigkeit mit Uberdruck in
ein rohrförmiges oder flächenförmiges Membranfiltersystem geleitet. Der Feststoffgehalt
strömt abgesehen von einem geringen Durchlässigkeitsverlust weiter in ein das Filtersystem
bildendes Membranrohr, bzw4 an der Bintrittsseite des Membranfilters zur Tauchwanne.
Das Filtrat und die sich im Filtrat befindenden Anionen oder sonstige Rinnen, sowie
die fremden Anionen wären praktisch schon in das erste Spülsystem rückführbar, das
Filtrat ist aber noch mit Anionen und sonstigen Kationen, sowie mit fremden Anionen
und eventuell noch-mit Feststoffen verunreinigt, so daß gemäß der Erfindung das
Filtrat erst durch einen Elektrokoagulator geleitet wird, wo der Feststoffrückstand
mit Hilfe des Gleichstromfeldes abgeschieden wird. Das von seinem Feststoffgehalt
schon befreite Filtrat gelangt jetzt durch einen Deionisator als Hauptstromkreis
zu dem Spülsystem (Dusche). In dem durch den Deionisator geleiteten Stromkreis wird
das Filtrat durch Anionen- und Kationenaustauschersäulen geführt. Aus dem strömenden
Filtrat scheiden sich im Deionisator all diejenigen lonenverunreinigungen aus, die
noch im Filtrat vorhanden sind. Folglich gelangt ein vollkommen gereinigtes Filtrat
entweder in das Spülsystem zurück oder für Dialysationszwecke
zu
den Kathodenzellen der Tauchwanne. Nach dem Spülen fließt die Spülflüssigkeit in
das Tauchbad zurück, dessen Feststoffgehalt hierdurch verdünht wird. Die von fremden
Ionen befreite, in die Wanne rückgeleitete Spülflüssigkeit stabilisiert bedeutend
die BadSlüs,sigkeit der Tauchwanne.
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Die Ionenaustauschersäulen der Kationen- und Anionenaustauscherwiderstandskreise
verfärben sich infolge der Austauschreaktion nach gewisser Zeit durch die fremden
Substanzen, so daß sie regeneriert werden müssen.
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Am Falle der Kationenaustauschersäule wird die Regeneration mit Salzsäure
durchgeführt. Das Salzsäureregenerat wird gemäß der Sandmayer-Reaktion nach Beimi.schwr.g
oon Natriujnnitrit gekocht, um die in seiner Nauptinasse befindlichen Ame Vom Alkohol
abzuscheiden. Die nach dem Ablauf der Reaktion zurück bleibenden Hydroxyverbindungen
verhindern die Nachweisung der eventuell vorhandenen Kationen nicht.
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Die Regeneration der Anionenaustauschersäule wird mit NaOH durchgeführt.
Das stark alkalische Regenerat der Säule kann vorteilhaft mit Barytwasser niedergeschlagen
werden. Die Abscheidung des Filtrats wird mit Silbernitrat durchgeführt, wonach
die Chlorbestimmung folgen kann, Der Niederschlg der Barytabscheidung wird in bekannter
Weise auf Karbonat, Bichromat, Phosphat, Silikat und Sulfat, d.h. im all.geneinen
auf diejenigen Ionen geprüft, die vom Vorbehandlungssystem stammen.
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Die obigen Prüfungen ermöglichen es, durch die Verunreinigungen bedingte
Folgen zu verhindern, z.B. daß die Ionen die Leitfähigkeit in der Elektrotauchifanne
oder in der Färbungsstraße erhöhen. Durch diese Prüfung kann also die genaue Bestimmung
der Stelle und Methode des Eingriffes im Falle des Vorbehandlungsteiles einer Färbungsstraße
ermöglicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels
eingehend beschrieben. Die Leistung soll pro Schicht einer elektrischen Tauchfärbungsvorrichtung,
z.B. 1.400 m2 gefärbte Oberfläche betragen. Die Austragung aus der Färbewanne beträgt
infolge der Filmbildung 60.000 g, wobei der ausgetragene Verlust etwa 12.000 g beträgt.
Auf eine Schicht bezogen beträgt also der Verlust 12.000 g, der bisher mit dem Spillwasser
in die Kanalisation abgeleitet wurde und verlorenging.
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Erfindungsgemäß wird die Badflüssigkeit der Elektrotauchwanne im Fil-ter-
und Rezirkulationshauptstromkreis mit einer Pumpenleistung umgewälzt, die das- Drei-
bis Fünffache des Wannengehaltes pro Stunde erreicht. Im Falle des Ausführungsbeispiels
wird die Badflüssigkeit mit Hilfe der Pumpe durch ein mit Überdruck eine alternative
Schaltmöglichkeit bieterldes Ventilsystem auf die rohrförmige oder flächenförmige
Membranfilterfläche geleitet. Die Flüssigkeit strömt im Laufe der Strömung durch
das Nembranfiltersystem - abgesehen von einem 0.5 -1.0 %igen Durchlässigkeitsverlust
des Feststoffgehalte< -durch einaiWormeaustauscher in die Tauchwanne zurück,
wo sie den Verlust der in der Wanne gebliebenen Badflüssigkeit ersetzt. Das Filtrat,
und damit die im Filtrat befindichen eine, die eventuell eine weitere Auflösung
verursachenden lGationen und fremde Anionen könnten schon in das Spülsystem rückgeleitet
werden. Praktisch wird aber- wie schon erwähnt -das Filtrat durch Amine (Kationen)
und fremde Ionen und sogar durch manche Feststoffe verunreinigt, so daß das Filtrat
durch einen Elektrokoagulator geführt werden muß, wo der Feststoffrückstand mit
Hilfe eines Gleichstromfeldes vom Filtrat abgeschieden wird. Die vom Elektrokoagulator
austretenden, von den Feststoffen befreiten Filtrate werden nun durch einen Deionisations-Ionenaustauscher
geführt, wo sie im Hauptstromkreis nach dem Spülen eventuell auch zum Dialysator
geleitet werden.
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Aus der in der Rückströmung befindlichen deLonisi-erten Flüssigkeit
scheidet sich im Deionisator diejenige fremde Ionenverunreinigung ab, die im Filtrat
vorhanden war. Daher fließt ein vollkommen gereinigtes Filtrat in das Spülsystem
und/oder zum Dialysator zurück. Das Spülen des aus dem Bad gehobenen Werkstücks
geschieht entweder oberhalb der Wanne oder unter Rückfluß die Wanne verlassend unmittelbar
dann, wenn das Werkstück die in der Wanne befindliche Badflüssigkeit verläßt. Da
der Feststoff gleichzeitig ein ausgezeichneter Klebstoff ist, ist ein schnelles
Spülen binnen 10 - 20 Sekunden erforderlich, da die Schicht nur auf diese Weise
von der Oberfläche des Werkslüc.lr.es entfernt und in die Elektrotauchwanne rückgeleitet
werden kann.
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Die lonenaustauschersäulen des Kationen uald Änionenaustauscher-Widerstandskreises
können in bekannter Weise regeneriert werden. Im Falle der Kationenaustauschersäule
wird das Salzsäureregenerat gemäß der Sandmayer-Reaktion n.ach der Beimlsch-urm
vom Natriumnitrit gekocht, so daß die Amine sich vom Alkohol abscheiden. Die nach
dem Ablauf der Reaktion rückbleibenden Hydroxyverbindungen verhindern nun de analytische
Prüfung der eventuell vorhanden Kationen nicht.
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Das bei der Regeneration der Anionenaustauschersäule rückbleibende
alkalische Regenerat kann mit Barytwasser niedergeschlagen und danach das Filtrat
mit Silbenitrat abgeschieden-und dessen Chlorgehalt bestimmt werden. Der Niederschlag
der Barytabscheidung kann im allgemeinen auf bekannte Weise auf Karbonat, Bichromat,
Phosphat, Silikat und Sulfat ge prüft werden.
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Die oben beschriebenen Prüfungen geben Informationen darüber, welche
Ionen die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Badflüssigkeit oder die übrigen
Störungen der Färbungsstraße verursachen. Dementsprechend besteht ein großer Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens darin daß die genaue Stelle und
gleichzeitig
die Nethode des Eingriffes bestimmt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß der bisher verlorengegangene, mit dem Werkstück ausgetragene Austragungsverlust
der Tauchwanne beinahe vollkommen rückgewonnen werden kann, während die Badflüssigkeit
der Tauchwanne kontinuierlich gereinigt und die Badflüssigkeit praktisch nw durch
eine solche Menge ersetzt wird5 die für den sich auf der Oberfläche des Werkstückes
bildenden Film erforderlich ist; Patent anspruch