DE2446117B2 - Vorrichtung zur Abscheidung von komplexgebundenen Übergangsmetallen aus Industrieabwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von komplexgebundenen Übergangsnietalien aus Industrieabwasser durch Metalle, die in der Spannungsreihe höher liegen als das Übergangsmetall, mit einem Behälter zur Aufnahme des Abwassers und des Austauschmetalls, sowie einem in dem Behälter angeordneten Rührwerk.

Der Gesetzgeber schreibt vor, daß Übergangsmetalle, insbesondere Nickel, Cadmium, Kupfer, Silber und Chrom, nur in bestimmten, geringen Mengen ins Abwasser gegeben werden dürfen. Komplexgebundene Übergangsmetalle können jedoch mit chemischen Mitteln, zum Beispiel als Hydroxide, praktisch nicht aus dem Abwasser ausgefällt werden, weil sie eine zu große Komplexstabilität aufweisen. Als besonders nachteilig haben sich hierbei insbesondere Tartrate erwiesen.

Prinzipiell ist es zwar auch möglich, komplexgebundene Übergangsmetalle durch Elektrolyse zu entfernen. Abgesehen von den hohen Investitionskosten und Betriebskosten sowie der durch die Wasserstoffentwicklung hervorgerufenen Explosionsgefahr scheidet die Elektrolyse jedoch wegen praktischer Schwierigkeiten aus.

Mittels der Vorrichtung der Erfindung können komplexgebundene Übergangsmetalle, insbesondere Nickel, Cadmium, Kupfer, Silber und Chrom, aus Industrieabwasser entfernt werden. Es ist zwar aus der FR-PS 21 77 656 bekannt, Schwermetalle an einem Bett aus Metallschrott unter gleichzeitiger Verwendung von Sand zur Erzielung eines Abriebeffektes vorzunehmen, dabei wird das erhaltene Schwermetall jedoch als ein mit Sand vermischter Schlamm erhalten, wodurch eine zusätzliche Trennungsstufe erforderlich wird.

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gerichtet, bei der das wiedergewonnene Schwermetall in Form eines Materials erhalten wird, das direkt weiterverarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Austauschmetall in Form einer Vielzahl von in das Abwasser eintauchenden Metallplatten angeordnet ist.

Die Vorrichtung der Erfindung arbeitet mit großer Zuverlässigkeit und erfordert lediglich geringe Investitionen und Betriebsaufweiidungen. Die Metallpiatten können aus Aluminium und/oder Magnesium bestehen.

Es hat sich gezeigt, daß die Vorrichtung der Erfindung äußerst wirksam ist. Auch die als Kernmetalle von sehr stabilen Durchdringungskomplexen auftretenden Übergangsmetalle werden an der Oberfläche von in das zu reinigende Abwasser gehängten Aluminium- oder Magnesiumplatten abgeschieden und setzen sich als metallischer Schlamm ab. Dieser Schlamm hat eine wesentlich größere und reinere Kornbildung als die bei der Elektrolyse anfallenden Schlämme und ist daher wesentlich leichter wiederverwertbar. Der erhaltene Schlamm enthält zum Beispiel bei der Abscheidung von Kupfer bis zu 90% dieses Metalls. Der entsprechende Kupfergehalt des bei der Abscheidung von nicht komplexgebundenem Kupfer durch Hydroxidfällung gewonnenen Schlamms beträgt nur etwa 20-30%. Der bei der Vorrichtung der Erfindung anfallende höchstkonzentrierte Metallschlamm kann zur Rückgewinnung des Metalls unmittelbar verwendet werden.

Gemäß dem Verfahren können Übergangsmetalle aus ihren Komplexen freigesetzt und abgeschieden werden, die mit Weinsäure, Fruchtsäuren, insbesondere Citronensäure oder Ammoniak komplexiert sind.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung können verschiedene Übergangsmetalle gleichzeitig abgetrennt werden. Hierin liegt ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung der Erfindung gegenüber der Elektrolyse begründet, da man in gewisser Weise selektiv arbeiten kann. In erster Linie werden nämlich diejenigen Metalle abgeschieden, die in der Spannungsreihe einen verhältnismäßig großen Abstand von dem als Austauschmetall verwendeten Aluminium oder Magnesium aufweisen, während die diesen Metallen in der Spannungsreihe näherstehenden Metalle und Wasserstoffionen nicht oder nur in geringem Maße betroffen werden. Demgegenüber wirkt die Elektrolyse bei den in der Praxis vsrwendeten Stromdichten auf sämtliche Ionen aus, so daß ein erheblicher Teil der Energie für elektrolytische Vorgänge verbraucht wird, die unerwünscht oder unnütz sind. Daraus ergibt sich eine erhebliche Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung der Erfindung gegenüber der Elektrolyse. Weiterhin müssen bei der Übergangsmetallabscheidung durch Elektrolyse die einzelnen Metalle in Bädern mit unterschiedlichem pH-Wert und unterschiedlicher Stromdichte, also separat, behandelt werden. Demgegenüber ist es nicht nur möglich, sondern sogar vorteilhaft, wenn im Falle der Erfindung sämtliche anfallenden Schwermetalle in einem gemeinsamen Bad behandelt werden.

Manche chemisch in sich einheitliche Lösungen, z. B. Cadmiumcitrat oder Nickeltartrat führen zu einer Passivierung der Aluminium- oder Magnesiumoberfläehe, während die Anwesenheit von Kupfer diese Passivierung verhindert. Zwar enthalten galvanotechnische Abwässer im Regelfall mehrere Übergangsmetallsalze, darunter auch Kupfer, so daß das Passivierungsproblem bei der gemeinsamen Anwendung der Vorrichtung der Erfindung auf sämtliche Salze nicht auftritt.

Dennoch kann es vorteilhaft sein, dem zu reinigenden Abwasser zur Verhinderung der Passivierung des Austauschmetalls ein Kupfersalz zuzusetzen.

Es ist vorteilhaft das Abwasser vor der Abscheidung auf einen pH-Wert von 1 bis 2 einzustellen. Unter dieser Verfahrensbedingung können insbesondere die folgenden Übergangsmetallkomplexe zerstört und abgeschieden werden: Nickel-tetramin-, Cadmium-tartrat-, Cadmium-citrat- und Cadmium-tetramin-Komplexe mit Aluminiumblech und Impfung mit Kupfersulfat, Nickeltartrat- und Nickel-citrat-Komplexe mit Magnesiumblech sowie Kupfer-tartrat- und Kupfer-citrat- und Kupfer-tetramin-Komplexe mit Aluminiumblech.
Die Belegung des Bads kann man ohne weiteres so

dicht gestalten, daß die Abscheidung der Übergangsmetalle innerhalb der für solche Vorgänge üblichen kurzen Zeiträume (beispielsweise über Nacht für das innerhalb von 24 Stunden anfallende Abwasser) durchgeführt

werden kann. Wesentliche Investitionen sind hierzu nicht erforderlich. Die Betriebsmittel sind billig. Regelungs- und Überwachungseinrichtungen sind nicht erforderlich. Wasserstoff entsteht höchstens in sehr geringen Mengen, so daß besondere Vorsichtsmaßnahmen in den meisten Fällen unterbleiben können.

Nach Beendigung des Abscheidevorgangs kann das Restwasser in vielen Fällen so, wie es ist, in das Abwassernetz entlassen werden, da Magnesium und Aluminium ungiftig sind. Diese Metalle können jedocii als Hydroxide ausgefällt werdea Der pH-Wert des gereinigten Abwassers kann im übrigen vor der Abgabe an das Abwassernetz auf einen von den zuständigen Behörden vorgeschriebenen pH-Wert gebracht werden.

Der Restgehalt des behandelten Abwassers an Übergangsmetallen liegt in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mg/1. Dieser Wert läßt sich jedoch zum Beispiel durch längere Behandlungszeiten verringern. Der erzielte Wert bewegt sich damit weit unterhalb der derzeit gesetzlich zulässigen Grenze für Schwermetallgehalte von 2 mg/1, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß der Gesetzgeber diesen Grenzwert bisher lediglich auf nicht komplexgebundene Übergangsmetalle bezogen hat

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung ist das Rührwerk zur Bewegung des Abwassers in horizontaler Richtung vorgesehen und die Metallplatten sind parallel im Abstand voneinander und parallel zur Strömung srichtung angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vorteilhafte Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung in Seitenansicht und

F i g. 2 die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform in schematischer Darstellung in Vorderansicht.

Gemäß den Zeichnungen umfaßt eine Vorrichtung der Erfindung einen Behälter 1 zur Aufnahme des Abwassers 2, das über eine Rohrleitung 3 dem Behälter zugeführt und nach erfolgter Reinigung über eine Leitung 4 weggeführt wird. In den Behälter 1 taucht ein Rührwerk 5, bestehend aus einem horizontal angeordneten Propeller 6 und einem Antriebsmotor 7, ein. Weiterhin ist in dem Behälter eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Platten eingehängt In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Reihen dieser Platten vorgesehen, es könnten jedoch auch eine Reihe oder mehrere vorgesehen werden. Die Metallplatten sind horizontal, parallel im Abstand voneinander und parallel zu der bei Betätigung des Rührwerks vorhandenen Strömungsrichtung angeordnet Im Vergleich zu einer entsprechenden Anordnung mit vertikal ausgerichteten Platten hat sich eine Anordnung gemäß der gezeigten Ausführungsform als wesentlich vorteilhafter erwiesen.

Der Betrieb der Vorrichtung gemäß der gezeigten Ausführungsform wird in periodischen Abständen unterbrochen, überstehendes Abwasser wird abgepumpt und der abgeschiedene Metallschlamm wird über eine verschließbare öffnung 9 entfernt

Bei der praktischen Anwendung der Vorrichtung der Erfindung wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Eine Ausgangslösung mit einem Volumen von 20001 wurde auf einen pH-Wert von 1,4 eingestellt. Die Lösung enthielt 100 mg/1 komplexgebundenes Kupfer als Tartrat entsprechend einer Kupfermenge von etwa 1000 mg/1. Die Arbeitstemperatur betrug 2O⁰C Die Abscheidung wurde an einer Aluminiumblechoberfläche von insgesamt 8 m² vorgenommen. Das Aluminiumgewicht betrug 32 kg entsprechend einer theoretischen Menge an abzuscheidendem Kupfer von 110 kg. Die Reaktionszeit betrug 16 Stunden unter ständigem Rühren.

Die Zusammensetzung des Fällschlamms betrug 89% Kupfer, 0,3% Aluminium sowie 10,7% eines vorwiegend aus Wasser bestehenden Restes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Abscheidung von komplexgebundenen Übergangsmetallen aus Industrieabwasser durch Metalle, die in der Spannungsreihe höher liegen als das Obergangsmetall mit einem Behälter zur Aufnahme des Abwassers und des Austauschmetalls, sowie einem in dem Behälter angeordneten Rührwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Austauschmetall in Form einer Vielzahl von in das Abwasser eintauchenden Metallplatten
   geordnet ist