DE2506378C2

DE2506378C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abgasen

Info

Publication number: DE2506378C2
Application number: DE2506378A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1974-02-15
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US3994790A; DE2506378A1; FR2261043B1; FR2261043A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von schädliche Bestandteile enthaltenden Abgasen, z. B. der Abgase von Industrieanlagen, Werkstätten, Verbrennungsanlagen oder von giftige oder geruchsbelästigende Schmutzstoffe enthaltenden Gasen, die z. B. bei der elektrolytischen Bearbeitung entstehen, mit Hilfe elektrischer Energie unter Verwendung elektrochemischer Vorgänge.

Bisher erfolgt die Abgasreinigung durch Kontaktieren eines Abgasstroms entweder mit Katalysatoren, Absorptionsflüssigkeiten oder anderen Reaktionsflüssigkeiten zum Entfernen von Schmutzstoffbestandteilen aus dem Gasstrom durch Oxidation, Reduktion, Kontaktadsorption und/oder Absorption. Diese Techniken benötigten sehr aufwendige Einrichtungen bei relativ hohen Betriebskosten. Darüber hinaus können die Schmutzstoffe nicht im gewünschten oder verlangten Ausmaß entfernt werden, und es ergibt sich häufig das Problem von Sekundärverschmutzungen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Behandeln von Abgasen, bei dem die Nachteile bisher verwendeter Verfahren beseitigt oder verringert sind und ein zuverlässiges und gleichzeitig wirtschaftliches Entfernen von Schmutzstoffen gewährleistet ist. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens soll im Vergleich zu bereits entwickelten Vorrichtungen raumsparend ausgebildet sein und bei relativ niedrigen Betriebskosten eine höhere Behandlungsleistung und Wirksamkeit erbringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch Einleiten des Abgases unter Druck in einen Elektrolytflüssigkeitsstrom, schnelles Fördern der das

Gas in Form winziger Bläschen mitreißenden Flüssigkeit durch einen schmalen Spalt zwischen zwei Elektroden unter gleichzeitigem Zuführen eines elektrisehen Stroms zu den Elektroden, so daß eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Gas und dem Elektrolyt stattfindet wodurch das Gas gereinigt wird, und durch Ableiten des schadstofffreien Gases zur Atmosphäre.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ίο in einem Behandlungsgefäß zwei Elektroden in geringem Al/Stand voneinander angeordnet sind und daß eine Einheit zum Einleiten des Abgases in den von einer Pumpe geförderten Elektrolytstrom vor seinem Eintritt in den schmalen Spalt zwischen den an eine Stromquelle angeschlossenen Elektroden vorgesehen ist

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Abgasreinigers;

Fig.2 eine andere Ausführung der Erfindung, die zum Geruchlosmachen eines geruchsbelästigende Schmutzstoi'fe enthaltenden Abgases besonders geeignet ist; und

Fig.3 eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einer Maschine zur elektrolytischen Bearbeitung von Werkstücken.

Der Abgasreiniger gemäß F i g. 1 hat ein luftdicht verschlossenes Behandlungsgefäß 1 (Elektrolysezelle) mit zwei Elektroden 2 und 3, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen elektrochemischen Reaktionsspah G bilden. Die eine Elektrode 2 ist ortsfest am Gefäßboden befestigt und die andere Elektrode 3 durch ein Stellglied 4 gegenüber der Elektrode 2 verschiebbar. Mit dem Stellglied 4 kann der Reaktionsspalt G auf z. B. weniger als 5 mm und bevorzugt 1 μΐη bis 0,1 mm eingestellt und die eingestellte Spaltweite während der Elektrolyse konstantgehalten werden. Die Elektroden 2 und 3 sind mit einer eine Stromversorgung und ein Steuerglied enthaltenden Einheit 5 verbunden, die dem Reaktionsspalt G einen Elektrolysestrom zuführt Das Behandlungsgefäß 1 ist über eine Auslaßleitung 6 mit einem einen Elektrolyten enthaltenden Vorratsbehälter 7 verbunden. Der Elektrolyt wird von einer Pumpe 8 angesaugt und durch eine Zuleitung 9 und einen die Elektrode 3 durchsetzenden, zum Reaktion-;spalt G offenen Durchlaß 3a zum Spalt G gefördert. In der Zuleitung 9 für den Elektrolyten ist eine Gaszumischeinheit 10 angeordnet, die eine Abgaseinlaßöffnung 10a, eine Ansaug- oder Plenumkammer 106 und eine Venturidüse 10c aufweist, so daß das in die Ansaugkammer 106 durch die Einlaßöffnung 10a geleitete Abgas an der Venturidüse 10c in die Elektrolytströmung eintritt und in Form kleinster Blasen von dieser mitgerissen wird. Das homogene Gas-Elektrolyt-Gemisch wird dem Reaktionsspalt G zwischen den Elektroden 2 und 3 zugeführt. Die Gaszumischeinheit 10 kann in bekannter Weise als Verdichter oder Sauggebläse ausgebildet sein. Die Elektroden 2 und 3, zumindest jedoch die als Anode gepolte Elektrode, bestehen vorzugsweise aus einem elektrolytisch auflösungsfesten Elektrodenwerkstoff, z. B. Platin, Kohlenstoff, korrosionsbeständigem *>5 Stahl, Blei od. dgl. Es können auch Elektroden verwendet werden, die mit einem dieser Werkstoffe beschichtet sind. Durch das Stellglied 4 ist es jedoch möglich, die Anode aus einem elektrolytisch lösbaren Metall, z. B. Aluminium oder Eisen, herzustellen, wenn dieses Metall ein als Schmutzstoffabsorptions- und Schadstoffentfernungsmittel wirkendes Hydroxid erzeugen solL In einem solchen FaIi ist eine Einheit vorgesehen, die auf ein eine Änderung der Spaltweite, z. B. des Spaltwiderstands, bedeutendes Signal anspricht und die bewegbare Elektrode 3 zum Ausgleich der Änderung vorschiebt wodurch die Spaltweite während einer Behandlung auf einem Sollwert gehalten wird. Die Weite des Reaktionsspalts G wird vorteilhafterweise innerhalb des vorher genannten Bereichs aufrechterhalten. Dies dient einerseits einer Minimierung des elektrischen Energieverlusts, wodurch die Zufuhr eines Hochamperestroms mit niedriger Spannung gewährleistet ist; andererseits kann die Flüssigkeits-Gas-Strömung dadurch mit größerer Geschwindigkeit zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Elektroden 2 und 3 durchströmen. Diese beschleunigte Flüssigkeitsströmung bewirkt daß sich an den Elektrodenflächen keine elektrochemischen Reaktionsprodukte ansammeln und haften bleiben. Dadurch werden die Elektroden in optimalem Zustand gehalten und sorgen für ununterbrochene elektrochemische Reaktionen mit hoher Stromdichte.

Außer einer guten Leitfähigkeit muß der Elektrolyt einen Bestandteil enthalten, der die jeweils interessierenden Gasbestandteile adsorbiert und somit mit diesen reagiert Die Flüssigkeit sollte daher normalerweise ein Leitfähigkeitselement (Elektrolyt), Wasser, das elektrochemisch in Wasserstoff und Sauerstoff zerfällt, die mit Gasbestandteilen reagieren, und einen Elektrolyten enthalten, der für oxidierte oder reduzierte Gasbestandteile oder beide Arten hochadsorptiv ist; im Bedarfsfall kann die Flüssigkeit auch ölpartikel, die mit Oberflächenladungen adsorptiv und zum Teilen des elektrischen Feldes verwendbar sind, und/oder Partikel von Aktivkohle, aktivierter Bleicherde und lonenaustauscherharz entweder jeweils für sich oder gemeinsam enthalten; diese Partikel sind selektive Adsorbentien für verschiedene Schmutzstoffe.

Eine bestimmte Zusammensetzung der dem Gefäß 1 zuzuführenden Behandlungsflüssigkeit wird also unter Berücksichtigung bestimmter Schadstoffe des Gases, das an der Gaszumischeinheit 10 mit der Flüssigkeit vermischt wird, bestimmt. Das optimale Mischungsverhältnis (Volumen) des FIüssigkeits-Gas-Gemischs wird bei einem Druck von 1 kp/cm² in einem Bereich von 1 :1 bis 1 :1000 durch Betätigen eines Stellventils (nicht gezeigt) an der Gaseinlaßöffnung 10a oder durch Regeln des Elektrolytförderdrucks der Pumpe 8 gewählt. Das Schadstoffe enthaltende Gas wird im Elektrolytstrom in Form kleinster gleichmäßig darin verteilter Bläschen mitgerissen und auch teilweise aufgelöst, und der Flüssigkeits-Gas-Strom strömt mit hoher Geschwindigkeit z.B. 1 —10m/s, durch den Reaktionsspalt G. Durch Zuführen eines elektrischen Stroms von der Stromversorgungseinheit 5 finden elektrochemische Reaktionen mit hoher Energie an den Zwischenflächen zwischen der Flüssigkeit und den Gasbläschen in dem schnell den Reaktionsspalt G durchsetzenden Strom statt.

Wenn z. B. das Abgas Schwefeldioxid (SO₂) enthält, kann die Behandlungsflüssigkeit eine wäßrige Natriumhydro^idlösung sein, die mit SO₂ unter Bildung von Natriumsulfit Na₂SO₃ reagiert, das wiederum zu Natriumsulfat Na₂SO₄ oxidiert wird. Durch Vorsehen von Kalkschlamm Ca(OH)₂ im Vorratsbehälter 7 wird

das Sulftat im Behälter in Form von Suspensionen von CaSOi rückgewonnen, die leicht wieder von der wäßrigen Natriumhydroxidlösung zu trennen sind, während diese in den Kreislauf rückgeführt wird.

Wenn das Abgas Stickoxide (NO) enthält, kann -> Stickstoffdioxid (NO2) leicht in Natriumhydroxid (NaOH) und Natriumsulfit (Na₂SO₃) gelöst werden. Obwohl Stickoxid nur schwach in eine dieser Flüssigkeiten lösbar ist, erfährt es eine starke elektrochemische Oxidationsreaktion beim Durchströmen des Reaktions- m spalts G zu Stickstoffdioxid (NO2), das wiederum in der Flüssigkeit gelöst wird. Durch Zusatz von Chlorid in der Flüssigkeit findet die elektrochemische Oxidationsreaktion

NO + Cl- NO₂ + Cl- ^r>

statt, und das gebildete Stickstoffdioxid wird in der Flüssigkeit gelöst. Diese beiden Reaktionen sind anodische Reaktionen. An der Kathode erfolgt die Reaktion NO + hh-* NH₃. Das Chlorion würde bei Entladung an der Anode mit Natriumoxid (NaOH) zur Bildung von NaClO reagieren und das Stickoxid (NO) zu Stickstoffidoxid (NO2) unter Bildung von Natriumchlorid (NaCl) oxidieren. Das gelöste Stickstoffdioxid (NO₂) wird durch in der Flüssigkeit gelöstes Ammonium (NH₃) oder Wasserstoff (H₂) reduziert und dann als Stickstoffgas abgezogen.

Außer diesen elektrochemischen finden auch Reaktionen statt, die durch die elektrischen Entladungen an den Gas-Flüssigkeits-Zwischenflächen bedingt sind. Es wurde festgestellt, daß an einer solchen Zwischenfläche eine elektrische Entladung stattfindet, wenn die Intensität des elektrischen Feldes Es den kritischen Wert Eso = 5(l/k)"³ · 10² V/cm übersteigt, wobei k die Leitfähigkeit des Bereichs angibt; daraus resultieren der Zerfall, die Oxidation und die Reduktion von Gasbestandteilen wie folgt: NOx-* N₂ + O₂; H₂O-* OH, H₂O₂, H₂O+ ...; NO + OH, H₂O₂, H₂O+ ... NO₂+ ... Infolgedessen werden synergetische Wirkungen einerseits durch elektrochemische Vorgänge und andererseits durch elektrische Entladungen erhalten.

Viele andere Arten von schädlichen Bestandteilen können ähnlich behandelt werden. Zum Beispiel werden Abgase, die Schwefelwasserstoff, Mercaptan, Arsenidwasserstoff, Amine, Ammonium, öldämpfe und ähnliche geruchsbelästigende Schmutzstoffe enthalten, dadurch von Geruch befreit, daß als Elektrolyt eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid, Natriumsulfit, Kupfer(I)-Sulfid, Kupfer(II)-Sulfid, Chlorwasserstoff, Kupferchlorid, Kupfer(II)-Chlorid, Eisen(II)-ChIorid und Eisen(HI)-Chlorid einzeln oder in geeigneter Kombination verwendet wird.

Der Vorratsbehälter 7 hat eine dichte Abdeckung la zur Aufnahme des aus der Flüssigkeit entweichenden, von Schadstoffen befreiten Gases. Ferner hat der Behälter eine Auslaßleitung Tb zum Ablassen des Gases in die Atmosphäre. In der Auslaßleitung Tb ist im Bedarfsfall eine Sekundär-Behandlungseinheit Tc, z. B. ein Feuchtigkeitsabscheider, angeordnet Ferner hat der Behälter 7 einen Einlaß Td für die Behandlungsflüssig- t>o keit

Die Behandlungsflüssigkeit ist durch Rückführung durch die Zu- und Ableitungen 9 und 6, die das Behandlungsgefäß 1 und den Vorratsbehälter 7 in einem geschlossenen Kreislauf verbinden, wiederverwendbar. (>■> Diese Wiederverwendung kann allerdings eine Verschlechterung der Flüssigkeitszusammensetzung zur Folge haben. Die Wirksamkeit der Behandlungsflüssigkeit ist zwar durch von Zeit zu Zeit erfolgendes Zusetzen frischer Flüssigkeit wiederherstellbar; es wurde jedoch festgestellt, daß diese Erneuerung elektrochemisch im Vorratsbehälter 7 durchführbar ist, wie noch erläutert wird.

Gemäß F i g. 2, in der F i g. 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, sind im Vorratsbehälter 7 zwei einander gegenüberliegende Elektroden Il und 12 zum Einschalten einer Stromversorgung 13 angeordnet, die im wesentlichen eine so gepolte Gleichstromversorgung ist, daß die eine Elektrode 11 als Anode und die andere Elektrode 12 als Kathode wirkt. Diese Elektrodenanordnung liefert durch elektrolytische Auflösung des Anodenmaterials einen bestimmten Elektrolyten, der als aktiver Bestandteil der Behandlungsflüssigkeit erforderlich ist; dadurch wird die Konzentration dieses Bestandteils entweder auf einen Sollwert erneuert oder aufrechterhalten.

Gemäß Fi g. 2 ist eine der Elektroden 22 rohrförmig und nicht scheibenförmig wie in F i g. 1 und so angeordnet, daß sie die Gegenelektrode 23 umgibt, die säulenartig ausgebildet ist und eine als Fluideinlaß (für das Flüssigkeits-Gas-Gemisch) dienende mittige Bohrung 23a (entsprechend derjenigen in Fig. 1) sowie mehrere radiale öffnungen 23f> aufweist, die mit der Mittenbohrung in Verbindung stehen. Zwischen der inneren Zylinderfläche der ersten Elektrode 22 und der äußeren Zylinderfläche der zweiten Elektrode 23 ist ein Reaktionsspalt C gebildet. Das gereinigte Gas wird von der Flüssigkeit im Gefäß 1 geschieden und durch einen Auslaß 1 a zur Atmosphäre abgezogen.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Mit einer im wesentlichen Fig.2 entsprechenden Vorrichtung wurde ein 0,06% Schwefelwasserstoff und 0,02% Ammonium enthaltendes Abgas mit einer wäßrigen Kupfer(I)-Lösung behandelt. Das Gas wurde durch die Einlaßöffnung 10a mit einem Durchsatz von 1000 l/min eingeführt und mit der aus der Düse 10c austretenden Flüssigkeit vermischt: das Gemisch wurde mit einem Durchsatz von 2000 l/min durch den Spalt G geführt, dem ein elektrischer Strom von 200 A mit einer Spannung von 15 V zugeführt wurde. Die aus dem Auslaß la abgegebene Luft war geruchsfrei.

Nach drei Wochen Dauerbetrieb wurde eine Verminderung der Aktivität der Flüssigkeit beobachtet, und ein Gleichstrom von 100 A mit einer Spannung von 8 V wurde von der Stromversorgung 13 zwischen die Elektroden 11 und 12, die aus Kupfer bestanden, geleitet Nach 2 h war die ursprüngliche Aktivität der Behandlungsflüssigkeit wiederhergestellt

Beispiel II

Mit einer im wesentlichen Fig. 1 entsprechenden Vorrichtung wurde ein 55 ppm Schwefeldioxid und 15 ppm Kohlenmonoxid enthaltendes Abgas mit einer 5%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung behandelt Das Gas wurde mit der Flüssigkeit in einem Volumenverhältnis von 20:1, berechnet bei einem Druck von 1 kp/cm², vermischt, und das Gemisch wurde mit einem Druck von 5,2 kp/cm² durch den Spalt G geschickt, dem ein Strom von 250 A mit einer Spannung von 16V zugeführt wurde. Das aus der Behandlungsflüssigkeit austretende und in dem geschlossenen Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter 7 gesammelte Gas enthielt nur 1,6 ppm Schwefeldioxid

und 0,2 ppm Kohlenmonoxid.

Bei der Vorrichtung nach F i g. 2 ist ersichtlich, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, den Vorratsbehälter 7 getrennt vom Behandlungsgefäß 1 vorzusehen, und die im Behandlungsgefäß 1 angesammelte Flüssigkeit kann ^r> von der Pumpe 8 direkt angesaugt und in den Reaktionsspalt C geführt werden, ohne daß sie in einen gesonderten Behälter rückgeführt wird; dadurch wird die ganze Vorrichtung räumlich gedrängter.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, κι daß die Erfindung die folgenden bedeutenden Vorteile bietet:

1. Durch Anwendung elektrochemischer Vorgänge i η einem elektrischen Feld mit hoher Dichte werden ü Reaktionsgeschwindigkeiten erzielt, die wesentlich höher sind ais bei bekannten chemischen Verfahren; infolgedessen hat die verwendete Vorrichtung einen geringeren Raumbedarf und ist kostengünstiger zu installieren. »

2. Ein großes Volumen der Behandlungsflüssigkeit ist nicht mehr erforderlich, wodurch das Verfahren wirtschaftlicher als bisher ist.

3. Durch Verwendung eines Flüssigkeits-Gas-Gemischs mit sehr niedrigem Volumenverhältnis ergibt sich eine weitere Raumeinsparung.

4. Die Reaktionsflüssigkeitsprodukte sind einfache Verbindungen, die leicht rückzugewinnen sind.

5. Das Verfahren ist in einem geschlossenen System anwendbar, wobei die Gefahr von Sekundärver- v> schmutzungen verringert ist.

Ferner sieht die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten oder Abtragen vor, bei der die beim Bearbeiten in üblichen Vorrichtun- r> gen auftretende Verschmutzung beseitigt ist und sich Einsparungen in bezug auf die benötigte Menge Elektrolytlösung ergeben.

Bei üblichen elektrochemischen Bearbeitungsverfahren ist die Bearbeitungsflüssigkeit eine wäßrige Elektrolytlösung, z. B. von Natriumchlorid, Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Natriumchlorat. Infolgedessen werden große Mengen von gesundheitsschädlichen Cl₂- und NH₃-Gasen am Bearbeitungsspalt erzeugt und verschmutzen die Umgebung des Arbeitsplatzes. Au- -n ßerdem verschlechtert sich die Abtragswirksamkeit des Elektrolyten infolge der Extraktion dieser Bestandteile, so daß die Elektrolytlösung von Zeit zu Zeit ergänzt werden muß. Ferner konnten bisher die auftretenden Verschmutzungsprobleme nur dadurch gelöst werden, ">" daß ein Abgasreiniger vorgesehen wurde, was weitere Kosten verursachte. Diese Nachteile werden mit der ernndungsgemäßen Vorrichtung überwunden.

Fig.3 zeigt die erfindungsgemäß verbesserte elektrochemische Bearbeitungsvorrichtung mit einer in bezug auf die Umgebung dicht verschlossenen Arbeitskammer 31. Die Kammer 31 enthält ein Werkstück 32, das auf einem Tisch 32a ortsfest gesichert ist, und eine bewegbare Werkzeugelektrode 32, die dem Werkstück 32 in üblicher Weise an einem schmalen Bearbeitungsspalt G mit Abstand gegenüberliegt Ein Elektrodenvorschub 34 schiebt die Werkzeugelektrode 33 während des Abtragens der Werkstückelektrode 32 vor, um die Weite des Bearbeitungsspalts G im wesentlichen konstant zu halten. Eine übliche Stromversorgung 35 ist an das Werkstück 32 und die Werkzeugelektrode 33 angeschlossen. Die aus dem Bearbeitungsspalt gespülte Bearbeitungsflüssigkeit (Elektrolyt) wird am Boden der Arbeitskammer 31 gesammelt und durch eine Auslaßleitung 36 zu einem Vorratsbehälter 37 abgezogen. Der im Vorratsbehälter 37 befindliche Elektrolyt wird von einer Pumpe 38 angesaugt und durch eine Zuleitung 39 zum Bearbeitungsspalt Ggefördert; die Zuleitung 39 hat eine Gaszumischeinheit 10, die bereits erläutert wurde. Die Gaseinlaßöffnung 10a steht mit der Arbeitskammer 31 über einen Verdichter 40, der die bei der elektrochemischen Abtragung erzeugten Gase aus der Arbeitskammer 31 abzieht, und eine elektrische Entladeeinheit 41, die zwei Elektroden 41a und41i>hat, in Verbindung. Die Entladeeinheit 41 kann in Abhängigkeit von den Bestandteilen des bei der Bearbeitung erzeugten Gases vorgesehen sein und bewirkt durch eine elektrische Glimmentladung Oxidations-, Reduktions- und/oder Zerfallreaktionen des Abgases. Die Gaszumischeinheit 10 ist im vorliegenden Fall ein Verdichter, sie kann jedoch auch ein Sauggebläse sein. Die Entladeeinheit 41 ist in der Zeichnung dem Verdichter 40 nachgeschaltet, sie kann ihm jedoch auch vorgeschaltet sein.

Der Elektrolyt mit den von ihm mitgerissenen Gasblasen, die ihm in der Gaszumischeinheit 10 zugemischt werden, strömt durch eine in der Werkstückelektrode 33 ausgebildete Bohrung 33a mit hoher Geschwindigkeit in den Bearbeitungsspalt G\ das Gas erleichtert einerseits die elektrochemische Bearbeitung des Werkstücks 32 und verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächengüte und erhöht andererseits die Reaktionsfähigkeit des Elektrolyten, wie noch erläutert wird. Nach Durchströmen des Bearbeitungsspalts G wird die flüssige Phase in der Arbeitskammer 31 von der Gasphase getrennt. Das Gas wird vom Verdichter 40 durch die Leitung 42 zur Gaszumischeinheit 10 abgezogen, während die Flüssigkeit zum Vorratsbehälter 37 rückgeführt, von der Pumpe 38 angesaugt und zum Bearbeitungsspalt G gefördert wird, wobei sie an der Gaszumischeinheit 10 mit dem aus der Arbeitskammer 31 abgezogenen Abgas vermischt wird. Es wird jetzt das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf übliche elektrochemische Bearbeitungsvorgänge erläutert, wobei der Elektrolyt eine wäßrige Nitratlösung, z. B. Natriumnitrat (NaNO₃) oder Kaliumnitrat (KNO₃), ist. Während des Abtragens tritt ein allmähliches Sinken der Abtragungswirksamkeit des Elektrolyten in Form eines elektrolytischen Zerfalls des gelösten Nitrats in Ammonium (NH3) und andere gasförmige Produkte, u. a. N2,02 und HjO, ein, die vom Bearbeitungsspalt G ausgehen. Dabei werden die in der Arbeitskammer 31 gesammelten Gase an der Entladeeinheit 41 vorbei abgezogen, wo sie einer Glimmentladung ausgesetzt werden. Im Glimmentladungsbereich können Ammonium (N H3) und Stickstoff (N2) in Gegenwart von O2 und H2Ö oxidieren und Stickoxide NO* bilden. Zum Beschleunigen dieser Umsetzungsvorgänge können die Entladeelektroden aus Katalysator metall, z. B. Platin oder Eisen, bestehen. Die rückgebildeten Gase werden in die Plenumkammer 106 in der Einheit 10 eingepreßt und mit dem aus der Düse 10c austretenden Elektrolytstrom vermischt zur Bildung der homogenen Flüssigkeits-Gas-Gemischströmung, die durch die Leitung 39 in den Bearbeitungsspalt G gefördert wird. Von diesen Gasen sind Stickstoffdioxid (NO₂), Stickstofftrioxid (NO₃), Wasserstoff (H₂X Sauerstoff (O) und Wasserdampf naturgemäß leicht im Elektrolyten lösbar oder adsorbierbar (wie im Fall von Natriumhydroxid (NaOH)), während Verbindungen wie Stickoxid (NO) nicht leicht lösbar sind und in Form von in der Flüssigkeit verteilten Bläschen existieren wurden.

Im Bearbeitungsspalt Gerfolgt eine starke Oxidationsreaktion, durch die Stickoxid (NO) zu Stickstoffdioxid rückgebildet wird, das im Elektrolyten absorbiert wird. Durch Zusetzen von Chlorid zum Elektrolyten könnte Stickoxid außerdem mit Chlor zur Bildung von > Stickstoffidoxid und Chlorionen reagieren, wobei letztere an der Anode entladen wurden zur Bildung vcn neutralem Chlor, das mit Natriumhydroxid unter Bildung von Natriumhypochlorit, einem weiteren Reaktionsmittel von Stickoxid zur Bildung von Stick- w Stoffdioxid, reagiert. Auf diese Weise könnte Stickoxid vollständig absorbiert werden, und durch diese Absorption bliebe die Abtragungswirksamkeit des abgezogenen Elektrolyten erhalten.

Zum Beispiel benötigt eine bisher verwendete r> elektrochemische Bearbeitungsvoirichtung zum Abtragen eisenhaltiger Werkstücke mit einem Bearbeitungsstrom von 3000 A und einer wäßrigen Natriumnitratlösung monatlich eine Nachfüllmenge von 20 I 40gew.-%iger Wasserstoffnitratlösung. Bei Verwendung des geschlossenen Systems gemäß der Erfindung ist ein solches Nachfüllen nicht erforderlich.

Es ist zu beachten, daß sich durch die Verwendung eines mit Gas vermischten Elektrolyten ein weiterer Vorteil hinsichtlich der Abtragsleistung ergibt, da durch Beseitigung des Hohlraum- oder Kavitationseffekts im Bearbeitungsspalt eine hohe Oberflächengüte und Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erzielbar sind. Komprimierte Gasbläschen expandieren und ändern ihr Volumen entsprechend der örtlichen Flüssigkeitsdruckverteilung im Bearbeitungsspalt und verhindern dadurch Hohlraumbildungen, die unregelmäßig bearbeitete Oberflächen zur Folge hätten.

Die Erfindung gibt also ein Verfahren und eine Vorrichtung an, wodurch Abgase zuverlässig und wirksam zu behandeln sind: ferner gibt die Erfindung eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln eines schädliche Bestandteile enthaltenden Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas unter Druck feinverteilt einem Elektrolytflüssigkeitsstrom zugemischt und dieses Abgas-Elektrolyt-Gemisch schnell durch einen von zwei Elektroden gebildeten schmalen Spalt geführt wird, in dem eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Gas und der Elektrolytflüssigkeit stattfindet und dadurch das Gas gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eine Elektrode ortsfest und die andere beweglich ist, gekennzeichnet durch Positionieren der beweglichen Elektrode in einem Abstand von 0,001—0,1 mm von der ortsfesten Elektrode.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode eine Werkzeugelektrode in einer elektrochemischen Bcarbeitungseinrichtung, die andere Elektrode eine von der Werkzeugelektrode zu bearbeitende Werkstückelektrode, der Elektrolyt eine elektroschemische Bearbeitungsflüssigkeit und der elektrische Strom ein elektrochemischer Bearbeitungsstrom ist

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas ein Produkt eines elektrochemischen Bearbeitungsvorgangs ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor dem Einleiten in den Elektrolytflüssigkeitsstrom einer elektrischen Entladung ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Abziehen des schadstofffreien Gases zur Atmosphäre und Sammeln vom Gas getrennten J5 Flüssigkeit.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Flüssigkeit in einem Vorratsbehälter gesammelt wird, gekennzeichnet durch Aktivieren der Flüssigkeit durch Leiten eines elektrischen Stroms zwisehen zwei in den Vorratsbehälter eingetauchte Elektroden, wobei von mindestens einer der Elektroden elektrolytisch ein Material zum Erneuern des Elektrolytbestandteils der Flüssigkeit gelöst wird.

8. Vorrichtung zum Behandeln eines einen schädlichen Bestandteil enthaltenden Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behandlungsgefäß (1) zwei Elektroden (2, 3; 22, 23) in geringem Abstand voneinander angeordnet sind und daß eine so Einheit (10) zum Einleiten des Abgases in den von einer Pumpe (8) geförderten Elektrolytstrom vor seinem Eintritt in den schmalen Spalt (G) zwischen den an eine Stromquelle (5) angeschlossenen Elektroden vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Stellglied (4) zum Positionieren der einen beweglichen Elektrode (3; 23) in einem Abstand von 0,001 -0,1 mm von der ortsfesten Elektrode (2; 22).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Leitung (7^zUm Ableiten des schadstofffreien Gases zur Atmosphäre.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Leitung (9) zum Rückführen der vom schadstofffreien Gas getrennten Elektrolytflüssig- f>5 keit.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (7) zum Sammeln der aus dem Spalt (G) gespülten und vom schadstofffreien Gas getrennten Elektrolytflüssigkeit, und durch im Vorratsbehälter (7) in Kontakt mit der Elektrolytflüssigkeit angeordnete Elektroden (11, 12), die zum elektrolytischen Auflösen eines einen Elektrolytbestandteil der Flüssigkeit bildenden Materials erregbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Leitungen (9, 3a, 6; 9, 23a, 6), die den Vorratsbehälter (7), die Gaszumischeinheit (10) und das Behandlungsgefäß (1) in einem geschlossenen System in Reihe miteinander verbinden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Elektroden eine Werkzeugelektrode und eine von dieser zu bearbeitende Werkstückelektrode in einer elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung sind, die Elektrolytflüssigkeit eine elektrochemische Bearbeitungsflüssigkeit und das Abgas ein bei der Bearbeitung gebildetes Gasprodukt ist, gekennzeichnet durch

einen Vorratsbehälter (37) für die Elektrolytflüssigkeit, eine erste Leitung (39), die den Vorratsbehälter (37), die Gaszumischeinheit (10) und das Behandlungsgefäß (31) in Reihe miteinander verbindet, und eine zweite Leitung (42), die das Behandlungsgefäß (31) mit der Gaszumischeinheit (10) verbindet zum Abziehen des Gases aus dem Behandlungsgefäß (31) und Einleiten in die durch die erste Leitung (39) strömende Elektrolytflüssigkeit

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine in der zweiten Leitung (42) angeordnete elektrische Entladeeinheit (41).