DE2529277A1

DE2529277A1 - Verfahren zur wiedergewinnung von in ionenaustauscherharzen adsorbierten metallen

Info

Publication number: DE2529277A1
Application number: DE19752529277
Authority: DE
Inventors: Franco Lanza; Giuseppe Marengo
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1976-02-12
Also published as: FR2280719A1; LU70652A1; BE831672A; NL7509214A; DK299975A; FR2280719B1; IT1040938B

Description

PATENTANWÄLTE

BERLIN-DAHLEM 33 PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 WIDENMAYERSTRASSE 49

Europäische Atomgemeinschaft ^{BERLIN: DlpLING R} müller-börner

(EURATOM) MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

Berlin, den 27. Juni 1975 25 81O

Verfahren zur Wiedergewinnung von in Ionenaustauscherharzen adsorbierten Metallen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von in lonenaustauscherharzen adsorbierten Metallen durch Elektrolyse.

Die Ionenaustauscherharze ermöglichen es, die in Lösung befindlichen Ionen aus einer Lösung zu extrahieren, indem man sie auf im Harz selbst enthaltenen aktive Gruppen anlagert. Sobald einmal das Harz gesättigt ist, kann man mit der Rückgewinnung beginnen entweder durch Verwendung einer konzentrierten Säure im Falle eines kationischen Harzes oder durch Verwendung einer konzentrierten Base im Falle eines anionischen Harzes.

Die für die Rückgewinnung erforderlichen Mengen an chemischen Produkten sind zwei bis fünf mal größer als die Menge des Harzes, je nach der Konzentration des Produktes.

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Die Ionenaustauscherharze werden im allgemeinen verwendet, um die Flüssigkeiten von Spuren ionischer Substanzen zu reinigen. Sie können auch bei der Klärung von Abgängen und bei der Wiedergewinnung von gelösten Produkten verwendet werden. Bei diesen Anwendungsfällen ist jedoch ein wesentlicher Nachteil, daß man eine bedeutende Menge chemischer Produkte zur nachfolgenden Behandlung verwenden muß.

Die durch Elektrolyse vorgenommene Rückgewinnung macht es möglich, einesteils die vom Harz zurückgehaltenen Produkte unmittelbar in metallischer Form zu erhalten, anderenteils die Menge der erforderlichen chemischen Produkte klein zu halten.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Elektrolyse der "schweren" im Harz adsorbierten Produkte derart durchzuführen, daß sie in metallischer Form an der Kathode niederschlagen. Als "schwere" Produkte bezeichnet man diejenigen Produkte, die durch Elektrolyse aus wässriger Lösung niedergeschlagen werden können, d.h. Cu, Ni, Co, Fe, Sn, Zn etc. Ausgeschlossen sind praktisch nur die Alkalien und die Erdalkalien.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Wiedergewinnung von in Ionenaustauscherharzen adsorbierten Metallen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Elektrolyse in saurem Milieu und mit einer niedrigen Spannung, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Volt durchführt.

Ein solches Verfahren kann beispielsweise derart durchgeführt werden, daß zunächst das Harz zwischen zwei senkrechten Elektroden in einer Säule von rechteckigem Schnitt liegt. Eine

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die interessierten Kationen enthaltende Lösung durchquert das Harz, bis dieses gesättigt ist. Nach dem Auswaschen wird eine saure Lösung mit einem gewünschten pH-Wert in die Säule eingeführt. Dann wird eine Spannung in der Größenordnung von 1 bis 10 Volt angelegt. Der resultierende Strom hängt auch vom pH-Wert und dann von der Leitfähigkeit der Lösung ab; er variiert im allgemeinen zwischen 50 und 500 mA.

Wenn man die Spannung anlegt, wandern die Kationen und lagern sich an der Kathode ab, während an der Anode O₂ frei wird.

Der Strom neigt manchmal zum Absinken, während das Harz regeneriert wird. Nach fünf bis sechs Stunden ist die Rückgewinnung praktisch abgeschlossen. Der^Abschluß der Rückgewinnung wird durch das Ausscheiden von Wasserstoffblasen an der Kathode festgestellt.

Zum Nachprüfen des Verfahrens sind Versuche mit Kupferlösung, mit Zinklösung und mit gemischten Kupfer-Zink-Lösungen durchgeführt worden. Man hat die Versuche teils mit nackten Elektroden durchgeführt, teils mit Elektroden, die mit einer festen aus SiO_ bestehenden isolierenden Umhüllung umkleidet waren derart, daß der direkte Kontakt zwischen den Elektroden und den Ionenaustauscherharzen vermieden wurde. Die Elektroden

2 hatten bei jedem Versuch eine Oberfläche von 45 cm und bestanden aus Platin. Selbstverständlich können auch andere Metalle verwendet werden.

Mit den in Kupfer gesättigten Harzen wurden bei Verwendung einer Spannung von 2 V mit einer Lösung von 0,1 M in H_SO. (pH-Wert = 0,7) die besten Ergebnisse erzielt.

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Der Strom beträgt zu Beginn mit Umhüllung 200 mA und ohne Umhüllung lOO mA. Es sind auch Versuche mit niedrigerer Spannung, z.B. bei 1,7 V durchgeführt worden. Der Strom mit der Umhüllung beträgt in diesem Fall etwa 50 mA, während er ohne Umhüllung bei 40 mA liegt.

Unter den günstigsten Umständen (2 Volt mit Umhüllung) ist die Rückgewinnung nach 12 Stunden abgeschlossen. Bei einer Menge von 100 g Harz mit einer Feuchtigkeit von 70 Gew% wurden 3,57 g Kupfer oder gut 86 Gew% des adsorbierten Kapfers zurückgewonnen. Mit dem in Zink gesättigten Harz wurden die besten Ergebnisse bei Verwendung einer Spannung von 7 Volt und einer Lösung von 0,1 M Essigsäure (pH-Wert = 2,9) erzielt. Der den Elektroden mit TJirihüllung entsprechende Strom betrug 400 mA. Die Rückgewinnung war praktisch nach 6 Stunden abgeschlossen. Das Absinken des Stroms war unbeachtlich. Auch in diesem Falle wurden 100 g Harz mit einer Feuchtigkeit von 70 Gew% verwendet. 3,17 g Zink, d.h. 75 Gew% des adsorbierten Zinks wurden wiedergewonnen.

Ein letzter Versuch wurde durchgeführt mit dem durch eine Mischung aus Kupfer und Zink gesättigtem Harz. Die Bedingungen entsprachen den beim Zink gegebenen.

Die Ergebnisse waren ausgezeichnet. Die Prüfung der Kathode zeigte, daß sich erst das Kupfer ablagerte und nach einem gemischten Bereich dann das Zink. Die Ablagerung war gut haftend, kompakt und hell.

Die Erfindung ermöglicht es, die Ionenaustauscherharze auch für die Reinigung von Abgängen und für die Wiedergewinnung

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von Elementen wie Cu, Ni, Zn etc. aus verdünnten Lösungen zu verwenden. Sie kann nicht zur Wiedergewinnung von Alkalimetallen und Erdalkalien verwendet werden, was im übrigen auch keinerlei wirtschaftliche Bedeutung hat.

Die durch das Harz wiedererhaltenen Metalle werden in metallischer Form an der Kathode erhalten und können dann nach einer geeigneten metallurgischen Behandlung vollständig wiederverwertet werden.

Während der Rückgewinnung der Harze gibt es keine Abgänge. Die einzigen erforderlichen chemischen Stoffe sind die, die notwendig sind, um während der Elektrolyse die Lösung des geforderten pH-Wertes zu bilden. *

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von in Ionenaustauscherharzen adsorbierten Metallen durch Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse in saurem Milieu und mit einer niedrigen Spannung durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angewandte Spannung zwischen 1 und 10 Volt liegt.

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