DE3237246A1 - Verfahren zur reinigung von abwaessern und loesungen und apparat zur durchfuehrung desselben - Google Patents

Description

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" . BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Umweltschutzes im Wirkungsbereich verschiedener Betriebe, insbesondere auf ein Verfahren zur Reinigung von Ab- und Umlaufwässern sowie lösungen von verschieden artigen Schmutzstoffen und auf einen Apparat zur Durchführungdes Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung lässt sich bei der Entfernung der Ionen von Schwer-, Bunt- und Edelmetallen, organischen Stoffen, Flotationsreagenzien und Erdölerzeugnissen aus wässrigen Medien mit grösstem Erfolg benutzen.

Diese Erfindung kann in der Nichteisen- und Eisen-' metallurgie, Elektrotechnik, in der chemischen und erdbiverarbeitenden Industrie sowie in der Atomenergetik zur Entfernung radioaktiver Beimengungen verwendet werden.

Heute werden die Anforderungen an den Umweltschutz immer härter. Kontinuierlich wachsen die Auf-Wendungen für das Verhindern der Verunreinigung des Bodens und der Wasserbecken mit schädlichen Stoffen an, deren Menge mit fortschreitender Entwicklung der industriellen Fertigung erhöht wird.

Wegen unterschiedlicher Eigenschaften von Schmutzstoffen zum Beispiel der Ionen von Metallen und organischen Stoffen müssen spezifische Verfahren und komplizierte Apparate zur Reinigung wässriger Medien angewendet werden, was die Kosten für Umweltschutzmassnahmen vergrössert. Aus diesen Gründen schenkt man in verschiedenen Ländern eine ständige Aufmerksamkeit der Vervollkommnung und Entwicklung bestehender beziehungsweise neuer Abwasserreinigungsverfahren und -mittel und der Konditionierung von Umlaufwässern.

Die bekannten Verfahren zur Reinigung von Abwässern haben eine Reihe bedeutender Nachteile. Das Pialken

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von Abwässern ruft die Sättigung der zu reinigenden Lösungen mit Kalziumionen hervor und bedingt die Nachreinigung zwecks Entfernung der letztgenannten und Verminderung der überschüssigen Alkalität, es entstehen ausserdem Schwierigkeiten bei der Beseitigung von Metallhydroxiden. Durch Ionenaustauschprozesse kann man einen hohen Reinheitsgrad der Lösungen, befreit von den meisten schädlichen Verunreinigungen, erzielen, aber die Präge der Verarbeitung von Eluäten tritt in den Vordergrund. Die Reinigungskosten erweisen sich ausserdem hoch.

In den letzten Jahren gewinnt ein Elektrokoagulationsverfahren immer mehr Bedeutung, es ermöglicht die Durchführung der Reinigung der Lösungen von vielen Beimengungen, erfordert jedoch den Eisenblech zu benutzen und bedingt einen hohen Energieaufwand von 2 bis 4 kWh/m .. Der Hauptanteil der Niederschläge, entstehend bei der Verwirklichung des Verfahrens, fällt ■ als Eisenhydroxid an, welches schlecht absetzbar und schwer filtrierbar ist. Die Reinigung nach dem Elektrokoagulationsverfahren erfolgt in konstruktionsmässig unterschiedlichen Elektrolyseuren. Im technisehen T.Taßstab kommen die Elektrokoagulatoren zum Einsatz, welche als Wanne ausgeführt sind, wobei innerhalb der Wanne Eisenelektroden (seltener Aluminiumelektroden) aus Metallblech angeordnet sind. Um die anodische Passivierung zu verhindern, verwendet man die Änderung der Elektrodenpolarität durch Umpolen der Gleichstromquelle.

Bekannt ist ein Abwasserreinigungsverfahren unter Zuhilfenahme von elektrischem PeId eines galvanischen Elements, bei dem zwei Metallelektroden in die zu reinigende Lösung eingetaucht werden, wobei das Potential einer von diesen mehr positiv als bei der anderen ist.

Als mehr negatives Metall dient Aluminium. Die zu reinigende Lösung fliesat zwischen den Elektroden und wird

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der Einwirkung von elektrischem Feld des offenen galvanischen Elements unterworfen.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der Elektroenergieaufwand herabgesetzt und die Reinigung bedeutend vereinfacht wird. Diesem Verfahren sind jedoch Nachteile eigen, wobei als Hauptnachteile folgende zu nennen sind·

- Grosse Elektrodenflächen sind erforderlich.

- Beim Dauerbetrieb wird die Elektrodenfläche passiviert, der Nutzeffekt der Reinigung wird vermindert.

- Es fehlt die Möglichkeit, die Polarisation und die Polarität der Elektroden zu ändern.

- Es entstehen polymere amphotere Hydroxidniederschläge, die ein hohes Auflösungsvermögen in Lösungen verschiedener Zusammensetzung besitzen.

- Die Entfernung von Niederschlägen ist mit grossen Schwierigkeiten verbunden.

In den letzten Jahren waren in Japan neue Verfahren zur Perritreinigung von Lösungen vorgeschla-^ gen, die darin bestehen, dass magnetische oxidische Eisenverbindungen (Ferrite) niedergeschlagen und dann durch Filtration oder Magnetscheidung beseitigt werden.

Das Wesen dieser Verfahren besteht in der Herstellung von Eisen(II)- und Eisen(III)-hydroxiden oder ihrer Mischungen im Volumen der zu reinigenden Lösung und ihrer anschliessenden Dehydratisierung, wobei die Bildung der Zwischenphase von Eisenhydroxiden unbedingt ist.

Es gibt eine grosse Menge von Patentschriften, die den Merkmalen dieses Prozesses gewidmet sind. Es ist bekannt ein Verfahren zur elektrolytisehen Reinigung von Abwässern, welche toxische Metallbeimengungen enthalten (japanische Anmeldung Nr, 55-28753). Nach diesem Verfahren unterwirft man

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das saure Abwasser einer elektrolytischen Behandlung unter Anwendung des Gleichstroms, dabei als Anode dient Eisen. Wach der Beendigung der elektrolytischen Behandlung stellt man die Temperaturbedingungen ein und regelt den pH-Wert des zu behandelnden Wassers, indem man das Alkali zur Erzielung der Perritbildungsreaktion einführt, wonach die Lösung belüftet wird. Die in dem zu behandelnden Abwasser enthaltenen Metallionen werden durch den während der Belüftung entstehenden Magne- / tit adsorbiert, welcher aus dem zu behandelnden Abwasser abgetrennt wird.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Notwendigkeit, den pH-Wert zu optimieren, die Temperatur der zu behandelnden Lösung zu erhöhen, in der zwangsläufigen Belüftung der Lösung und wesentlichem Elektroenergieaufwand während der anodischen Oxydation von Eisen, was das Anwendungsgebiet dieses Verfahrens stark beschränkt. Bevor die Abwasser in die Wasserbecken eingeleitet werden, ist es erforderlich, die nochmalige neutralisation von Alkali und die Abkühlung der Lösung durchzuführen.

Bekannt ist ein anderes Verfahren zur Reinigung der Abwässer von toxischen Schwermetallen (japanische Anmeldung Nr, 55-3034). Nach diesem Verfahren fügt man dem zu behandelnden Abwasser einen alkalischen Stoff hinzu und unterwirft darin enthaltene Schwermetalle einer elektrolytischen Oxydation unter Einführung von Eisenionen. Durch die Behandlung entsteht das Ferrit, welches im Kristallgitter toxische Schwermetalle enthält. Das entstandene Ferrit wird magnetisch oder nach einem anderen Verfahren abgetrennt. Nachteilig macht sich bei diesem Verfahren die Notwendigkeit, ein alkalisches Mittel zwecks Bildung von Hydroxiden einzuführen, das unbedingte Vorhandensein von Eisenionen

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in der Lösung sowie ein wesentlicher Elektroenergieaufwand für die Behandlung der zu reinigenden Lösung.

Diesem Verfahren sind gleiche Nachteile eigen, die bei dem oben angegebenen Verfahren zur Abwasserreinigung verzeichnet sind.

Als Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens gilt ein Verfahren zur Beseitigung von Schwermetallionen aus Abwässern,,welches von der Firma Mitsubishi Petrochemical Co. entwickelt worden ist und auf der Bildung wenig löslicher Ferrite beruht. Bei diesem Verfahren sind ausführlich die Bedingungen für die Reinigung chromathaltiger V/aschwässer, anfallend in Chromierungsabteilungen entwickelt, wobei der Gehalt an Chrom 5 bis 300 mg/1, an Phosphaten 1 bis 300 mg/1 und an Silikaten 15 bis 200 mg/1 beträgt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens benutzt man einen Elektro-lyneur von 1 m Fassungsvermögen, in welchem 29 Elektroden aus 1 cm dicken Eisenplat-

ten von 1 m grosser Fläche (Anode und Katode wechseln einander ab) parallel verlaufen. Die Elek-■ trolyse erfolgt bei 5 bis 15 V und. 1000 bis 2000 A während 30 min. Der Energieverbrauch liegt zwischen 2,5 und 15 kWh/m zu reinigende Lösung.

Es ist bekannt ein Verfahren zur elektrolyti~ sehen Behandlung von Abwässern, die toxische Beimengungen enthalten (japanische Anmeldung Nr." 55-4476).

Nach diesem Verfahren wird ein Elektrode des Elektrolyseure aus Eisen und eine andere aus einem wenig löslichen Werkstoff hergestellt. Die zu behandelnde Phase von Säurebeschaffenheit, die als Zusatz Kochsalz enthält, wird in den Elektrolyseur geleitet.

Auf der ersten Stufe der Behandlung werden die Elektroden an die Stromquelle so angeschlossen,

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dass als Anode die Eisenelektrode und als Katode die unlösliche Elektrode dienen. Nach der Beendigung dieser Behandlungsstufe stellt man den pH-Wert und die Abwassertemperatur ein, um die Bedingungen für den Verlauf der Ferritbildungsreaktion zu schaffen. Auf der anschliessenden Behandlungsstufe wird die Elektrodenpolarität geändert, die elektrolytische Oxydation von Eisenionen boi der Erhöhung der für die Ferritbildung geeigneten Temperatur vorgenommen, der Magnetit erhalten, welcher die Ionen schädlicher Beimengungen aufnimmt, wobei Ferrite entstehen, wonach die Beimengungen von dem zu behandelnden Abwasser abgetrennt werden.

Nachteilig hierbei ist die Notwendigkeit, der zu behandelnden Lösung Natriumchlorid zuzugeben, Einstellung des pH-Wertes und der Temperatur, Änderung der Elektrodenpolarität, Dauer der Ferritbildung sowie grosser Elektroenergieaufwand für die Behandlung der' zu reinigenden Lösung. Dazu tritt das sekundäre Problem der Reinigung der Lösung von Alkali und Natriumchlorid auf.

Als Gesamtnachteil aller aufgezählten Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Lösungen gilt also folgendes _:

- Notwendigkeit, Bedingungen für die Bildung von Eisenhydroxiden im Volumen der zu reinigenden Lösung zu schaffen, was durch Zugabe bestimmter Bestandteile erzielt wird;

- Notwendigkeit, diese Hydroxide im Volumen der Lösung anschliessend zu oxydieren, was durch Regelung des pH-7/ertes, Erhöhung der Temperatur und Belüftung erreicht wird;

- Dauer des Prozesses der Dehydratisierung und Ferritbildung;

- Steigerung des Salzgehalts der zu reinigenden Lösung wegen Notwendigkeit, Natriumchlorid und Alkali

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zuzugeben;

- grosser Elektroenergieaufwand wegen Notwendigkeit, äuasere Stromquellen für die anodische Auflösung von Bisen zu benutzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solch ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Lösungen und solch einen Apparat zur Verwirklichung desselben zu entwickeln, bei dem die Arbeitsgänge anodische Auflösung, Belüftung und BiI-dung von kristallinem Niederschlag gleichzeitig im Laufe einer Stufe vor sich gehen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Lösungen, welches Auflösung der Metallanode in Gegenwart einer unlöslichen Katode und Abscheidung organischer und anorganischer Beimengungen auf entstandenen Verbindungen vorsieht, erfindungsgemäss die Abscheidung^, unter Ausnutzung einer Katode, deren Werkstoff ein höheres Potential -gegenüber der Anode aufweist, mit abwechselnder Berührung der Elektroden mit Luftsauerstoff und der zu behandelnden Lösung erfolgt.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die einstufige Abwasserreinigung von verschiedenartigen Beimengungen bei unterschiedlichen Ausgangskonζentrationen derselben in einem beliebigen pH-Bereich ohne Zugabe' chemischer Reaktionsmittel unter gleichzeitiger bedeutender Herabsetzung des Elektroenergieverbrauchs durchzuführen. Nötigenfalls kann man den Elektroenergieaufwand völlig ausschliessen. · Dies wird vor allem durch die Auswahl des· Werkstoffs für Anode und Katode erreicht, welche im Kurzschlussbetrieb arbeiten. Während der Arbeit verzehrt sich der Katodenwerkstoff praktisch nicht und die Anode löst sich kontinuierlich auf. Dabei ist es nicht erforderlich, der Lösung Natriumchlorid, Alkali und andere Reagenzien zuzugeben.

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Die abwechselnde Berührung der Elektroden mit dem Luftsäuerstoff und der zu reinigenden Lösung, wobei eine der Elektroden aus einem Werkstoff mit höherem Potential besteht, sichert die intensive anodische Auflösung, verhindert die Passivierung der Anode, gewährleistet eine hohe Geschwindigkeit des Prozesses. Die abwechselnde Berührung der Elektroden mit dem Luftsauerstoff und der zu reinigenden Lösung ermöglicht die Durchführung des Reinigungsprozesses im Gebiet der elektrischen Doppelschicht an der Trenngrenze zwischen fester, flüssiger und gasförmiger Phase, wo ideale Bedingungen für die Oxydation reagierender Stoffe und Beimengungen geschaffen werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung benutzt man als lösliche Anode den Eisenschrott und als Katode dient der Graphit. Die Auflösungs- und Oxydationsgeschwindigkeiten des Eisens sind dabei so hoch, dass die Bildung von Oxidkristallen mit magnetischen Eigenschaften unmittelbar während der Reinigung in '■ der Arbeitszone des Apparats vollendet wird. Die Metallionen liegen im Kristallgitter vor und bilden unlösliche Verbindungen Ferrite. Die Ionen der Beimengungen können ausseiftem innerhalb des Kristalls als Einschlussverbindungen (Klathrate) vertreten sein. Hochdisperse frischgebildete Kristalle von Eisenoxiden besitzen schliesslich eine entwickelte Oberfläche, die sowohl anorganische als auch organische Stoffe in hohem Masse sorbieren kann. Diese alle Eigenschaften sichern einen hohen Reinheitsgrad der Lösungen., befreit von Beimengungen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Entstehende Niederschläge nehmen ein geringes Volumen dank der kristallinen Form von Eisenoxiden ein.

In einer Ausführungsform der Erfindung dienen als Anode und Katode Eisen beziehungsweise Kupfer. Die Ausführung der Katode aus Kupfer schliesst ihr

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Zusammenwirken mit der zu reinigenden Lösung aus. Diese Ausführungsforra des Prozesses ist im Falle der Reinigung flüssiger radioaktiver Abfälle und dann, wenn selbst die geringfügige Sorption der entfernbaren Beimengungen auszuschliessen ist, zweckmässigerweise anzuwenden.

In einer anderen Ausführungsform, der Erfindung kommen als Anode und Katode Aluminium beziehungsweise Eisen zum Einsatz.

I*¹ einem Apparat zur Durchführung des Verfahrens, welcher einen Behälter für die zu behandelnde Lösung enthält, in dem eine lösliche Metallanode und eine Katode aus unlöslichem Werkstoff angeordnet sind, erfindungsgemäss als Behälter die an sich bekannte Drehtrommel mit ISingangs- und Auslauföffnungen für die Zufuhr in ihren Hohlraum der zu behandelnden Lösung und des Altmetalls, das als lösliche Anode dient und in Berührung mit der Katode steht, die aus einem Werkstoff ausgeführt ist, dessen Potential dasselbe der Anode übersteigt, und für die Entfernung der behandelten Lösung und des entstehenden Rückstands eingesetzt wird.

Die Innenfläche der Trommel ist mit konzentrisch angeordneten Längshorden zweckmässigerweise zu versehen.

Die einfache und zuverlässige ^;iauform des Trommelapparats zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gestattet eine beliebige Leistung der Abwasserreinigung in einem Bereich von einigen tausend bis zu einigen zehntausend m je Tag zu erreichen.

Die Durchführung des ei'findungsgemässen Verfahrens wird durch Längshorden begünstigt, welche an der Innenfläche der Apparattrommel konzentrisch verlaufen und während der Drehung der Trommel die abwechselnde Berührung der Elektroden mit der Luft und Lösung zu verwirklichen und die Bildung oxidischer Sisenver-

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bindungen und die Reinigung -djer-Jjestmgen von verschiedenen Beimengungen im gesamten?zu intensivieren ermöglichen.

Die im Hohlraum der Trommel vorhandene gelochte Zwischenwand, welche höchstens 1/3 'Trommellänge von der Austragöffnung entfernt ist, verhindert den Entzug des Schrottes in Richtung zur Austragöffnung.

Die Innenfläche der Trommel ist mit einem als Katode dienenden Y/erkstoff, deren Potential das Anodenpotential übersteigt, zweckmassigerweise auszukleiden. Solch eine konstruktive Lösung des Apparats steigt die Wirksamkeit der Reinigung der Lösungen von verschiedenartigen Beimengungen dadurch, dass das Verhältras der Gesamtfläche des Katodenwerkstoffs zur Oberfläche der löslichen Anode vergrössert wird.

Es empfiehlt sich, als Katode Kupfer zu benutzen, weil die Anwendung der Katode aus einem anderen 7/erkstoff, zum'Beispiel aus Graphit, in dieser Ausführungsform des Apparats die teilweise Auflösung der Aus- kleidung bewirken kann.

In einer Ausführungsform der Apparatkonstruktion ist die Trommel mit Magneten in der Zone zwischen gelochter Zwischenwand und Auslauföffnung versehen, welche den Entzug des Schrottes vei-hindern und die Vergi-össerung von Kristallen des entstehenden Rückstands begünstigen.

H&ßh einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Trommel koaxial in einem zylindrischen Gehäuse, dessen Ausg^'nfläche konzentrische Magnete trägt.

Das Gehäuse mit der darin befindlichen Trommel ist dabei in Stützrollen in einer mit Lösung aufgefüllten Wanne gelagert, deren Boden die Form eines Segments hat, das koaxial zum zylindrischen Gehäuse· liegt und mit Magneten ausgestattet ist, wobei ifire Polarität und die Polarität der Magnete auf dem zylindrischen Gehäuse gleichnamig ist.

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Diese konstruktive Lösung des Apparats gibt die Möglichkeit, die Belastung der Stützrollen um vieles herabzusetzen und den Elektroenergiea.ufwand für die Trommeldrehung zu vermindern.

Die Horden sind als Rinnen zweckinässigerweiae auszuführen, wobei ihre Konkavität der Drehrichtung der Trommel entgegengesetzt ist ι der Apparat muss dabei mit einem Stutzen für die Zufuhr der zu behandelnden Lösung zu den Rinnen ausgestattet werden»

Die Horden, ausgeführt als Rinnen mit der der Trommeldrehrichtung entgegengesetzten Konkavität, erzeugen bei der Auffüllung mit der zu behandelnden Lösung das Drehmoment, wodurch der Blektroenergieaufwand für den Trommelantrieb verkleinert wird.

Bs ist sehr zweckmässig, den Apparat mit 2 Wasserrädern zu versehen, die an Trommelstirnwänden an-'geordnet und mit der Trommel starr verbunden sind; zur Drehung der Wasserräder wird die aus dem Apparat strömende behandelte Lösung eingesetzt.

Durch Ausnutzung der Wasserräder lässt sich der Elektroenergieverbrauch für die Durchführung des Reinigungsprozesses nach dem vorgeschlagenen Verfahren völlig ausschliessen, weil der Niveauunterschied der zu reinigenden Lösung vor dem und nach dem Apparat benutzt wird.

Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ihrer Ausführungsformen und beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt?

Pig. 1 den Apparat zur Abwasserreinigung im Längs-. schnitt;

Pig. 2 eine Ausführungsform des Apparats (Längsschnitt);
. Pig. 3 den Schnitt HI-III in Pig. .2;

Pig. 4 den Längsschnitt durch den Apparat mit hydraulischem Antrieb;

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Pig. 5 den Apparat gemä'ss "Pig. 4 in Draufsicht.

Das Verfahren besteht in der Auflösung der Metallanode in .Gegenwart der unlöslichen Katode, wobei durch diese die zu behandelnde Lösung geleitet wird. Die Abscheidung der entstehenden Verbindungen erfolgt unter Ausnutzung der Katode, deren Werkstoff ein höheres Potential als die .Anode hat, bei abwechselnder Berührung der Elektroden mit luftsäuerstoff und zu behandelnder Lösung«

Der Apparat zur Durchführung des Verfahrens enthält eine waagerechte.zylindrische Trommel 1 (fig. I), deren Innenfläche konzentrisch angeordnete Längshorden 2 trägt» Die Stirnwand der Trommel 1 ist mit EingangsÖffnung 3 für die Zufuhr in den Hohlraum der Trommel 1 der zu behandelnden Lösung und des Gemisches aus Altmetall beispielsweise Eisenschrott, der als Anode dient, und Kupferabfällen, die als Katode benutzt werden und mit Auslauföffnung 4 für die Entfernung des entstandenen Rückstands und der behandelten Lösung aus der Trommel 1 versehen. In der Nähe der Auslauföffnung 4 und zwar höchstens 1/3 Länge der Trommel 1 entfernt befindet sich in diametraler Eben© der Trommel 1 eine gelochte Zwischenwand 5s die den Entzug des Schrottes aus .der Trommel 1 verhindert., Die Trommel 1 ist in Stützrollen 6 gelagert und wird über Elektroantrieb (in Fig. nicht gezeigt) in Drehung versetzt. Die Eingangsöffnung 3 hat einen Stutzen 7 für die Zufuhr der zu behandelnden Lösung in den Trommelhohlraum, In der Zone zwischen gelochter Zwischenwand 5 und Auslauföffnung 4 sind ah der Innenfläche der Trommel 1 und an der Zwischenwand 5 Magnete'8 angeordnet.

Der Apparat wird wie folgt betrieben.

Man beschickt den Apparat mit einem Gemisch aus Eisenschrott und Kupferabfällen. Die Ausgangslösung wird Über die Eingangsöffnung 3 mittels Stutzen 7 in

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den Hohlraum der Trommel 1 zugeführt. Während der Drehung der Trommel 1 wird das Eisen durch Berührung mit Kupferkatode einer anodischen Auflösung unterworfen. Durch Drehung der Trommel 1 wird das Vermischen des Schrottes gesichert, wobei die Längshorden 2, die an der Innenfläche der Trommel liegen, die abwechselnde Berührung des Schrottes mit Luft und Lösung äquivalent der Trommeldrehzahl sichern, wodurch die Bildung oxidischer Eisenverbindungen intensiviert wird. Magnete 8 verhindern den Entzug der dispersen Formen von Eisenverbin-' ' düngen und bewirken ihre Vergrösserung. i.'ach der Behandlung wird die Ausgangslösung über Auslauföffnung 4 in ein Absetabecken (in ^ig. nicht gell; . z-eigt) entfernt, aus welchem ein Teil oxidischer Eisenverbindungen nötigenfalls in den Apparat zwecks wiederholter Anwendung zurückgeführt werden kann.

In einer Ausführungsforrn der Erfindung dient als Katode die Kup-ferauskleidung der Innenfläche der Trommel 1. In diesem. Falle arbeitet der Apparat • auf ähnliche V/eise.

Um den IClektroenergieaufwand für die· Drehung der Trommel' 1 ■ herabzusetzen j\ kann man sie koaxial in einem zylindrischen Gehäuse'9 (Fig* 2, 3) anordnen. Die Außenfläche des zylindrischen Gehäuses 9 trägt konzentrische L'iagnete ΙΟ. Das Gehäuse 9 mit der Trommel 1 liegt in einer mit Wasser aufgefüllten Y/anne 11, deren Boden 12 die Form eines Segments hat, das koaxial zum zylindrischen Gehäuse 9 liegt und mit Magneten 13 (^äig. 3) ausgestattet ist, wobei ihre Polarität und die Polarität der Llagnete auf dem zylindrischen Gehäuse 9 gleächriainig—i-s-t. Die Horden der Trommel 1 sind als Rinnen mit Konkavität ausgeführt, die der Drehrichtung der Trommel 1 entgegengesetzt ist. Die zu behandelnde Lösung wird über Stutzen 7 zu Rinnen zugeführt.

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Der Apparat (Pig. 2, 3) arbeitet wie folgt. Die Masse der in Rinne vorhandenen Flüssigkeit nimmt an der Erzeugung des Drehmoments teil, wodurch der Energieaufwand für die Drehung der Trommel 1 herabgesetzt wird. Nach der Auffüllung des Arbeitsraums des Apparats gelangt die gereinigte Lösung über Auslauföffnung 4 in ein Absetzbecken (in Fig. nicht gezeigt). Wegen zylindrischen Gehäuses 9 und ilagnete 10, 13, die auf dem Gehäuse 9 bzw. auf dem Boden 12 der Wanne 11 angeordnet sind, wird der Hauptteil der Masse des beweglichen Apparatteils ausgeglichen, die Belastung auf Stützrollen 6 vermindert, wodurch der Elektroenergieaufwand für das Antreiben der Trommel 1 vermindert wird.

Als Katode lassen sich Graphitstücke, zugegeben zusammen mit Eisenschrott in den Hohlraum der Trommel 1, benutzen. Während der Drehung der Trommel 1 wird das Gemisch aus Eisenschrott und Graphitstücken mittels Horden 2 vermischt und die abwechselnde Berührung der Elektroden mit Luft und zu behandelnder Lösung dabei verwirklicht. Falls der Graphit als Katode verwendet wird, ist die Kupferauskleidung der' Innenfläche der Trommel 1 nicht erforderlich.

Um den Slektroenergieaufwand bei der Verwirklichung des erfindungsgemässen Verfahrens völlig auszuschliessen, kann man einen Apparat verwenden, der mit 2 Wasserrädern 14 (Fig. 4, 5) versehen ist, die an den Stirnwänden der Trommel 1 angeordnet und mit der Trommel starr verbunden sind. Die Wanne 11 hat Verteilungsrinnen 15 und Abflussrinnen 16 für den AuBtrag der behandelten Lösung und entstandenen Rückstände.

Der in Piß. 4, 5 abgebildete Apparat wird wie folgt betrieben.

Die zu reinigende Lösung wird über die Beschickungsöffnung 4 zugeführt. Sie fliesst durch den Arbeitsraum

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des Apparats und gelangt auf die Verteilungsrinne 14, dann auf Wasserräder 14 und treibt den Apparat ohne Elektroenergieaufwand an. Als Altmetall kann das Gemisch aus Aluminium und Eisen eingesetzt werden, die als Anode bzw. Katode dienen, weil das Eisen ein höheres Potential als Aluminium aufweist. Die Innen-r fläche der Trommel 1 kann mit einem Dielektrikum wie glasfaserverstärkter Plast ausgekleidet sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird in den an- gegebenen Ausführungsformen des Apparats gleichermassen effektiv verwirklicht.

In einer Stufe wird erzielt die Reinigung der Abwässer von verschiedenartigen Beimengungen in einem beliebigen Bereich der pH-Werte und Ausgangskonzentrationen ohne Zugabe chemischer Reagenzien unter gleichzeitiger Verminderung des Elektroenergieaufwands auf Kosten des Kurzschlusses der Anode und Katode, deren Werkstoff ein höheres Potential aufweist. Die abwechselnde Berührung der Elektroden mit der zu reinigenden Lösung und Luft verhindert die Passivierung der Anode, sichert ihre intensive Auflösung, die Oxydation reagierender Stoffe und Beimengungen, intensiviert die 3ildung von Perriten und magnetischen Formen der Eisenverbindungen.

Die 3ildung von Oxidkristallen unmittelbar während der Reinigung gewährleistet die effektive Entfernung von Metallionen, die in das Kristallgitter eindringen (Ferrite) oder innerhalb des Kirstallgitters enthalten werden und die Einschlussverbindüngen (Klathrate) bilden. Hochdisperse frischgebildete Kristalle besitzen eine entwickelte Oberfläche und ein hohes Sorptionsvermögen gegenüber sowohl organischen als auch anorganischen Stoffen. Diese alle Eigenschaften sichern den hohen Reinheitsgrad der Lösungen, befreit von verschiedenartigen Beimengungen.

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Beispiel 1

Dem Apparat wird die Lösung folgender Zusammensetzung in mg/1: 2,9 Zink, 64 Kalzium, 1,5 Blei zugeführt. Die Drehzahl der Trommel liegt zwischen 2 und IO U/min. Die Abscheidung der Beimengungen erfolgt im Dauerbetrieb bei einer spezifischen Leistung von 300 Volumina je 1 Volumen der Arbeitszone des Apparats während 24 h, die sich nach dem Niveau der Lösung von der unteren Kante der Trommel 1 bis zur Auslauföffnung 4 richtet.

Bei einer zwischen 16 und 18°G liegenden Temperatur der Ausgangslösung Übersteigt die Restkonzentra-r tion von Zink 0,05 mg/1 nicht, der Reinheitsgrad erreicht 98,8%.

" Bei einer zwischen 35 und 4O⁰C liegenden Temperatur der Ausgangslösung setzt sich die Restkonzentration von Zink unter sonst gleichen Bedingungen auf 0,03 mg/1, von Blei auf 0,01 mg/1 herab und der Reinheitsgrad erreicht 99,9 bzw. 99,3 %. Der gleiche Reinheitsgrad bleibt im Falle der Verdrosselung des Gehalts an den angegebenen Beimengungen in der Ausgangslösung auf 500 mg/1 erhalten. Beispiel 2

Gereinigt wurden industrielle Lösungen, angefallen bei der Gewinnung von Kupfer. Der Arsengehalt lag in einem Bereich von 300 bis 1000 rag/l, der pH-Wert des Mediums betrug 1,5 bis 2,3·

Als Anode und Katode dienten Eisen bzw. Graphit, aufgegeben in den Apparat. Der Reinheitsgrad der Lösung bei der Befreiung von Arsen erreicht wahrend 10 min 99,7%. Die Verlängerung der Prozessdauer auf 30 min erhöht den Reinheitsgrad auf 99,95%, der Restgehalt an Arsen übersteigt 0,2 bis 0,3 mg/1 nicht.

Beispiel 3
Das Ausbringen von Edelmetallen wurde aus Lösungen vorgenommen, die bei der Zyanidlaugung von

gold- und silberhaltigem Erz anfallen und enthalten in mg/1: 3,6 Gold, 13,8 Silber, 2,8 Zink, 75,0 Zyanide; der pH-'.Vert liegt bei 11,4. Als Anode und Katode benutzte man Sisen bzw. Kupfer. Im Laufe des 30 min dauernden Versuchs im gleichen Apparat übersteigt das Ausbringen von Silber und Zink 98% und von Gold 42Jb. Die Verlängerung der Behandlungsdauer sichert die 70%ige Abscheidung von Gold.

3ei der Behandlung des Auslaufs eines Eindickmittels für das Kupferkonzentrat (eine goldhaltige Lösung), der (in mg/1) 0,92 Gold, 10,5 Silber, 50,0 Zink, 1187,5 Zyanide und Rhodanide enthält, im angemeldeten Apparat während 30 min betrug d.er Abs.cheidungsgrad dieser Bestandteile 96,7; 99*1 bzw. 95,4%; die Verminderung der Konzentration von Rhodaniden und Zyaniden erreicht 83,2%.

3eispiel 4

Die Reinigung der Abwasser von organischen Flotationsmitteln und Erdölprodukten wurde im vorgeschlagenen Apparat vorgenommen. Als Anode und Katode benutzte man Eisen bzw. Kupfer.

Bei der Reinigung der 48,2 mg/1 Xanthogenat enthaltenden Lösung während 15 min erreichte der Reinheitsgrad 1GO%. I.iit gleicher Geschwindigkeit wird die Lösung von emulgiertem Kerosin gereinigt, d.h. bei seinem Ausgangsgehalt von 336 mg/1 erreicht der Abscheidungsgrad 100% während 15 min Versuch.

Beim Ausgangsgehalt an Kerosin von 6500 mg/1 und darüber betrug der Reinheitsgrad während 20 min 99,8%.

Die Reinigung der Lösungen, enthaltend in mg/1 76 Natriumoleat, 110 Alkylsulfatpaste, erfolgt im Verlaufe von 40 Ilinuten und erreicht 100 bzw. 98,5%·

Beispiel 5

Bei der Reinigung der Lösungen von Radionukliden mit 6*10 Bc/1 Aktivität von Zink-65 und 2·10 3c/l Aktivität von Arsen-73 dienten als Anode

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und Katode Eisen bzw. Graphit. Die Behandlung im vorgeschlagenen Apparat dauerte 20 min, der Reinheitsgrad erzielte dabei 99,5 bzw. 99,1%., die Aktivität der gereinigten Lösung überetieg 150 bzw. 200 Bc/1 nicht.

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Claims (13)

op β · «· ": .·* 3237248 Gosudarstvenny nauchno-issledovatelsky i proektny institut po obogascheni ju rud tsvetnykh metallov "Kazmekhanobr", Alma-Ata /UDSSR verfahren zttr reihiguhg voit abwassern und lösungen und apparat zur durchführung desselben PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Lösungen, welches die Auflösung einer Metallanode in Gegenwart einer unlöslichen Katode und die Abscheidung organischer und anorganischer Beimengungen aus entstandenen Verbindungen vorsieht, dadurch g e kennzeichnet, dass die Abscheidung unter Ausnutzung der Katode, deren Y/erkstoff ein höheres Potential gegenüber der Anode aufweist, mit abwechselnder Berührung der Elektroden mit dem Luftsauerstoff und der zu behandelnden Lösung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichnet, dass als Metallanode Eisen dient und die Katode aus Kupfer ausgeführt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anode und Katode Eisen bzw. Graphit zum Einsatz kommen.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anode und Katode Aluminium bzw. Eisen verwendet werden.

5. Apparat zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welcher einen Behälter für die zu behandelnde Lösung enthält, in dem eine lösliche Metallanode und eine Katode aus unlöslichem Werkstoff angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Behälter die an sich bekannte Drehtrommel (1) mit einer Einlassöffnung (3) für die Zufuhr in den Hohlraum derselben der zu behandelnden Lösung und des Altmetalls, das als lösliche Anode dient und ständig in Berührung mit der Katode steht, die aus einem Werkstoff ausgeführt ist, dessen Potential dasselbe der Anode übersteigt, und mit einer Auslauföffnung (4) für die Entfernung der behandelten Lösung und des entstandenen Rückstands eingesetzt wird.

6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch g e kennz e ichne t, dass die Innenfläche der Trommel (1) mit konzentrisch angeordneten Längshorden (2) ausgestattet ist.

7. Apparat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennze ichne t, dass die Innenfläche der Trommel (1) mit einem Werkstoff ausgekleidet ist, der als Katode dient und ein gegenüber der Anode höheres Potential aufweist.

8. Apparat nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennz e ich η et, dass die Katode aus Kupfer bestehend ausgeführt ist.

9. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) mit einer gelochten queren Zwischenwand (5) versehen ist, die im Hohlraum der Trommel (1) höchstens 1/3 Trommellänge von der Auslauföffnung (4) entfernt liegt.

10. Apparat nach einem der Ansprüche 5 bis 9,

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dadurch gekennzeichnet, dass die ■ Trommel (1) mit Magneten (8) ausgestattet ist, die in der Zone zwischen gelochter Zwischenwand (5) und Auslauf öffnung (4) vorhanden sind.

11. Apparat nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein zylindrisches Gehäuse (9) hat, das auf der Aussenfläche konzentrisch verteilte Magnete (10) und im Hohlraum die koaxial gelagerte Trommel (1) hat, wobei das Gehäuse (9) mit der darin befindlichen Trommel (1) in Stützrollen (6) in einer mit Lösung aufgefüllten Wanne (11) gelagert ist, deren Boden (12) die Form eines Segments hat, das gegenüber dem zylindrischen Gehäuse (9) koaxial liegt und mit Magneten

(13) versehen ist, deren Polarität und die Polarität der Magnete (10) auf dem zylindrischen Gehäuse (9) gleichnamig ist.

12". Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Horden (2) als Rinnen mit Konkavität ausgeführt sind, die der Drehrichtung· der Trommel (1) entgegengesetzt ist, wobei der Apparat einen Stutzen (7) für die Zufuhr der zu behandelnden Lösung ,zu Rinnen besitzt,

13. Apparat nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er über 2 Wasserräder (I4) verfügt, die auf den Stirnflächen der Trommel (1) befindlich und mit der Trommel starr verbunden sind, wobei zum Antreiben der Y/asserräder (I4) die aus dem Apparat ausströmende behandelte Lösung benutzt wird.