DE3607097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken in Ionen beinhaltenden Prozeßlösungen, insbesondere Galvanisieren in einem Elektrolyt, bei dem das Werkstück vor dem Eintauchen in die Prozeßlösung zur Lösung von Schmutz, Öl und Fett mit organischen Reinigungsmitteln, insbesondere mit Chlorkohlenwasserstoffe, behandelt und zu deren Entfernung mit Wasser, insbesondere mit entionisiertem Wasser, abgespült und nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung zur Beseitigung von Resten der Prozeßlösung mit entionisiertem Wasser abgespült wird.

Insbesondere beim galvanischen Verchromen von Werkstücken weist das anfallende Abwasser neben Verunreinigungen durch Schmutz und die durch die Lösemittel gelösten Öle und Fette noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chromionen auf, so daß dieses Abwasser nicht in die Abwasserleitungen eingebracht werden darf. In kostenintensiver Weise muß daher das Abwasser durch Beifügen von Schwefelsäure, Natriumbisulfit und Natronlauge Oxidations-, Reduktions- und Neutralisations-Reaktionen unterworfen werden, bis unter Beifügung eines Fällungsmittels das Abwasser einem Klärbecken zugeführt werden kann, von dem das obenstehende Wasser der Abwasserleitung zuführbar ist, während der Klärschlamm einem Entsorgungsunternehmen zu übergeben ist, wodurch weitere Kosten entstehen und die giftigen Abfälle immer noch nicht beseitigt sind.

Für die Abwässer sind dabei nicht nur die Elektrolytreste mit sechswertigen Chromionen problematisch, sondern auch die vor dem Eintauchen der Werkstücke in die Prozeßlösung benutzten Lösemittel, wie Chlorkohlenwasserstoffe, mit denen Schmutz, Öle und Fette von den Werkstücken gelöst werden.

Aus der DE-PS 29 51 472 ist ein Galvanisierverfahren einschließlich der Wiedergewinnung und Wiederverwendung von verbrauchten Spülbädern bekannt. Bei diesem Galvanisierverfahren werden Werkstücke in einem Halbglanz-Nickeltank und danach in einem Glanz-Nickeltank eingetaucht und galvanisiert und nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung nacheinander in drei Spültanks eingetaucht. Durch das nacheinander erfolgende Eintauchen in die drei Spültanks erfolgt eine Entfernung von an den Werkstücken haftenden Prozeßlösungen, so daß die in den Spültanks vorhandenen wäßrigen Spülbäder mit der Prozeßlösung verunreinigt werden. Das wäßrige Spülbad im ersten Spültank wird dabei natürlich mehr verunreinigt als in den nachfolgenden Spültanks, so daß das wäßrige Spülbad im dritten Spültank kaum noch Reste der Prozeßlösung aufnehmen muß. Aus dem ersten Spültank, dessen wäßriges Spülbad den größten Teil der Prozeßlösungsreste aufnehmen muß, wird mit einer Pumpe das wäßrige Spülbad einem Reservoir zugeführt. Dem wäßrigen Spülbad wird in dem Reservoir Säure zugefügt und mit einer Pumpe durch Filter geführt, um eine Reinigung zu erzielen. Das gereinigte, wäßrige Spülbad wird dann mit einer Pumpe dem Halbglanz-Nickeltank und dem Glanz-Nickeltank zugeführt. Das in den drei Spültanks eingesetzte wäßrige Spülbad wird dabei durch Zugabe von Säure auf einen vorbestimmten pH-Wert gehalten. Durch das Zufügen von Säure in das nicht näher erläuterte wäßrige Spülbad, um einen vorbestimmten pH-Wert zu erzielen, dürfte jedoch nach dem Herausnehmen der Werkstücke aus dem dritten Spültank noch eine Abspülung mit Wasser erforderlich sein, um Säurereste vom Werkstück zu entfernen. Bei diesem bekannten Verfahren werden durch die Säurezugabe zum Spülbad die organischen Verbindungen der Glanzzusätze durch Ausfällung von Schwefel in eine Form umgewandelt, in der sie aus dem Spülbad durch Adsorption durch einen Kohlefilter abgetrennt werden können. Das vorbekannte Verfahren ist somit lediglich beim Vernickeln anzuwenden, wobei säurehaltige, wäßrige Lösungen dem Elektrolyt beigefügt werden können.

Aus der Veröffentlichung "Einsparungen und Rückgewinnung durch richtige Spültechnik" aus Galvanotechnik 67 (1976) Nr. 5, Seiten 377-381, ist eine Spültechnik offenbart. Dabei sind sechs Spülbäder vorgesehen, in denen die Werkstücke nacheinander eingetaucht werden. Beim Ausheben des Werkstückes aus dem jeweiligen Spülbad erfolgt auch noch eine Absprühung, und zwar jeweils mit der Flüssigkeit aus dem nachfolgenden Bad. Ein aus dem Bad 1 herausgehobenes Werkstück wird also mit der Flüssigkeit aus dem Bad 2 abgespült. Das aus dem Bad 6 herausgehobene Werkstück wird mit frischer Spülflüssigkeit abgespült. Dem Bad 6 wird dabei pro Stunde 100 l Flüssigkeit zugegeben, und zwar voll entsalztes Wasser. Davon werden 50 l pro Stunde mit sehr geringer Konzentration zum Ionenaustauscher der Abwasseraufbereitung abgeführt. Der Chromsäuregehalt dieser zweiten Fraktion bedingt einen Verlust von 0,1% der aus dem Chrombad ausgeschlämmten Chromsäure (0,05 g/m²). Die zweiten 50 l pro Stunde werden beim Durchschleusen durch die Spülwannen bis auf ca. 40 g/l aufkonzentriert. Diese Eindickung reicht aus, um das Spülwasser dem Chrombad zur Deckung der Verdampfungsverluste direkt zuzugeben. Da jedoch 50 l pro Stunde mit sehr geringer Konzentration zum Ionenaustauscher der Abwasseraufbereitung abgeführt werden, ist mit dem vorbekannten Verfahren der Spültechnik ein vollständiges Vermeiden von hochgiftigem Abwasser nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken in Ionen beinhaltenden Prozeßlösungen der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei dem keine giftigen Abfallprodukte entstehen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das anfallende Abwasser nach einer Grob- und Fein-Filtrierung einer Aktivkohle-Adsorption zur Entziehung der von der Reinigung herstammenden organischen Substanzen unterworfen, und das derart aufbereitete, aber noch Ionen aufweisende, gereinigte Abwasser der Prozeßlösung zugeführt wird. Diese Aufbereitung des gesamten Abwassers kann in einfacher Weise vorgenommen werden, da der Schmutz durch eine Filtrierung und die im Reinigungsmittel, wie Chlorkohlenwasserstoffe, gelösten Fette und Öle durch eine Aktivkohle-Adsorption in einfacher Weise entfernt werden können. Das in dieser Weise aufbereitete Wasser, das jedoch noch die Elektrolytreste aufweist, kann dem Elektrolyt zugefügt werden. Die kostenintensive Entsorgung von giftigen Abfallprodukten ist somit in vorteilhafter Weise eingespart. Erforderlichenfalls kann dabei das aufbereitete Abwasser durch Verdunsten oder Verdampfen auf die Menge reduziert werden, die jeweils zum Auffüllen des Elektrolyten erforderlich ist.

Bei einer Benutzung einer als Zusätze, Tenside, Glanzbildner und/oder Einebner aufweisenden Prozeßlösung kann das anfallende Abwasser nach der Grob- und Feinfilterung der Aktivkohle-Adsorption zur gleichzeitigen Entziehung der der Prozeßlösung beigefügten Zusätze unterworfen, und das derart aufbereitete, aber noch Ionen aufweisende, gereinigte Abwasser der Prozeßlösung zugefügt werden. Die in der Prozeßlösung eingeführten Zusätze, wie Tenside, Glanzbildner und/oder Einebner können somit in einfacher Weise bei der Aktivkohle-Adsorption aus dem Abwasser entfernt werden.

Beim galvanischen Verchromen von Werkstücken kann das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser der zum Verchromen erwärmten und unter einer starken Absaugung stehenden, von einem Elektrolyt gebildeten Prozeßlösung, in an sich bekannter Weise zum Ausgleich der Verluste durch Verdampfen oder Abnutzung zugeführt werden. Durch die Temperatur der Prozeßlösung treten erhebliche Verdampfungsverluste auf, so daß diese mit dem aufbereiteten Abwasser ausgeglichen werden können, so daß auch noch neben der Entsorgung des Abwassers Wasser eingespart wird.

Das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser kann vor dem Zufügen zu dem zum Verchromen benutzten Elektrolyt mit Chromtrioxid zu vollwertigem Elektrolyt aufgefüllt werden. Das aufbereitete Abwasser kann somit in einfacher Weise vor dem Einfüllen in das Verchromungsbad zu vollwertigem Chrom-Elektrolyt gemacht werden.

Das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser kann vor dem Zufügen zu dem zum Verchromen benutzten Elektrolyt durch Verdampfen oder Verdunsten des Wassers mittels einer Verdampfungsanlage volumenmäßig reduziert werden. Dadurch kann in einfacher Weise das anfallende, gereinigte Abwasser volumenmäßig der benötigten Nachfüllmenge angepaßt werden.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken können ein Grob- und Feinfilter zur Vorreinigung und mehrere Aktivkohlefilter zur weiteren Reinigung angeordnet sein zur Aufarbeitung des anfallenden Abwassers, das bei der Reinigung der Werkstücke vor dem Eintauchen in die Prozeßlösung und nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung anfällt. Mit dieser Vorrichtung kann das anfallende Abwasser in zufriedenstellender Weise gereinigt werden.

Für die Grob- und Fein-Filtrierung des anfallenden Abwassers kann ein von einer Vorratsrolle abziehbares Filtervlies über einem Auffangbecken angeordnet sein. Das anfallende Abwasser wird somit auf dieses Filtervlies gegossen, so daß das Wasser hindurchsickert und der Schmutz u. dgl. ausgefiltert werden. Nach einem Zusetzen des Filtervlieses wird das Filtervlies weitergezogen und ein neues Stück Filtervlies für die Filtrierung benutzt.

Eine Pumpe kann angeordnet sein, mit der für eine Vorreinigung das Abwasser aus dem Auffangbecken durch einen mit Aktivkohle gefüllten Behälter wieder zurück durch das Filtervlies in das Auffangbecken führbar ist. Durch Aktivkohle-Adsorption werden dem Abwasser die organischen Substanzen, wie die Zusätze und die im Reinigungsmittel, wie Chlorkohlenwasserstoffe, gelösten Fette und Öle entzogen. Die organischen Substanzen bleiben dabei ohne chemische Reaktion einfach an der Aktivkohle hängen, so daß die Aktivkohle auch in einfacher Weise gereinigt werden kann. In dieser Weise wird das Abwasser im Kreislauf solange wieder dem Auffangbecken zugeführt, bis eine ausreichende Vorreinigung stattgefunden hat.

Ein Sammelbehälter kann angeordnet sein, aus dem für die Reinigung das Abwasser mit einer Pumpe durch mindestens einen mit Aktivkohle gefüllten Behälter in einen Vorratsbehälter führbar ist. Nach diesem Reinigungsvorgang ist das Abwasser von allen organischen Substanzen gereinigt und kann nach einer Analyse in einfacher Weise dem Elektrolyt zugeführt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungs­ beispiel dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Aufbereitung des beim galvanischen Verchromen von Werkstücken an­ fallenden Abwassers in Seitenansicht und

Fig. 2 die Vorrichtung in Draufsicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Oberflächenbe­ handlung von metallischen oder nichtmetallischen Werk­ stücken in Ionen beinhaltenden Prozeßlösungen, insbe­ sondere Galvanisieren in einem Elektrolyt, bei dem das Werkstück vor dem Eintauchen in die gegebenenfalls Zu­ sätze, wie Tenside, Glanzbildner, Einebner od. dgl., aufweisende Prozeßlösung zur Beseitigung von Schmutz, Öl und Fett mit organischen Reinigungsmitteln, wie Chlor­ kohlenwasserstoffe, behandelt und vorzugsweise mit ent­ ionisiertem Wasser abgespült wird. Nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung wird das Werkstück zur Beseitigung von Resten der Prozeßlösung nochmals mit entionisiertem Wasser abgespült.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zur Behandlung des anfallenden Abwassers. Das mit der Vor­ richtung behandelte Abwasser wird dann wieder der Prozeß­ lösung zugeführt.

Das anfallende Abwasser wird zunächst einer Grob- und Fein-Filtrierung unterworfen. Hierzu ist über ein Auf­ fangbecken 10 ein von einer Vorratsrolle 11 abziehbares Filtervlies 12 vorgesehen. Das durch die Leitung 13 an­ kommende Abwasser wird auf dieses Filtervlies geleitet.

Mit dem Filtervlies 12 werden Verschmutzungen des Ab­ wassers aufgefangen. Nach einem Zusetzen des Filtervlieses 12 wird das Filtervlies 12 weitergezogen, so daß dann das Abwasser durch ein neues Stück Filtervlies 12 fließt.

Aus dem Auffangbecken 10 wird dann das Abwasser mit der Pumpe 14 durch die Leitung 15 einem mit Aktivkohle gefüllten Behälter 16 zugeführt, aus dem das Abwasser durch die Leitung 17 wieder durch das Filtervlies 12 in das Auffangbecken 10 zurückführbar ist. Durch das Hin­ durchführen des Abwassers durch die Aktivkohle findet eine Adsorption statt, womit die mit dem Reinigungsmittel, wie Chlorkohlenwasserstoffe, gelösten Öle und Fette und die gegebenenfalls der Prozeßlösung beigefügten Zusätze, wie Tenside, Glanzbildner, Einebner od. dgl., sich ohne chemische Reaktion an der Aktivkohle absetzen. Diese Vor­ reinigung ist jedoch lediglich in den Fällen erforderlich, in denen besonders viel in Chlorkohlenwasserstoffe gelöste Öle und Fette im Abwasser enthalten sind. Da das Abwasser bei dieser Vorreinigung in das Auffangbecken 10 zurückge­ führt wird, ist ein mehrmaliger Durchlauf des Abwassers durch den Behälter 16 möglich, bis eine ausreichende Vorreinigung stattgefunden hat.

Aus dem Auffangbecken 10 kann das Abwasser mit der Pumpe 18 durch die Leitung 19 in den Sammelbehälter 20 gepumpt wer­ den. Für die Reinigung des Abwassers wird dann mit der Pumpe 21 das Abwasser durch die Leitung 22 dem mit Aktiv­ kohle gefüllten Behälter 23 zugeführt, aus dem das Ab­ wasser durch die Leitung 24 einem weiteren mit Aktivkohle gefüllten Behälter 25 zugeführt wird. Aus dem mit Aktivkohle gefüllten Behälter 25 fließt dann das Abwasser durch die Leitung 26 in den Vorratsbehälter 27.

Das zum Vorratsbehälter 27 gelangende Abwasser kann dann in bekannter Weise einer Analyse unterworfen werden, um die Reinigung zu überwachen. Aus dem Vorratsbehälter 27 kann dann mit der Pumpe 28 durch die Leitung 29 das Abwasser in einen Behälter 30 gepumpt werden, aus dem dann mit der Pumpe 31 durch die Leitung 32 das Abwasser wieder der Prozeßlösung zugeführt werden kann.

Durch die Reinigung des Abwassers werden zunächst die Verschmutzungen entfernt. Durch die Aktivkohle-Adsorption werden dann die organischen Substanzen, wie die in dem Reinigungsmittel, d.h. die im Chlorkohlenwasserstoff ge­ lösten Fette und Öle ausgeschieden. Weiterhin werden auch die gegebenenfalls der Prozeßlösung beigefügten Zusätze, wie Tenside, Glanzbildner, Einebner od. dgl. ausgeschieden. Das zum Behälter 30 gelangende Abwasser weist somit nur noch die Elektrolytreste auf, die im wesentlichen aus sechswertigen Chrom-Ionen (Cr⁶⁺) bestehen. Dieses die Elektrolytreste aufweisende Abwasser wird wieder dem Elektrolyt zugeführt. Zum Beispiel beim Verchromen von Werkstücken wird der Elektrolyt erwärmt und steht unter einer starken Absaugung, so daß beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Elektrolyten fortlaufend große Verluste durch Verdampfen entstehen. Diese Verdampfungsverluste werden somit in einfacher Weise gleichzeitig durch das gereinigte Abwasser wieder ausgeglichen. Erforderlichen­ falls kann das Abwasser vor dem Zufügen zu dem Elektrolyt mit Chromtrioxid und dgl. wieder zu einem vollwertigen Elektrolyt aufgefüllt werden. Ebenso kann das gereinigte Abwasser vor dem Zufügen zu der Prozeßlösung durch Ver­ dampfen oder Verdunsten des Wassers mittels einer Ver­ dampfungsanlage, insbesondere Vakuum-Verdampfungsanlage, volumenmäßig reduziert werden.

Die dargestellte Ausführung stellt eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung dar. Es könnte die dargestellte Vorrichtung auch zur Reinigung von Abwässern dienen, die bei einem anders gearteten Auftragen von Metallen auf Werkstücke in Ionen beinhal­ tenden Prozeßlösungen anfallen. In allen Fällen kann das gereinigte Abwasser der Prozeßlösung wieder zuge­ führt werden. Ferner könnte die Reinigung des Abwassers auch in einem einzigen Aktivkohle aufweisenden Behälter durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

10 Auffangbecken
11 Vorratsrolle
12 Filtervlies
13 Leitung
14 Pumpe
15 Leitung
16 Behälter
17 Leitung
18 Pumpe
19 Leitung
20 Sammelbehälter
21 Pumpe
22 Leitung
23 Behälter
24 Leitung
25 Behälter
26 Leitung
27 Vorratsbehälter
28 Pumpe
29 Leitung
30 Behälter
31 Pumpe
32 Leitung

Claims (9)

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken in Ionen beinhaltenden Prozeßlösungen, insbesondere Galvanisieren in einem Elektrolyt, bei dem das Werkstück vor dem Eintauchen in die Prozeßlösung zur Lösung von Schmutz, Öl und Fett mit organischen Reinigungsmitteln, insbesondere mit Chlorkohlenwasserstoffen, behandelt und zu deren Entfernung mit Wasser, insbesondere mit entionisiertem Wasser, abgespült und nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung zur Beseitigung von Resten der Prozeßlösung mit entionisiertem Wasser abgespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Abwasser nach einer Grob- und Fein-Filtrierung einer Aktivkohle-Adsorption zur Entziehung der von der Reinigung herstammenden organischen Substanzen unterworfen und das derart aufbereitete, aber noch Ionen aufweisende, gereinigte Abwasser der Prozeßlösung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Benutzung einer als Zusätze Tenside, Glanzbilder und/oder Einebner aufweisenden Prozeßlösung das anfallende Abwasser nach der Grob- und Fein-Filtrierung der Aktivkohle-Adsorption zur gleichzeitigen Entziehung der der Prozeßlösung beigefügten Zusätze unterworfen und das derart aufbereitete, aber noch Ionen aufweisende, gereinigte Abwasser der Prozeßlösung zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim galvanischen Verchromen von Werkstücken das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser der zum Verchromen erwärmten und unter einer starken Absaugung stehenden, von einem Elektrolyt gebildeten Prozeßlösung, in an sich bekannter Weise zum Ausgleich der Verluste durch Verdampfen oder Abnutzung zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser vor dem Zufügen zu dem zum Verchromen benutzten Elektrolyt mit Chromtrioxid zu vollwertigem Elektrolyt aufgefüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete, aber mindestens noch Elektrolytreste mit sechswertigen Chrom-Ionen aufweisende Abwasser vor dem Zufügen zu dem zum Verchromen benutzten Elektrolyt durch Verdampfen oder Verdunsten des Wassers mittels einer Verdampfungsanlage volumenmäßig reduziert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grob- und Feinfilter zur Vorreinigung und mehrere Aktivkohlefilter zur weiteren Reinigung angeordnet sind zur Aufarbeitung des anfallenden Abwassers, das bei der Reinigung der Werkstücke vor dem Eintauchen in die Prozeßlösung und nach dem Herausnehmen aus der Prozeßlösung anfällt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grob- und Fein-Filtrierung des anfallenden Abwassers ein von einer Vorratsrolle (11) abziehbares Filtervlies (12) über einem Auffangbecken (10) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (14) angeordnet ist, mit der für eine Vorreinigung das Abwasser aus dem Auffangbecken (10) durch einen mit Aktivkohle gefüllten Behälter (16) wieder zurück durch das Filtervlies (12) in das Auffangbecken (10) führbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sammelbehälter (20) angeordnet ist, aus dem für die Reinigung das Abwasser mit einer Pumpe (21) durch mindestens einen mit Aktivkohle gefüllten Behälter (23, 25) in einen Vorratsbehälter (27) führbar ist.