DE4128648A1 - METHOD FOR THE RINSING OF GREASED AND CLEANED METAL SURFACES - Google Patents
METHOD FOR THE RINSING OF GREASED AND CLEANED METAL SURFACESInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von vorher mit wäßrigen Reinigungsmedien entfetteten und gereinigten Metalloberflächen. Dabei wird das verbrauchte Spülwasser nach einer Abtrennung von Ionen und einer Abscheidung anderer Inhaltsstoffe mittels Aktivkohle zurückgeführt.The invention relates to a method for rinsing previously with degreased and cleaned aqueous cleaning media Metal surfaces. The used rinse water is replenished separation of ions and separation of others Ingredients recycled using activated carbon.
Wäßrige Entfettungs- und Reinigungsmedien für metallische Oberflächen werden in großem Umfang bei industriellen Fertigungs- und Veredelungsprozessen eingesetzt. In vielen Fällen ist dabei im Anschluß an den Reinigungsprozeß ein Spülen der gereinigten Metalloberflächen erforderlich, um anhaftende Rückstände des gebrauchten Reinigungsmediums zu entfernen, die die nachfolgenden Bearbeitungsschritte beeinträchtigen würden. Das Spülwasser enthält aufgrund der Verschleppung des Reinigungsbades neben den üblichen Reinigerkomponenten (Kresse J. et.al.: "Säuberung technischer Oberflächen", Reihe Kontakt & Studium, Band 264, S. 5 ff., expert-Verlag, 1988) auch die abgewaschenen Verschmutzungen der Reinigungslösung, nämlich synthetische und vegetabile Öle und Fette, Wachse, Späne, Pigmente, Staub, Schwermetallionen usw., in einem Konzentrationsbereich üblicherweise zwischen 0,01 und 10 g/l. Die Konzentrationsverhältnisse der einzelnen Spülwasser-Inhaltsstoffe zueinander können beliebig sein. Das gebrauchte Spülwasser besitzt daher für einen weiteren Einsatz keinen ausreichenden Reinheitsgrad, so daß hohe Abwassermengen anfallen. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist andererseits ein abwasserfreier Betrieb anzustreben. Mit bekannten Verfahren wird das aber nur in unzureichender Weise und mit zu hohem Aufwand erreicht.Aqueous degreasing and cleaning media for metallic Surfaces are widely used in industrial Manufacturing and finishing processes used. In many Cases are rinsing after the cleaning process of the cleaned metal surfaces required to be adherent To remove residues of the used cleaning medium would affect the subsequent processing steps. The rinse water contains due to the carryover of the Cleaning bath in addition to the usual cleaning components (cress J. et.al .: "Cleaning technical surfaces", Contact & series Studium, volume 264, p. 5 ff., Expert-Verlag, 1988) also the washed-off soiling of the cleaning solution, namely synthetic and vegetable oils and fats, waxes, chips, Pigments, dust, heavy metal ions etc., in one Concentration range usually between 0.01 and 10 g / l. The concentration ratios of the individual Rinse water ingredients to each other can be any. The used rinse water is therefore available for further use insufficient purity, so that large amounts of waste water attack. For economic and ecological reasons on the other hand, to strive for wastewater-free operation. With known methods, however, this will only be insufficient and achieved with too much effort.
Bekannt ist das Verfahren, die Verdampfungsverluste im Prozeßbad durch Spülwasser zu ersetzen (Galvanotechnik 81, 2 (1990), 4286). Weiterhin ist bekannt, durch die Anwendung von Stand- oder Sparspülen (Galvanotechnik 78, 2 (1987), 378 und 81, 12 (1990), 4286), der Kaskadentechnik (Galvanotechnik 81, 5 (1990), 1630), einzeln oder in Kombination (Galvanotechnik 77, 2 (1986), 294), den Spülwasserverbrauch deutlich zu reduzieren. Ein Nachteil der Verfahren sind jedoch der Platzbedarf und die zusätzlichen Kosten. In vielen Bereichen, insbesondere in denen eine hohe Oberflächenreinheit erzielt werden muß, entsteht trotz der Anwendung dieser Verfahren ein Wasserüberhang, der beseitigt werden muß.The process is known, the evaporation losses in Replace process bath with rinsing water (electroplating 81, 2 (1990), 4286). It is also known, through the application of Free-standing or economy sinks (Galvanotechnik 78, 2 (1987), 378 and 81, 12 (1990), 4286), cascade technology (electroplating 81, 5 (1990), 1630), individually or in combination (electroplating 77, 2 (1986), 294), the rinse water consumption significantly to reduce. However, one disadvantage of the methods is that Space requirements and the additional costs. In many areas, especially where high surface cleanliness is achieved must be created despite the use of these procedures Water overhang that needs to be removed.
Bekannt ist weiterhin die Behandlung des gebrauchten Spülwassers mit Ionenaustauschern allein oder in Kombination mit den genannten wassersparenden Spültechniken (Galvanotechnik 73, 8 (1982), 843; Galvanotechnik 73, 8 (1982), 832), insbesondere für Spülwasser aus Chromatierprozessen (DE 27 58 960) in Verbindung mit einer Rückführung des Spülwassers in das Chromatierungsbad. Jedoch wird die Regenerierbarkeit der Adsorberharze durch Öle und Tenside stark beeinträchtigt (Hartinger L.: Taschenbuch der Abwasserbehandlung, Band 2, S. 90, Carl-Hanser-Verlag, 1977). Darüber hinaus werden in der Literatur Recyclingverfahren durch Verdampfung beschrieben (Metalloberfläche 31, 9 (1977), 386, DE 27 29 006). Nachteilig ist der relativ hohe Energie-, Raum- und Investitionsbedarf sowie die, insbesondere im Falle tensidhaltiger Lösungen, durch Verschleppung ins Kondensat begrenzte Effektivität.The treatment of the used rinse water is also known with ion exchangers alone or in combination with the mentioned water-saving flushing techniques (electroplating 73, 8 (1982), 843; Galvanotechnik 73, 8 (1982), 832), especially for Rinse water from chromating processes (DE 27 58 960) in connection with a return of the rinse water to the chromating bath. However, the regenerability of the adsorber resins by oils and surfactants severely impaired (Hartinger L .: Taschenbuch der Wastewater Treatment, Volume 2, p. 90, Carl-Hanser-Verlag, 1977). In addition, recycling processes are used in the literature Evaporation described (Metallfläche 31, 9 (1977), 386, DE 27 29 006). The disadvantage is the relatively high energy, space and Investment needs as well, especially in the case solutions containing surfactants, by dragging them into the condensate limited effectiveness.
Der Einsatz von Membranverfahren wie Umkehr-Osmose (US 39 73 987) und Elektrodialyse (Galvanotechnik 81, 12 (1990), 4286) erfor dert erhebliche Investitionen. Außerdem wird die Leistung dieser Techniken durch sogenannte membranschädigende Stoffe empfindlich herabgesetzt. Die Mechanismen der Membranschädigung sind zur Zeit noch nicht ausreichend bekannt.The use of membrane processes such as reverse osmosis (US 39 73 987) and electrodialysis (Galvanotechnik 81, 12 (1990), 4286) significant investment. Also, the performance of this Techniques sensitive to so-called membrane-damaging substances reduced. The mechanisms of membrane damage are too Not yet sufficiently known.
Das im ersten Absatz genannte Verfahren ist aus DE 25 27 853 B2 bekannt. In dem Verfahren werden Metalle entfettet, gespült, phosphatiert und danach wieder gespült. Aus den Spülstufen wird das verbrauchte Spülwasser abgezogen. Die darin enthaltenen Anionen werden mit Calciumhydroxid ausgefällt, der entstandene Schlamm wird abgetrennt und die entschlammte Lösung über einen Tensidadsorber geleitet. Hier wird vorzugsweise eine regenerierbares Austauscher-System eingesetzt. Es kann aber auch ein Filter aus Aktivkohle verwendet werden. Da es sich bei dem aufzubereitenden Spülwasser um das der letzten Spülstufe handelt, ist darauf zu achten, daß die Phospatierung mit einer solchen Lösung durchgeführt wird, die im wesentlichen frei von Komponenten ist, die bei einer Neutralisation der Lösung mit Calciumhydroxid wasserlösliche Salze ergeben. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist das hohe Schlammaufkommen sowie die wegen der notwendigen Schlammabtrennung aufwendige Verfahrenstechnik.The method mentioned in the first paragraph is from DE 25 27 853 B2 known. In the process, metals are degreased, rinsed, phosphated and then rinsed again. The rinse levels become the used rinse water is deducted. The contained therein Anions are precipitated with calcium hydroxide, the resulting one Sludge is separated and the desludged solution over one Headed surfactant adsorber. Here is preferably one regenerable exchanger system used. But it can also a filter made of activated carbon can be used. Since it is rinse water to be treated around that of the last rinse stage it must be ensured that the phosphating with a such solution is carried out that is essentially free of Components is with a neutralization of the solution Calcium hydroxide give water-soluble salts. Another The disadvantage of this process is the high amount of sludge as well the complex because of the necessary sludge separation Process technology.
Im Anschluß an den letzten Spülvorgang wird in diesem Verfahren das Werkstück mit vollentsalztem Wasser abgebraust, das in einem isolierten Kreislauf, z. B. durch Umkehrosmose oder Ionenaustau scher regeneriert werden kann.Following the last rinsing process, this procedure the workpiece is rinsed with deionized water, which in one isolated circuit, e.g. B. by reverse osmosis or ion exchange can be regenerated.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und universell einsetzbares Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen.The object of the invention is a simple and universal applicable method of the type mentioned to provide.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das verbrauchte Spülwasser zuerst mit Akivkohle und erst dann mit einem Ionenaustauscher behandelt. Die Erfindung liegt in der Auswahl der speziellen Kombination der beiden Verfahrensschritte in der bestimmten Reihenfolge aus der Vielzahl möglicher Aufbereitungsverfahren und deren Kombinationen.This object is achieved in that the used rinse water first with active carbon and only then with treated with an ion exchanger. The invention lies in Selection of the special combination of the two process steps in the particular order from the multitude of possible Preparation processes and their combinations.
Besonders wichtig und erfindungswesentlich ist die Reihenfolge der beiden Verfahrensschritte. Im ersten Schritt werden Öle und Tenside abgetrennt. Im zweiten Schritt werden Kationen und/oder Anionen entfernt. Es liegt damit ein technisch einfach durchzuführendes Verfahren vor, mit dem ein abwasserfreies Spülen erreicht wird. Im Vergleich zu bekannten Verfahren sind die Investitionskosten sehr gering, so daß sich das Verfahren auch für Kleinanlagen eignet. Es kann außerdem durch entsprechende Auslegung an wechselnde Anforderungen an die Wasserqualität angepaßt werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Adsorptionsmedien zu regenerieren (bezüglich Aktivkohle: Perrich J. R.: Activated Carbon Adsorption for Waste Water Treatment, S. 155 ff., CRC press, 1981; bezüglich Ionenaustauscher: Hartinger L.: Taschenbuch der Abwasserbehandlung, Band 2, S. 88 ff., Carl-Hanser Verlag, 1977). In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß man das Spülwasser vor der Behandlung mit Aktivkohle einer Grobfiltration zum Abtrennen ungelöster Verschmutzungen unterwirft. Damit werden Späne, Metallabrieb, Pigmente, Staub usw. entfernt.The sequence is particularly important and essential to the invention of the two process steps. In the first step, oils and Separated surfactants. In the second step, cations and / or Anions removed. It is technically easy procedure to be carried out with which a wastewater-free Rinsing is achieved. Compared to known methods the investment costs very low, so that the process also suitable for small systems. It can also by appropriate design for changing requirements on the Water quality can be adjusted. Another advantage lies in the possibility of regenerating the adsorption media (Regarding activated carbon: Perrich J. R .: Activated Carbon Adsorption for Waste Water Treatment, pp. 155 ff., CRC press, 1981; Regarding ion exchangers: Hartinger L .: Taschenbuch der Wastewater Treatment, Volume 2, p. 88 ff., Carl-Hanser Verlag, 1977). In an advantageous embodiment of the invention suggested that you wash the rinse water before treatment with Activated carbon from a coarse filtration for separating undissolved Subjects contamination. This removes chips, metal abrasion, Pigments, dust, etc. removed.
Vorzugsweise filtriert man das mit Aktivkohle behandelte Spülwasser vor dem Ionenaustausch, um Rückstände von Aktivkohle abzutrennen. Die Aktivkohle wird im übrigen vorzugsweise in granulierter Form eingesetzt.The one treated with activated carbon is preferably filtered Rinse water before ion exchange to remove residues of activated carbon cut off. The activated carbon is preferably in the rest granulated form used.
Zum Ionenaustausch wird ein einen Kationen- und Anionenaustauscher enthaltender Mischbettaustauscher bevorzugt. Es kann aber auch ein einfacher Kationen- oder Anionenaustauscher verwendet werden.For ion exchange, a cation and Mixed bed exchanger containing anion exchangers is preferred. But it can also be a simple cation or Anion exchangers can be used.
Ferner wird vorgeschlagen, daß man das verbrauchte Spülwasser durch mit Aktivkohle bzw. Ionenaustauscher enthaltende Kolonnen insbesondere von unten nach oben leitet. Die Beladung des Ionenaustauschers im Aufstrom ist z. B. in Galvanotechnik 73, 8 (1982), Seite 843 beschrieben.It is also proposed that the used rinse water by containing with activated carbon or ion exchanger Columns in particular from bottom to top. The load the ion exchanger in the upstream is z. B. in electroplating 73, 8 (1982), page 843.
Um größere Durchsätze zu erreichen, sind vorzugsweise 2 bis 6, insbesondere 2 bis 4 Kolonnen parallel geschaltet. Damit wird auch der Vorteil erzielt, während des Betriebes der Anlage die Kolonnen wechseln zu können. Für Produktionsanlagen und kontinuierlichen Betrieb ist das besonders wichtig.In order to achieve larger throughputs, preferably 2 to 6, in particular 2 to 4 columns connected in parallel. So that will also achieved the advantage of operating the system To be able to change columns. For production plants and continuous operation is particularly important.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus der Möglichkeit, daß man das behandelte Spülwasser vollständig oder teilweise zu Reinstwasser zusätzlich aufbereitet und die erhaltenen Teilströme an verschiedenen Stellen in das Spülverfahren zurückführt. Dabei leitet man das behandelte Spülwasser vorzugsweise vor der Aufbereitung zu Reinstwasser durch einen Feinfilter (Mikrofilter). Die Aufbereitung kann z. B. durch Membranfiltration erfolgen. Retentat und Permeat führt man dann an verschiedenen Stellen in den Spülvorgang zurück.Another advantage of the method according to the invention results derive from the possibility that the treated rinse water completely or partially in addition to ultrapure water processed and the partial streams obtained at various Places in the rinsing process. You manage that treated rinse water preferably before treatment Ultrapure water through a fine filter (microfilter). The Processing can e.g. B. done by membrane filtration. Retentate and permeate are then introduced at various points the rinsing process back.
Zur Sicherheit des Verfahrens trägt es bei, wenn man die Leitfähigkeit und/oder den CSB-Wert des aufbereiteten Spülwassers kontinuierlich mißt und überwacht. Damit wird die Funktion des Ionenaustauschers bzw. des Aktivkohleadsorbers überwacht.It contributes to the safety of the process if one Conductivity and / or the COD value of the processed Flushing water continuously measures and monitors. With that the Function of the ion exchanger or activated carbon adsorber supervised.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit den an sich bekannten und oben genannten wassersparenden Spültechniken einsetzen.The inventive method can be particularly advantageous in combination with those known per se and mentioned above use water-saving flushing techniques.
Eine Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielhaft anhand der einzigen Fig. 1 im folgenden beschrieben.A system for carrying out the method according to the invention is described in the following by way of example with reference to the only FIG. 1.
Das verbrauchte Spülwasser wird aus einem Sammelbehälter 1 von einer Pumpe 2 durch einen Mikrofilter 3 in einen der beiden Ak tivkohleadsorber 4 gefördert. Die Kolonne 4 wird von unten nach oben durchströmt. Nachgeschaltet ist ein weiterer Mikrofilter 5, damit der darauf folgende Mischbettionenaustauscher 6 nicht durch verschleppte Kohlepartikel verschmutzt wird. Der Austau scher wird ebenfalls von unten nach oben durchströmt. Ein dritter Mikrofilter 7 schließt sich an. Die Qualität des erhal tenen regenerierten Spülwassers wird bei Bezugsziffer 8 durch kontinuierliche Leitfähigkeitsmessung überwacht. Das gereinigte Spülwasser wird schließlich in einem zweiten Vorratsbehälter 9 zwischengespeichert. The used rinse water is conveyed from a collecting tank 1 by a pump 2 through a microfilter 3 into one of the two active carbon adsorbers 4 . The column 4 is flowed through from bottom to top. A further microfilter 5 is connected downstream, so that the subsequent mixed bed ion exchanger 6 is not contaminated by entrained carbon particles. The exchanger is also flowed through from bottom to top. A third microfilter 7 follows. The quality of the regenerated rinsing water obtained is monitored at reference number 8 by continuous conductivity measurement. The cleaned rinsing water is finally temporarily stored in a second reservoir 9 .
Um während des Betriebes der Anlage die Kolonnen wechseln zu können, sind jeweils 2 Kolonnen installiert, die wahlweise betrieben werden. Wichtig ist dies besonders für Produktionsanlagen. Für größere Anlagen bzw. Durchsätze können beliebig viele Kolonnen 4, 6 parallel geschaltet werden.In order to be able to change the columns while the system is in operation, 2 columns are installed, which can be operated optionally. This is particularly important for production plants. For larger plants or throughputs, any number of columns 4, 6 can be connected in parallel.
Auch hier ist besonders wichtig und erfindungswesentlich, in welcher Reihenfolge die Kolonnen angeordnet sind. Zuerst muß der Aktivkohleadsorber 4 und dann der Mischbettionenaustauscher 6 durchströmt werden.Here, too, it is particularly important and essential to the invention in which order the columns are arranged. First, the activated carbon adsorber 4 and then the mixed bed ion exchanger 6 must be flowed through.
In einem weiteren Beispiel werden Versuchsergebnisse zum erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellt.In another example, test results for presented method according to the invention.
Die Versuche wurden an wäßrigen Lösungen von je einem alkalischen bzw. neutralen Reiniger durchgeführt. Das alkalische Produkt VR 5353-6 enthält als Builderkomponenten Silicate, Borate, Carbonate und Phosphate und nichtionische Tenside. Der Neutralreiniger VR 5271-1 setzt sich aus Salzen anorganischer und organischer Säuren sowie nichtionischen Tensiden zusammen.The tests were carried out on aqueous solutions of one each alkaline or neutral detergent performed. The alkaline Product VR 5353-6 contains silicates as builder components, Borates, carbonates and phosphates and non-ionic surfactants. The Neutral cleaner VR 5271-1 is made up of inorganic salts and organic acids as well as non-ionic surfactants.
Wäßrigen Lösungen der Produkte in einer Konzentration von 0,1 g/l wurden 0,04 g/l eines Schneidöles (Shell KS 212) bzw. eines Mineralöles (Pionier TYP 4556) zugegeben und mit Hilfe eines Rotor-Stator-Rührers emulgiert.Aqueous solutions of the products in a concentration of 0.1 g / l became 0.04 g / l of a cutting oil (Shell KS 212) or one Mineral oil (pioneer TYPE 4556) added and with the help of a Rotor-stator stirrer emulsified.
Der Gehalt der Lösungen an anorganischen Salzen wurde durch Leitfähigkeit, der Gehalt an organischen Komponenten durch CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) bestimmt.The inorganic salts content of the solutions was determined by Conductivity, the content of organic components due to COD (chemical oxygen demand) determined.
In den Versuchen wurde die Ansatzlösung durch eine mit 120 ml Aktivkohle gefüllte Säule und eine nachgeschaltete 60 ml Ionenaustauscher enthaltende Säule gepumpt. Dabei kamen zwei handelsübliche Mischbettaustauscher und Aktivkohle mit einer Körnung von 1,5 mm (Handelsprodukt der Fa. Merck) zum Einsatz. Die Betriebstemperatur betrug bei allen Versuchen 30°C, der Volumenstrom 5 l/h.In the experiments, the solution was mixed with a 120 ml Activated carbon filled column and a downstream 60 ml Pumped column containing ion exchanger. Two came commercial mixed bed exchanger and activated carbon with one Grain of 1.5 mm (commercial product from Merck) is used. The operating temperature was 30 ° C in all tests Volume flow 5 l / h.
In Tabelle 1 sind die Leitfähigkeits- und CSB-Werte der Ansatzlösungen sowie der Regenerate nach einem Durchfluß von 5 l zusammengestellt. Die Beispiele 1 und 2 (ohne Ionenaustauscher) zeigen, daß eine zufriedenstellende Regenerierung der Spüllösung alleine mit einer Aktivkohlebehandlung nicht gelingt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden jedoch sowohl organische als auch anorganische Inhaltsstoffe weitgehend aus den Spülwässern entfernt.Table 1 shows the conductivity and COD values of the Batch solutions and the regenerates after a flow of 5 l compiled. Examples 1 and 2 (without Ion exchangers) show that a satisfactory Regeneration of the flushing solution with just one Activated carbon treatment is unsuccessful. In the invention However, processes become both organic and inorganic Ingredients largely removed from the rinse water.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse eines Belastungstestes, in dem 50 l der Lösung ohne Wechsel der Adsorptionsmedien in der Versuchsapparatur regeneriert wurden. Die Versuche wurden unter sonst gleichen Bedingungen wie die Versuche 3 bzw. 4 (Tabelle 1) vorgenommen. Table 2 shows the results of a stress test in which 50 l of the solution without changing the adsorption media in the Experimental apparatus were regenerated. The trials were under otherwise the same conditions as tests 3 and 4 (table 1) performed.
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |