DE4218916C2 - Use of a grid anode for electrolytic detoxification or regeneration of an aqueous solution containing cyanide - Google Patents
Use of a grid anode for electrolytic detoxification or regeneration of an aqueous solution containing cyanideInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Gitteranode zur elektrolytischen Entgiftung oder Regeneration einer Cyanid enthaltenden wäßrigen Lösung.The invention relates to the use of a grid anode for electrolytic detoxification or Regeneration of an aqueous solution containing cyanide.
Eine solche Gitteranode ist aus der DE 20 41 250 C3 bekannt; sie besteht aus Ventilmetall und enthält einen Überzug, der Ventilmetalloxyd, ein Oxid eines Metalls der Platingruppe sowie Platinmetall aufweist. Sie ist zum Einsatz in einer Elektrolysezelle vorgesehen.Such a grid anode is known from DE 20 41 250 C3; it consists of valve metal and contains a coating, the valve metal oxide, an oxide of a platinum group metal and platinum metal having. It is intended for use in an electrolysis cell.
Aus der DE-OS 26 00 084 ist die elektrochemische Behandlung von verdünnten Metallcyanid-Lösungen, wie sie beispielsweise in Form von Waschlösungen in Galvanisierungsanstalten auftritt, bekannt, wobei Cyanid zu Cyanaten anodisch oxidiert wird unter gleichzeitiger kathodischer Metallabscheidung. Anode und Kathode sind dabei als Netze bzw. Maschenkörbe ausgebildet, wobei beide Elektroden aus platinisiertem Titan bestehen können; es ist jedoch auch möglich, eine aus Kupfer hergestellte Kathode einzusetzen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel für die zu behandelnde Lösung sind neben Kupfercyanid auch Natriumcyanid und Natriumcarbonat sowie Rochelle-Salz als Bestandteile der Lösung angegeben.DE-OS 26 00 084 describes the electrochemical treatment of dilute metal cyanide solutions, as occurs, for example, in the form of washing solutions in galvanizing plants. known, wherein cyanide is anodically oxidized to cyanates with simultaneous cathodic Metal deposition. Anode and cathode are designed as nets or mesh baskets, both electrodes can be made of platinized titanium; however, it is also possible to use a cathode made of copper. According to one embodiment besides copper cyanide, sodium cyanide and sodium carbonate are also for the solution to be treated and Rochelle salt as components of the solution.
Für die Beseitigung der Cyanate aus dem Abwasser sind weitere Verfahrensschritte erforderlich.There are further process steps for the removal of the cyanates from the waste water required.
Als problematisch erweist sich bei der elektrolytischen Oxidation in niedrigen Konzentrationsbereichen die unbefriedigende Stromausbeute, so daß bei den üblichen strengen behördlichen Einleiterbedingungen (Umweltauflagen) der Einsatz eines weiteren Verfahrens zur Entgiftung geringer Cyanid-Konzentrationen sich als unumgänglich erweist. Weiterhin entstehen an den platinierten Titan-Elektroden hohe Abtragsraten (kurze Standzeiten), so daß das Verfahren der elektrochemischen Cyanid-Oxidation in der Praxis aufgrund der hohen Folgekosten (Anodenkosten) unter wirtschaftlicher Betrachtung wenig sinnvoll erscheint.Electrolytic oxidation in low concentration ranges has proven to be problematic the unsatisfactory electricity yield, so that with the usual strict official Introductory conditions (environmental requirements) the use of another method for detoxification low cyanide concentrations prove to be unavoidable. Furthermore arise on the platinized titanium electrodes have high removal rates (short tool life), so that the process of electrochemical cyanide oxidation in practice due to the high follow-up costs (anode costs) does not seem to make much sense from an economic point of view.
Weiterhin ist aus der DE-PS 28 36 720 ein Verfahren zur kontinuierlichen elektrolytischen Regenerierung einer Silbercyanid enthaltenden Waschlösung, wie sie bei Galvanisierungs-Prozessen anfällt, bekannt, wobei die Konzentration des Cyanids durch anodische Oxidation zu Ammoniak stark verringert und gleichzeitig das Silber in schwammiger Form auf der Kathode abgeschieden, von dort periodisch abgestreift und in einen am Boden der Regenerierzelle angeordneten Trichter gesammelt und abfiltriert wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Anode eine Titan-Platin-Plattierung auf, während die Kathode eine reine Silber-Plattierung enthält, so daß auch hier das Problem der hohen Abtragsraten von platinierten Titan-Elektroden mit den in der Praxis hohen Folgekosten auftritt.Furthermore, from DE-PS 28 36 720 is a process for continuous electrolytic regeneration a washing solution containing silver cyanide, as used in electroplating processes is known, the concentration of the cyanide by anodic oxidation to ammonia greatly reduced and at the same time the silver was deposited in a spongy form on the cathode, from there periodically stripped and placed in one at the bottom of the regeneration cell Funnel is collected and filtered. According to one embodiment, the anode a titanium-platinum plating, while the cathode contains a pure silver plating, so that here too the problem of the high removal rates of platinized titanium electrodes with the high follow-up costs occur in practice.
Weiterhin ist aus der DE-OS 22 51 442 ein Verfahren zur elektrolytischen Entgiftung von Cyanid im Durchlaufverfahren oder im Standverfahren bekannt, bei dem als Anodenmaterial VA-Material verwendet wird und dem Elektrolyten Kupfersalze in Mengen von 50 mg Cu2+ bis 150 mg Cu2+ pro Liter zugesetzt werden; mit der bei der elektrolytischen Oxidation üblichen Stromausbeute von 65% kann das bekannte Verfahren bis zu einem Restgehalt von 0,5 g/l CN- im Durchlaufverfahren oder im Standverfahren durchgeführt werden; daran kann eine chemische Restentgiftung im Standardverfahren bis zu einem Restgehalt von 180 mg/l CN- angeschlossen werden.Furthermore, from DE-OS 22 51 442 a process for the electrolytic detoxification of cyanide in a continuous process or in a standing process is known, in which VA material is used as the anode material and the electrolyte copper salts in amounts of 50 mg Cu 2+ to 150 mg Cu 2 + are added per liter; with the current efficiency of 65% customary in electrolytic oxidation, the known method can be carried out up to a residual content of 0.5 g / l CN - in a continuous process or in a standing process; this can be followed by a chemical residual detoxification in the standard procedure up to a residual content of 180 mg / l CN - .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Metallindustrie, insbesondere in Galvanikbetrieben anfallenden hohen Frachten an cyanidischen Abwässern auf elektrochemischem Wege kostengünstig zu behandeln, wobei auch bei niedrigen Konzentrationen hohe Stromausbeuten möglich sind und weitere Verfahren zur Entgiftung sich erübrigen.The invention has for its object that in the metal industry, in particular in electroplating companies resulting high loads of cyanide waste water by electrochemical means inexpensive to treat, with high power yields even at low concentrations are possible and further detoxification procedures are unnecessary.
Die Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren zur elektrolytischen Entgiftung oder Regeneration einer Cyanid enthaltenden wäßrigen Lösung durch Verwendung einer Gitteranode aus Ventilmetall mit einem Überzug aus Ventilmetalloxid, einem Oxid eines Metalls der Platingruppe sowie aus Platinmetall als Anode in einer Elektrolysezelle gelöst, wobei Cyanid mittels anodischer Oxidation in Kohlendioxid und Stickstoff und Ammoniak umgewandelt wird, wobei zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Cyanid-Oxidation in die Lösung auf ein auf kathodischem Potential liegendes Metall und/oder Metallionen eingebracht werden und wobei die Cyanid-Oxidation bei einer anodischen Stromdichte im Bereich von 100-2500 A/m² und bei einer kathodischen Stromdichte im Bereich von 50-1500 A/m² solange durchgeführt wird, bis eine Endkonzentration der Lösung von 0,2 mg/l Cyanid erreicht wird.The task is based on the above-mentioned method for electrolytic detoxification or regeneration of an aqueous solution containing cyanide by using a Valve metal grid anode with a valve metal oxide coating, an oxide of one Metals of the platinum group and platinum metal as anode dissolved in an electrolytic cell, wherein Cyanide converted to carbon dioxide and nitrogen and ammonia by anodic oxidation is used to improve the efficiency of the cyanide oxidation in the solution be introduced onto a metal and / or metal ions lying at cathodic potential and wherein the cyanide oxidation at an anodic current density in the range of 100-2500 A / m² and with a cathodic current density in the range of 50-1500 A / m² as long is carried out until a final concentration of the solution of 0.2 mg / l cyanide is reached.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 13.
Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß aufgrund des hohen Wirkungsgrades ein rascher Reaktionsablauf erzielt wird, wobei sowohl die Stromkosten als auch die Elektrodenkosten (Beschichtungskosten) verhältnismäßig gering gehalten werden können.A major advantage of the method is that due to the high efficiency a rapid reaction process is achieved, with both the electricity costs and the Electrode costs (coating costs) can be kept relatively low.
Ein weiterer Vorteil wird durch die Wiederverwendung des kathodisch abgeschiedenen metallischen Anteils aus der Cyanid-Verbindung erzielt.Another advantage is the reuse of the cathodically deposited metallic Share obtained from the cyanide compound.
Der in Anspruch 8 genannte Begriff Streckmetallgitter bezieht sich auch auf eine Streckmetall-Folie.The term expanded metal mesh mentioned in claim 8 also refers to a Expanded metal foil.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Gitteranode in einer Elektrolysezelle ist darin zu sehen, daß die Anode aufgrund ihrer dimensionsstabilen Struktur und hohen Beständigkeit ihrer Beschichtung eine hohe Standzeit ermöglicht. Weiterhin lassen sich aufgrund des hohen Wirkungsgrades die Baugröße der Vorrichtung und somit die Anlagenkosten verhältnismäßig gering halten.Another advantage of using the grid anode in an electrolysis cell is that that the anode due to its dimensionally stable structure and high durability of its Coating enables a long service life. Furthermore, due to the high efficiency the size of the device and thus the system costs are relatively low hold.
Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.The subject matter of the invention is explained below using exemplary embodiments.
Zur elektrolytischen Entgiftung einer rein cyanidischen Lösung mit einem Anteil von 5-100 g/l Cyanid ist eine elektrochemische Zelle mit einem Lösungsbehälter vorgesehen, der ein aufgesetztes Zellengehäuse aufweist, in dem sich ein Elektrodenpaket mit langgestreckten plattenförmigen parallel und im Abstand angeordneten Elektroden befindet, wobei die Anoden mittig und die Kathoden endständig angeordnet sind. Die Kathode besteht dabei aus einem Streckmetallgitter aus verkupfertem Titan (Kupferoberfläche), während als Anode eine bekannte dimensionsstabile Anode auf der Basis von Titan verwendet wird, deren elektrokatalytische Beschichtung aus Oxiden von Platingruppenmetallen und Titanoxid sowie aus Platingruppenmetallen besteht. Der prinzipielle Aufbau solcher Anoden ist aus der eingangs genannten DE 20 41 250 C3 bekannt. Das Volumen des Lösungsbehälters liegt im Bereich von 50-1000 l; die anodische Stromdichte liegt im Bereich von 100-2500 A/m². Der Elektrodenabstand liegt im Bereich von 0,5-5 cm. Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 20-50°C. Die elektrolytische Entgiftung wird solange durchgeführt, bis eine Endkonzentration an Cyanid von 0,2 mg/l und an Kupfer von 0,1 mg/l erzielt ist.For electrolytic detoxification of a purely cyanide solution with a proportion of 5-100 g / l cyanide, an electrochemical cell with a solution container is provided, which has an attached cell housing in which an electrode package with elongated plate-shaped electrodes arranged in parallel and spaced apart, the anodes in the middle and the cathodes are arranged at the ends. The cathode consists of one Expanded metal grid made of copper-plated titanium (copper surface), while known as the anode Dimensionally stable anode based on titanium is used, its electrocatalytic Coating from oxides of platinum group metals and titanium oxide as well as from platinum group metals consists. The basic structure of such anodes is from the DE mentioned above 20 41 250 C3 known. The volume of the solution container is in the range of 50-1000 l; the anodic current density is in the range of 100-2500 A / m². The electrode spacing is in the range from 0.5-5 cm. The reaction takes place at a temperature in the range of 20-50 ° C. The electrolytic detoxification is carried out until a final concentration of cyanide of 0.2 mg / l and copper of 0.1 mg / l is achieved.
Bei Behandlung einer dem Beispiel 1 entsprechenden Lösung mit Kupferzusatz im Bereich von 10-500 mg/l Kupferionen ist es auch möglich, die erste Behandlungsphase (1. Fahrt) mit einer Kathode aus Titanstreckmetall ohne verkupferte Oberfläche bzw. Kupferbeschichtung durchzuführen. Die Zugabe des Kupferzusatzes erfolgt dabei entweder in Form von Kupfersulfat (fest oder gelöst) oder in Form einer Kupfer-Ionen enthaltenden Abwasser-Lösung. Die übrigen Verfahrensparameter des Beispiels 1 sowie der aus der DE 20 41 250 C3 bekannte Aufbau der dimensionsstabilen Anode und der zuvor beschriebene Elektrodenabstand bleiben erhalten.When treating a solution corresponding to Example 1 with copper addition in the range of 10-500 mg / l copper ions, it is also possible to use the first treatment phase (1st trip) Titanium expanded metal cathode without copper-coated surface or copper coating. The copper additive is added either in the form of copper sulfate (solid or dissolved) or in the form of a wastewater solution containing copper ions. The remaining process parameters Example 1 and the structure of the dimensionally stable known from DE 20 41 250 C3 The anode and the electrode spacing described above are retained.
Es wird eine Silbercyanidlösung mit ausgearbeitetem Silber (Silber-Ionen-Konzentration unterhalb 0,1 mg/l) und 8,6 g/l freiem Cyanid einer entsprechend aufgebauten elektrochemischen Zelle zugeführt, deren Kathode aus verkupfertem Titanstreckmetall besteht. Stromdichte und Elektrodenabstand sowie Betriebstemperatur werden dabei entsprechend den vorgenannten Beispielen aufrechterhalten. Die elektrolytische Entgiftung (anodische Oxidation) wird solange durchgeführt, bis ein Cyanidgehalt von 0,1 mg/l zu messen ist. It is a silver cyanide solution with elaborated silver (silver ion concentration below 0.1 mg / l) and 8.6 g / l free cyanide of a correspondingly constructed electrochemical Cell supplied, the cathode made of copper-plated titanium expanded metal. Current density and Electrode spacing and operating temperature are in accordance with the aforementioned Maintain examples. The electrolytic detoxification (anodic oxidation) continues carried out until a cyanide content of 0.1 mg / l can be measured.
In einer Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren der Beispiele 1 bis 3 wird unter Verwendung einer dimensionsstabilen Anode mittels Umwälzvorrichtung dem Zellengehäuse im Bereich seines Gehäusebodens Lösung zugeführt und nach Durchlaufen des Elektrodenpakets mittels Überlauf über die Seitenwände des Zellgehäuses einem kaskadenartig angeordneten Ablaufbehälter mit einem eigenen Überlauf zwecks Entgasung zugeführt; nach Passieren eines zweiten Überlaufs wird die nunmehr weitgehend entgaste Lösung wieder in den Lösungsbehälter geleitet und erneut umgewälzt und einer elektrochemischen Behandlung bis zum Erreichen der gewünschten bzw. gesetzlich vorgeschriebenen Restkonzentration weiter zugeführt.In an apparatus for performing the procedures of Examples 1 to 3, using a dimensionally stable anode using a circulating device in the area of the cell housing solution is supplied to its housing base and after passing through the electrode packet by means of an overflow over the side walls of the cell housing arranged in a cascade Drain tank with its own overflow supplied for degassing; after passing one second overflow, the now largely degassed solution is returned to the solution container passed and circulated again and an electrochemical treatment until it was reached the desired or legally prescribed residual concentration.
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