DE4328242A1 - Electrolysis body and process for treating waters and waste waters - Google Patents

Electrolysis body and process for treating waters and waste waters

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Abstract

The invention relates to an electrolysis body and a process for removing toxic heavy metal traces and heavy metal components from natural waters and waste waters (effluents) having a low total electrolyte content. By means of a divided cell having an ion-exchanger membrane as a diaphragm and a small spacing between cathode and anode, a reasonable voltage drop is achieved in the electrolysis cell. The waters and waste waters to be electrolysed permeate the porous, precoated, specially formed three-dimensional carbon-fibre-mat cathode and lose during this by electro reduction the majority of their toxic heavy metal components. By means of a special conical shape of the cathode body, a uniform self-regulating utilisation of the total cathode area and operation which is stable in the long term are achieved. The invention is used in the cost-effective treatment of natural waters, waste waters and special waste waters relatively highly contaminated with heavy metals which arise, for example, in galvanic, chemical, pickling and tanning processes and in the printing industry. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolysekörper mit spezifisch ausgebildeten Kohlenstoffaser-Matten- Elektroden und ein Verfahren zur elektrochemischen Abscheidung von Schwermetallkomponenten aus Wässern und belasteten Abwässern sowie zur Beseitigung von vor allem halogenorganischen Kom­ ponenten.The invention relates to an electrolysis body with specifically designed carbon fiber mat Electrodes and a method for the electrochemical deposition of heavy metal components Water and contaminated waste water as well as for the removal of especially halogen organic com components.

Prinzipiell eignen sich Elektrolysezellen und die in ihnen ablaufenden Prozesse besonders gut zur Ab­ scheidung von Metallionen aus Lösungen. Zur störungsfreien Funktion derartiger Elektrolysezellen ist es notwendig, in der zu elektrolysierenden Lösung eine hinreichend hohe Konzentration an leitfähigen Teilchen (Ionen) zu gewährleisten und eine möglichst große aktive Elektrodenoberfläche konstruktiv auszubilden. Das ist vor allem notwendig, um den Einfluß der Nernstschen Diffusionsschicht auf die Abscheidegeschwindigkeit zu minimieren. Dieses Problem spielt besonders bei Elektrolysezellen eine große Rolle, die mit sehr gering konzentrierten Lösungen oder natürlichen Wässern und Abwässern arbeiten, wie beispielsweise bei der Rückgewinnung von Metallen oder der Entgiftung von niedrig konzentrierten Ablaugen. Neben der außerordentlichen Erhöhung des Innenwiderstandes der Elektrolysezelle ist eine genügend hohe Verweilzeit der Lösung, des Wassers oder Abwassers notwendig, um den gewünschten Erfolg der Abreicherung bzw. Zerstörung giftiger oder störender Komponenten der Lösung in nicht schädliche Konzentrationsbereiche zu erreichen. (L. Franke, A. Zimmer, Entwicklungstendenzen von Elektrolyseverfahren unter dem Aspekt steigender Rohstoff- und Energiepreise, Chemische Technik 36 (1984) 401-444; D. Schab, H. Hein, Elektrolytische Metallrückgewinnung in Elektrolysezellen mit bewegter Schüttgutkathode, Chemische Technik 36 (1984) 451-455).In principle, electrolysis cells and the processes that run in them are particularly well suited for processing separation of metal ions from solutions. For the trouble-free functioning of such electrolysis cells it is necessary to have a sufficiently high concentration of conductive in the solution to be electrolyzed To ensure particles (ions) and the largest possible active electrode surface constructively to train. This is especially necessary to determine the influence of the Nernst diffusion layer on the To minimize separation speed. This problem plays a major role, particularly with electrolysis cells Role that work with very low concentrated solutions or natural waters and wastewater, such as in the recovery of metals or the detoxification of low concentration Leaching. In addition to the extraordinary increase in the internal resistance of the electrolytic cell sufficient residence time of the solution, water or waste water is necessary to achieve the desired Successful depletion or destruction of toxic or disruptive components of the solution in not to reach harmful concentration ranges. (L. Franke, A. Zimmer, Development tendencies of electrolysis processes under the aspect rising raw material and energy prices, Chemische Technik 36 (1984) 401-444; D. Schab, H. Hein, Electrolytic metal recovery in electrolytic cells with moving bulk cathode, chemical Technique 36 (1984) 451-455).

So steigt beispielsweise bei natürlichen Wässern und Abwässern der Innenwiderstand der Zelle in den 100 KΩ-Bereich. Durch parallel dazu auftretende Elektroden-Polarisationserscheinungen werden statt der gewünschten und erforderlichen Reduktion bzw. Oxidation störender Wasser-, Abwasser- bzw. Elektrolytkomponenten vorzugsweise kathodisch Wasserstoff und anodisch Sauerstoff entwickelt, so daß die Wirksamkeit des elektrolytischen Prozesses stark beschränkt bleibt bzw. ganz und gar unwirksam ist.For example, the natural resistance of the cell in natural water and waste water increases 100 KΩ range. Electrode polarization phenomena occurring in parallel take place the desired and necessary reduction or oxidation of troublesome water, waste water or Electrolyte components preferably developed cathodically hydrogen and anodically oxygen, so that the The effectiveness of the electrolytic process remains very limited or is completely ineffective.

Zur Vermeidung dieser Probleme wurde bereits vorgeschlagen, eine starke Elektrolyt- bzw. Flüssigkeits­ strömung durch die Zelle zu erzeugen, um die Grenzschicht zu verringern bzw. die Elektroden, an denen die elektochemischen Prozesse ablaufen, in Bewegung zu bringen. Des weiteren wurde vorgeschlagen, eine Elektrode, in den meisten Fällen die Kathode als eine Fließbettelektrode aus geeignetem leitfähigen Material auszubilden und in dem elektrochemischen Prozeß einzusetzen (DE 22 27 084, EP 02 61 747). Weiterhin wurden zahlreiche Elektrodenanordnungen und -ausführungen beschrieben, die einen möglichst innigen Kontakt zwischen Elektrode und Flüssigkeit gewährleisten sollen (DE 26 30 883 C2, DE 30 51 012 C2).To avoid these problems, a strong electrolyte or liquid has already been proposed generate flow through the cell to reduce the boundary layer or the electrodes to which the electochemical processes take place to get moving. It has also been suggested that Electrode, in most cases the cathode as a fluid bed electrode made of a suitable conductive material train and use in the electrochemical process (DE 22 27 084, EP 02 61 747). Farther Numerous electrode arrangements and designs have been described that are as intimate as possible Ensure contact between the electrode and the liquid (DE 26 30 883 C2, DE 30 51 012 C2).

Vorgeschlagen wurde auch eine elektrolytische Zelle mit einer flachen oder gekrümmten perforisierten oder gewollt rauhen Elektrode und einem Fließbett aus nichtleitenden Teilchen, beispielsweise Sand oder kugligen Teilchen mit einem Durchmesser von 0,5-2 mm (DE 24 45 412). Bekannt ist auch bei gas­ bildenden Elektroden die Verwendung von Diaphragmazellen, wobei in neuerer Zeit als Diaphragma neben herkömmlichem Astbestdiaphragma vor allem Ionenaustauschermembranen eingesetzt werden und sich bewährt haben (DE 21 26 430).An electrolytic cell with a flat or curved perforated cell has also been proposed or intentionally rough electrode and a fluidized bed of non-conductive particles, for example sand or  spherical particles with a diameter of 0.5-2 mm (DE 24 45 412). Gas is also known forming electrodes the use of diaphragm cells, more recently as a diaphragm besides conventional astbestdiaphragm especially ion exchange membranes are used and have proven (DE 21 26 430).

Unlängst wurde ein Verfähren sowie die technische Lösung zu dessen Durchführung angegeben (DE 40 33 016 A1), durch das in für Trinkwasser vorgesehenen Wässern mit Hilfe einer katalytischen Oxidation bzw. Reduktion organische Substanzen und Schwermetallverbindungen aller Art durch katalytische Reaktionen an stromdurchlassenden Elektroden oder in ihrer Nähe zerstört bzw. entfernt werden. Die konstruktive Gestaltung dieser Zelle sowie die geringe Leitfähigkeit der natürlichen Wässer bzw. gegebenenfalls der Abwässer gestatten weder eine sichere Entfernung der Schwermetallkomponenten noch eine elektrochemisch induzierte Zerstörung der störenden organischen Komponenten.A process and the technical solution for carrying it out have recently been specified (DE 40 33 016 A1), through the water intended for drinking water with the help of a catalytic Oxidation or reduction of organic substances and heavy metal compounds of all kinds Catalytic reactions on current-carrying electrodes or in their vicinity destroyed or removed become. The constructive design of this cell and the low conductivity of natural water or, if applicable, the waste water, do not allow safe removal of the heavy metal components another electrochemically induced destruction of the disruptive organic components.

Der Hauptmangel besteht erstens in der Ausgestaltung des als Elektrodenraum ausgebildeten Durch­ flußvolumens zwischen Kathode und Anode: So beträgt z. B. der Spannungsabfall ΔU in einer in DE 40 33 016 A1 angegebenen Zellkonstruktion bei einem Elektrodenabstand zwischen Kathode und Anode von 5 cm und typischen Widerstandswerten von 100 Ω-100 K Ω cm-1 bei einem Stromdurchfluß von 50 A dm-2, d. h. 0,5 A cm-2 nach dem Ohmschen Gesetz 1-1000 KV, so daß eine derartige vorge­ schlagene Anlage praktisch nicht funktionieren könnte, insbesondere auch nicht im Rahmen der angegebenen Parameter.The main deficiency consists first of all in the design of the flow volume formed as an electrode space between the cathode and anode. B. the voltage drop ΔU in a cell construction specified in DE 40 33 016 A1 with an electrode spacing between the cathode and anode of 5 cm and typical resistance values of 100 Ω-100 K Ω cm -1 with a current flow of 50 A dm -2 , ie 0 , 5 A cm -2 according to Ohm's law 1-1000 KV, so that such a proposed system could not work practically, especially not within the parameters specified.

Zum zweiten würde natürlich der in der Hauptreaktion kathodisch erzeugte Wasserstoff anodisch gemäß (1) oxidiert werden bzw. der anodisch erzeugte Sauerstoff gemäß (2) kathodisch reduziert werden.Secondly, the hydrogen generated cathodically in the main reaction would of course become anodic are oxidized according to (1) or the anodically generated oxygen is reduced cathodically according to (2).

H₂ → 2H⁺+2e⁻ (1)H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ (1)

O₂ + 4 H⁻ + 4e⁻ → 2 H₂O (2)O₂ + 4 H⁻ + 4e⁻ → 2 H₂O (2)

Dadurch würde die angestrebte Beseitigung der Schwermetallspuren und organischen Komponenten nur partiell bzw. mit schwankendem Ergebnis erfolgen.This would only aim to remove traces of heavy metals and organic components partially or with fluctuating results.

Bisherige technische Lösungen bzw. Vorschläge sind nicht geeignet bzw. in der Lage, natürliche Wässer bzw. Abwässer mit unterschiedlichem Gehalt an leitfähigen Elektrolytkomponenten langzeitstabil und ökonomisch vertretbar von Schwermetailspuren und giftigen organischen Komponenten so zu befreien, daß bei natürlichen Wässern Trinkwasserqualität und bei Abwässern eine derartige Abreicherung an Schwermetallkomponenten und gegebenenfalls organischen Stoffen erreicht wird, daß eine gefahrlose Weiterbenutzung bzw. Einleitung in natürliche Abläufe möglich ist.Previous technical solutions or suggestions are not suitable or able to use natural water or wastewater with different levels of conductive electrolyte components long-term stable and economically justifiable to get rid of traces of heavy detail and toxic organic components, that in natural waters drinking water quality and in wastewater such a depletion Heavy metal components and optionally organic substances is achieved that a safe Further use or initiation into natural processes is possible.

Ziel der Erfindung ist es, einen kontinuierlich arbeitenden Elektrolysekörper zu schaffen, der in weiten Durchsatzbereichen elektrochemisch aus natürlichen schwermetallbelasten Wässern und schwer­ metallbelasteten Abwässern giftige Schwermetallspuren soweit entfernt, daß bei natürlichen Wässern Trinkwasserqualität und bei Abwässern Einleitungsqualität in natürliche Abläufe erreicht wird.The aim of the invention is to provide a continuously operating electrolysis body which is broad Throughput ranges electrochemically from natural heavy metals and heavy water metal-contaminated wastewater removes toxic traces of heavy metal to the extent that natural water  Drinking water quality and, in the case of waste water, discharge quality into natural processes is achieved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein an sich bekanntes Elektrolysezellenprinzip vom Typ der Diaphragmazelle mit geteiltem Elektrodenraum angewandt und unter Verwendung eines bekannten definierten Diaphragmamaterials vom Typ einer Ionenaustauschermembran zu dem erfindungsgemäßen Elektrolysekörper ausgebildet wird. Mit ihm wird für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erreicht, daß die zu elektrolysierende Flüssigkeit mit stark schwankendem Gehalt an abzureichernden giftigen Schwermetallionen bzw. ihren ionogenen Komplexen, wie beispielsweise Blei-, Kadmium-, Zink-, Quecksilber-, Chromium- und Kupfer­ ionen sicher in tolerierbare Konzentrationensbereiche abgesenkt wird.The object of the invention is achieved in that a known electrolytic cell principle of the type of the diaphragm cell with a divided electrode space applied and using a known defined diaphragm material of the type of an ion exchange membrane to the electrolysis body according to the invention is formed. With him it is achieved for the solution of the task according to the invention that the electrolyzed Liquid with a strongly fluctuating content of toxic heavy metal ions to be depleted or their ionogenic complexes such as lead, cadmium, zinc, mercury, chromium and copper ions is safely lowered into tolerable concentration ranges.

Die erfindungsgemäße Zelle des Elektrolysekörpers ist so ausgebildet, daß der Abstand der Anode und der Kathode sich im Bereich von 10-50 mm bewegt und die Kathode dabei im Form eines konusförmigen Zylinders ausgebildet ist (Fig. 1a). Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß eine derartige Elektro­ denkonfiguration bei stark schwankendem Schwermetallionen- und inertem Elektrolytanteil im natürlichen Wasser oder Abwasser erstaunlich konstant bezüglich des gewünschten Erfolgs der Schwermetallionen­ abreicherung arbeitet. Der Elektrolytkörper ist, wie in Fig. 1 gezeigt, vorzugsweise in einer zylindrischen Form derart ausgebildet, daß in einer stabilen zylinderförmigen Röhre sich eine zylindrische an sich bekannte Elektrode als Anode befindet. Zur Verringerung von Polarisationserscheinungen wird diese Elektrode vorzugsweise aus an sich bekanntem RuO₂-TiO₂-beschichtetem Titanium-Streckmetall, aber auch aus perforierter Kohle ausgebildet. In unmittelbarer Nähe auf der Innenseite der Anode ist die Ionen­ austanschermembran, als Diaphragma ausgebildet, angeordnet, wobei zur Erhöhung der Formstabilität die Austanschermembran in einem stabilen Gitter aus einem inerten Material, wie beispielsweise Polykarbonat oder Keramik, fixiert ist. In dem dadurch ausgebildeten Anodenraum zirkuliert ein Analyt, der entweder selbst aus Komponenten des Abwassers besteht oder einen mit Salzen angereicherter Elektrolyt ausreichen­ der Leitfähigkeit darstellt. Im Innenbereich des Elektrolysekörpers wird die erfindungsgemäße dreidimen­ sionale Kathode, bestehend aus einer aus Kohlenstoffasern ausgebildeten konusförmigen Röhre so ange­ ordnet, daß der Abstand zwischen der Ionenaustanschermembran und der Kohlenstoffaserelektrode am Beginn der Zelle, d. h. dem Eintritt des zu behandelnden Wassers zwischen 5 und 20 mm beträgt und an derem Ende zwischen 10 und 50 mm (Fig. 2).The cell of the electrolysis body according to the invention is designed such that the distance between the anode and the cathode is in the range of 10-50 mm and the cathode is in the form of a conical cylinder ( FIG. 1a). It has surprisingly been found that such an electrode configuration works surprisingly constantly with respect to the desired success of the heavy metal ion depletion in the case of strongly fluctuating heavy metal ion and inert electrolyte content in natural water or waste water. As shown in FIG. 1, the electrolyte body is preferably designed in a cylindrical shape in such a way that a cylindrical electrode known per se is used as an anode in a stable cylindrical tube. To reduce polarization phenomena, this electrode is preferably made of RuO₂-TiO₂-coated titanium expanded metal known per se, but also of perforated carbon. The ion austanschermembrane, designed as a diaphragm, is arranged in the immediate vicinity of the inside of the anode, the elevation membrane being fixed in a stable grid made of an inert material, such as polycarbonate or ceramic, to increase the dimensional stability. An analyte circulates in the anode space thus formed, which either itself consists of components of the wastewater or an electrolyte enriched with salts is sufficient for conductivity. In the interior of the electrolysis body, the three-dimensional cathode according to the invention, consisting of a cone-shaped tube formed from carbon fibers, is arranged in such a way that the distance between the ion exchange membrane and the carbon fiber electrode at the beginning of the cell, ie the entry of the water to be treated, is between 5 and 20 mm and at the end between 10 and 50 mm ( Fig. 2).

Erfindungsgemäß ist, daß eine Steigerung der konusförmigen Hohlkathode von 1 : 20 - 1 : 100 vorzugsweise 1 : 20 bis 1 : 50 je nach Konzentration der abzureichernden Spezies bzw. des Gesamtionenanteils eingehalten wird. Dabei sinkt die Steilheit mit zunehmender Konzentration. Der Gesamtdurchmesser bzw. die Gesamt­ länge des Elektrolysekörpers ist frei wählbar und wird nur von der Durchstromgeschwindigkeit der abzu­ reichernden Flüssigkeit, d. h. der Kapazität der Anlage bestimmt und begrenzt. Die erfindungsgemäße Zellkonstruktion kann aber auch so gewählt werden, daß eine eckige Anordnung der Komponenten der Elektrolysezelle gewählt wird. Dabei wird dann die wie beschrieben dargestellte, somit planare Kathode, in einem Winkel von 2-10 Grad, vorzugsweise 2-4 Grad, bezogen auf die Lage der Ionenaustauscher Diaphragmamembran, angestellt. According to the invention, an increase in the conical hollow cathode of 1:20 - 1: 100 is preferred 1:20 to 1:50, depending on the concentration of the species to be depleted or the total ion content becomes. The steepness decreases with increasing concentration. The total diameter or the total length of the electrolysis body is freely selectable and will only depend on the flow rate rich liquid, d. H. determines and limits the capacity of the system. The invention Cell construction can also be chosen so that an angular arrangement of the components of the Electrolysis cell is selected. The planar cathode shown as described is then in an angle of 2-10 degrees, preferably 2-4 degrees, based on the position of the ion exchanger Diaphragm membrane, employed.  

Erfindungsgemäß ist weiterhin die Ausbildung der Struktur der Kohlenstoffaserkathode. Sie wird so hergestellt, daß in eine geeignete stabile inerte Form bzw. in stabile inerte Teilformen Kohlenstoff­ fasermatten, aus vorzugsweise nadelförmig ausgebildeten gut bis hochleitfähigen Kohlenstoffasern, bei einem Druck von 100 kPa-5 MPa lagenweise oder auf einmal mit gut leitfähigem metallischem wählweise veredeltem Band oder Draht gepreßt werden, so daß eine lateral und vertikal annähernd konstant gut leitende Kathode mit stochastisch ausgeprägten Porenstrukturen in der Größe von 0,05-1 mm entsteht (Fig. 3).The structure of the carbon fiber cathode is also in accordance with the invention. It is manufactured in such a way that in a suitable, stable, inert form or in stable, inert partial forms, carbon fiber mats, made of preferably needle-shaped, good to highly conductive carbon fibers, at a pressure of 100 kPa-5 MPa in layers or all at once with a highly conductive metallic grafted tape or wire are pressed so that a laterally and vertically approximately constant conductive cathode with stochastically pronounced pore structures in the size of 0.05-1 mm is formed ( Fig. 3).

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Elektroden, insbesondere der Kathode und ihrer Struktur, wird erreicht, daß für den kathodischen Prozeß der Abreicherung von giftigen Schwermetallkomponenten eine sehr große innere Kathodenoberfläche entsteht, die eine hohe Wirksamkeit des Abreicherungsprozesses an giftigen Schwermetallionen gewährleistet. Trotz der geringen Konzentration an Ionen in natürlichen Wässern tritt auf Grund der erfindungsgemäßen Ausformung der Elektrolysezelle im Elektrolysekörper ein vertretbar geringer Spannungsabfall in der Elektrolysezelle ein, der bei einer Stromdichte von 1-10 A dm-2 je nach Gesamtelektrolytkonzentration im Bereich von 1-10 V liegt und so technisch leicht beherrschbar ist.This arrangement according to the invention of the electrodes, in particular the cathode and its structure, ensures that a very large inner cathode surface is created for the cathodic process of depleting toxic heavy metal components, which ensures a high effectiveness of the depletion process of toxic heavy metal ions. Despite the low concentration of ions in natural waters, due to the inventive design of the electrolytic cell in the electrolytic body, there is a justifiable small voltage drop in the electrolytic cell, which at a current density of 1-10 A dm -2, depending on the total electrolyte concentration in the range of 1-10 V. lies and is so technically easy to master.

Experimentell wurde mit einem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Elektrolysekörper eine Abweichung des Kupfergehaltes einer 50 mg dm-3 Cu2+-Ionen enthaltenen Lösung in einem Schritt auf unter 1 mg dm-3 Cu2+ erreicht. Der Kapazitätsbereich, bezogen auf die abzureichernde giftige Schwer­ metallkomponente bzw. -komponenten, ist durch die Stromausbeute gegeben, die je nach Gehalt an abzureicherndem Schwermetall und Gesamtelektrolytgehalt experimentell im Stromdichtebereich von 0,1-1 A dm-2 zu 5-30% ermittelt wurde.With an electrolysis body according to the invention described above, the copper content of a solution containing 50 mg dm -3 Cu 2+ ions was experimentally achieved in one step to below 1 mg dm -3 Cu 2+ . The capacity range, based on the toxic heavy metal component or components to be depleted, is given by the current yield, which was determined experimentally in the current density range from 0.1-1 A dm -2 to 5-30% depending on the content of heavy metal to be depleted and the total electrolyte content .

Das entspricht gemäß (3) einer Abscheiderate von ∼1-2 10-6 eq·s·dm-2, d. h. bezogen beispielsweiseAccording to (3), this corresponds to a deposition rate of ∼1-2 10 -6 eq · s · dm -2 , ie related for example

Me′⁺ + 2e⁻ → Me (3)Me′⁺ + 2e⁻ → Me (3)

auf die Cu2+-Abreicherung ∼1 mg Cu2+/s-1 dm-2 Kathodenoberfläche.on the Cu 2+ depletion ∼1 mg Cu 2+ / s -1 dm -2 cathode surface.

Die einzige wesentliche Konkurrenzreaktion neben der Abscheidung, die kathodische Wasserstoffent­ wicklung gemäß (1), unterstützt durch den nascierenden Charakter des Wasserstoffs die rein reduktive Umsetzung der Schwermetallionen und bewirkt so eine zusätzliche Abreicherung.The only major competitive reaction besides the deposition, the cathodic hydrogen winding according to (1), supported by the nascent nature of hydrogen, the purely reductive Implementation of the heavy metal ions and thus causes an additional depletion.

Durch die erfindungsgemäße Zellkonstruktion des Elektrolysekörpers wird ein überraschend stabiler Langzeitbetrieb mit einem sehr guten Erfolg bezüglich der Abreicherung an giftigen Schwermetall­ komponenten erreicht. Das ist offenbar darauf zurückzuführen, daß anfangs die elektrochemische kathodische Reaktion unter Einschluß der Wasserstoffentwicklung an den Stellen mit dem geringsten Gesamtwiderstand beginnt, d. h. in der Nähe der Eintrittsöffnung der zu behandelnden Wässer und Abwässer. Durch die dabei auftretende lokale Widerstandserhöhung erfolgt eine Aktivierung von Reduktionsbereichen mit ursprünglich höherem Widerstand, bis sich ein metastabiler langzeitbeständiger Zustand automatisch einstellt. Dieser Prozeß erfolgt nur dann, wenn die Kohlenstoffaserkathode erfindungsgemäß vor dem Feldeinsatz derart formiert wurde, daß in einer konzentrierteren Elektrolytlösung eine sehr dünne Schwermetallschicht bzw. Schwermetallkeime, vorzugsweise Kupfer, Nickel oder Zink, abgeschieden werden. Besonders effizient arbeitende Kathodenstrukturen entstehen, wenn die Kathoden so lange polarisiert werden, bis etwa 0,1 Monolage an Metall bezogen auf die wahre Oberfläche der Kohlenstoffmatte abgeschieden ist.The inventive cell construction of the electrolysis body makes it surprisingly stable Long-term operation with a very good success with regard to the depletion of toxic heavy metal components achieved. This is apparently due to the fact that initially the electrochemical cathodic reaction including the evolution of hydrogen at the sites with the least Total resistance begins, i.e. H. near the inlet of the water to be treated and Sewage. Due to the local increase in resistance that occurs, an activation of Reduction areas with originally higher resistance until a metastable long-term resistant  State automatically. This process only occurs when the carbon fiber cathode was formed according to the invention before use in the field in such a way that in a more concentrated electrolyte solution a very thin layer of heavy metals or heavy metal nuclei, preferably copper, nickel or zinc, be deposited. Particularly efficient cathode structures are created when the cathodes are like this long polarized until about 0.1 monolayer of metal based on the true surface of the Carbon mat is deposited.

Für eine kontinuierliche Führung des elektrochemischen Abscheideverfahrens ist es notwendig, den anodisch erzeugten aktiven Sauerstoff entweder abzuführen oder bevorzugt mit organischen Stoffen belastete sauerstoffzehrende Abwässer synchron zum kathodischen Prozeß zu behandeln und das im Anodenraum verbrauchte Wasser zu ersetzen. Das kann wie in Fig. 4 dargestellt, durch einen lösbar mit dem eigentlichen Elektrolysekörper verbundenen Elektrolysekörperadapter, erfolgen.For continuous control of the electrochemical deposition process, it is necessary to either remove the anodically generated active oxygen or, preferably, to treat oxygen-consuming wastewater contaminated with organic substances in synchronism with the cathodic process and to replace the water consumed in the anode compartment. This can be done, as shown in FIG. 4, by an electrolysis body adapter detachably connected to the actual electrolysis body.

Der erfindungsgemäße Elektrolysekörper mit der dreidimensionalen Kotode wird so betrieben, daß natürliches belastetes Wasser oder Abwasser mit einem Überdruck von 5 bis 500 kPa, vorzugsweise von 10-300 kPa, in den Innenbereich des Elektrolysekörpers einströmt und hier beginnend kathodisch polarisiert wird. Beim Passieren der dreidimensionalen Kohlenstoffmatten-Kathode wird die giftige Schwermetallionenkomponente annähernd vollständig kathodisch abgeschieden. Reste werden durch den parallel entstehenden nascierenden Wasserstoff zementiert und im Kathodenfasergeflecht festgehalten.The electrolysis body according to the invention with the three-dimensional cotode is operated in such a way that natural polluted water or waste water with an overpressure of 5 to 500 kPa, preferably of 10-300 kPa, flows into the interior of the electrolysis body and begins cathodically here is polarized. When it passes through the three-dimensional carbon mat cathode, it becomes toxic Heavy metal ion component deposited almost completely cathodically. Leftovers are by the cemented nascent hydrogen produced in parallel and held in the cathode fiber braid.

Erfindungsgemäß wird für diesen Prozeß eine Stromdichte von 0,05-100 A dm-2, vorzugsweise von 0,05 bis 10 A dm-2 Kathodenfläche gewählt, die mittels bekannter elektrischer und elektronischer Schaltungen galvanostatisch über isolierte Elektrodenzuführungen auf die Elektroden des Elektrolyse­ körpers geschaltet werden. Je nach Gehalt an zu entfernenden Schwermetallionen, der im mg- bis g-Bereich pro Liter natürliches Wasser oder Abwasser liegen kann und der Konzentration an natürlich gelösten Elektrolytbestandteilen und zugeführten im Falle von Abwässern liegt dann an dem erfindungsgemäßen Zellkörper eine Spannungsdifferenz von 2-100 V, üblicherweise von 2-10 V an, im Kathodenbereich von ca. -2 V. Dieses Potential ist gemäß der elektrochemischen Spannungsreihe der Elemente völlig ausreichend, um alle in Betracht kommenden giftigen Schwermetallionen entladen zu können.According to the invention, a current density of 0.05-100 A dm -2 , preferably from 0.05 to 10 A dm -2 cathode surface is selected for this process, which is galvanostatically connected to the electrodes of the electrolysis body by means of known electrical and electronic circuits via insulated electrode feeds become. Depending on the content of heavy metal ions to be removed, which can be in the mg to g range per liter of natural water or waste water and the concentration of naturally dissolved electrolyte components and added in the case of waste water, there is a voltage difference of 2-100 V on the cell body according to the invention , usually from 2-10 V, in the cathode range of approx. -2 V. This potential is completely sufficient according to the electrochemical voltage series of the elements to be able to discharge all toxic heavy metal ions under consideration.

So werden beispielsweise mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenkörper beim Einsatz einer schwach angesäuerten kupferhaltigen Lösung und den Parametern: Stromdichte 1 A dm-2, Elektrodenwider­ stand 3,8 Ω, Spannung 4,5 V, Durchflußgeschwindigkeit ∇ = 13 dm³ h-1 eine Konzentrationsabreicherung von 350 mg dm-3 Cu2+ auf 0,31 mg dm-3 Cu2+ und in einem zweiten Versuch eine Abreicherung von 50 mg dm-3 Cu2+ auf 0,03 mg dm-3 Cu2+ im Laborversuch erreicht. Es hat sich aufgrund der Versuche bewährt, eine Dicke der dreidimensionalen Kohlenstoffmatten-Kathode im Bereich von 5-50 mm, vorzugsweise von 5-20 mm, zu wählen. Der gesamte Aufbau des Elektrolysekörpers und sein elektrisch und hydrodynamisches Betreiben ist außerordentlich einfach und daher sehr leicht in vorhandene Wasser- und Abwassersysteme zu integrieren, wie Fig. 5 zeigt. For example, with an electrode body according to the invention when using a weakly acidified copper-containing solution and the parameters: current density 1 A dm -2 , electrode resistance stood 3.8 Ω, voltage 4.5 V, flow rate ∇ = 13 dm³ h -1, a concentration decrease of 350 mg dm -3 Cu 2+ to 0.31 mg dm -3 Cu 2+ and in a second experiment depletion from 50 mg dm -3 Cu 2+ to 0.03 mg dm -3 Cu 2+ in the laboratory test. It has proven itself based on the tests to choose a thickness of the three-dimensional carbon mat cathode in the range of 5-50 mm, preferably 5-20 mm. The entire structure of the electrolysis body and its electrical and hydrodynamic operation is extremely simple and therefore very easy to integrate into existing water and waste water systems, as shown in FIG. 5.

Die Durchflußrate kann dabei leicht durch Variation der Druckdifferenz zwischen den beiden Anoden- und Teilräumen bewerksteiligt werden. Durch Parallel- bzw. Reihenschaltung des erfindungsgemäßen Elektro­ lysekörpers lassen sich Reinigungskapazität und -effizienz in weiten Bereichen variieren. Die Wirksamkeit des Elektrolysekörpers kann durch bekannte Metall-Metallionen-Sensoren detektiert und angezeigt werden.The flow rate can easily be varied by varying the pressure difference between the two anodes Partial spaces are accomplished. By connecting the electric according to the invention in parallel or in series cleaning capacity and efficiency can be varied in a wide range. The effectiveness of the electrolysis body can be detected by known metal-metal ion sensors and are displayed.

Im Falle der Erschöpfung der Zellkapazität des Elektrolysekörpers durch Zuwachsen der Kohlenstoff­ matten-Kathode infolge vor allem dendritischer Metallabscheidung bzw. anders gearteter Zusetzungserscheinungen, die sich spätestens durch einen stärkeren Druckabfall über die dreidimensionale Kohlenstoffaser-Kathode bemerkbar macht, kann eine Regenerierung des Zellkörpers automatisch einfach dadurch geschehen, daß die Polung der Zelle gewechselt wird, nachdem der ursprungliche Anolyt durch einen leitfähigeren ersetzt wurde. Dieser Prozeß wird so lange geführt, bis ca. 90-95% der Metall­ komponenten auf der Kathode in Lösung gebracht wurden.In the event of exhaustion of the cell capacity of the electrolysis body due to the increase in carbon matt cathode mainly due to dendritic metal deposition or other type Signs of clogging, which can be seen at the latest through a greater pressure drop across the three-dimensional Carbon fiber cathode makes a regeneration of the cell body automatically easy by changing the polarity of the cell after the original anolyte has passed through a more conductive one has been replaced. This process continues until about 90-95% of the metal Components were brought into solution on the cathode.

Die gesammelte hochkonzentrierte metallhaltige Lösung kann dann auf die Schwermetalle aufgearbeitet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Elektrolysekörper und dem damit verknüpften Verfahren zur Behandlung von Wässern und Abwässern ist es möglich, in vielen Bereichen der Umwelttechnik und -sanierung, bei Recyclingprozessen und der Gewinnung von nicht kontaminierten Stoffen wie Trinkwasser kostengünstige leicht handhabbare und wenig arbeitsaufwendige Systeme (Fig. 5) zu erstellen, die in der Lage sind, hochgiftige und andere Schwermetallkomponenten abzureichern bzw. vollständig zu entfernen.The collected highly concentrated metal-containing solution can then be worked up on the heavy metals. With the electrolysis body according to the invention and the associated process for the treatment of water and waste water, it is possible in many areas of environmental technology and remediation, in recycling processes and in the extraction of uncontaminated substances such as drinking water, inexpensive, easy-to-use and less labor-intensive systems ( Fig. 5 ) that are capable of depleting or completely removing highly toxic and other heavy metal components.

Der erfindungsgemäße Elektrolysekörper und das Verfahren zur Behandlung von Wässern und Abwässern soll anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. In einem in Fig. 1a beschriebenen Elektrolysekörper von 15 cm Durchmesser und 50 cm Länge, versehen mit zwei 25 cm starken Anschlüssen, wird schwermetallionenbelastetes Abwasser mit einer Gesamtkonzen­ tration an Cu2+, Cd2+ und Pb2+ von 45 mg dm-3 und mit einem Gesamtelektrolytgehalt von 0,001 eq·dm-3 durch den Kathodenraum geleitet und mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 60 dm-3 h-1 galvanisch elektrolysiert. Es wird ein Strom von 1 A dm-2 eingehalten, wobei sich eine Spannung zwischen Anode (2) und Kathode (1) von 18,7-19,5 V einstellt. Als Anode (2) dient ein zylinderförmiger Titanium- Streckmetallkörper, der mit einer dünnen TiO₂/RuO₂-Schicht im Masseverhältnis 60 : 40 belegt ist. In 3 mm Abstand ist das auf einer formgebenden Keramikhalterung befindliche Ionenaustauschermembran- Diaphragma (3) angeordnet. Die dreidimensionale Kohlenstoffasermattenelektrode (1), siehe auch Fig. 2, (dabei bedeuten: 8 die Kohlenstoffaser Matte, 9 den hochleitfähigen vergüteten Metalldraht bzw. das band, 10 den Keramikkörper und 11 den Stromanschluß der Kathode), die mit einem Druck von 50 kPa in zwei Keramikhalterungen eingepreßt wurde, (Fig. 3, 4. vorbelegte Kathode, 7: Kathode nach 50 h Betrieb, 6 Kathode nach 200 h Betrieb) ist so gewählt, daß ihr Abstand zum Diaphragma in der konstruktiven Anordnung, wie in Fig. 1a dargestellt, an der Eintrittsöffnung 8 mm beträgt und am Ende des Elektrolysekörpers auf 16 mm ansteigt. Der Wasserdruck beträgt an der Eintrittsöffnung 210 kPa, der Druckabfall an der Austrittsöffnung 25 kPa. Es erfolgt eine Abreicherung des Schwermetallionenspektrums auf eine Gesamtkonzentration von 6 µg dm-3. Eine Umwälzpumpe (5) bewegt den Anolyten.The electrolysis body according to the invention and the method for treating water and waste water will be explained using an exemplary embodiment. In an electrolysis body described in Fig. 1a of 15 cm in diameter and 50 cm in length, provided with two 25 cm strong connections, heavy metal ion-contaminated wastewater with a total concentration of Cu 2+ , Cd 2+ and Pb 2+ of 45 mg dm -3 and passed through the cathode compartment with a total electrolyte content of 0.001 eq. dm -3 and electrolytically electrolyzed at a flow rate of 60 dm -3 h -1 . A current of 1 A dm -2 is maintained, with a voltage between the anode ( 2 ) and cathode ( 1 ) of 18.7-19.5 V. A cylindrical titanium expanded metal body, which is coated with a thin TiO₂ / RuO₂ layer in a mass ratio of 60:40, serves as the anode ( 2 ). The ion exchange membrane diaphragm ( 3 ), which is located on a shaping ceramic holder, is arranged at a distance of 3 mm. The three-dimensional carbon fiber mat electrode ( 1 ), see also Fig. 2, (mean: 8 the carbon fiber mat, 9 the highly conductive coated metal wire or the band, 10 the ceramic body and 11 the power connection of the cathode), which with a pressure of 50 kPa was pressed into two ceramic holders ( Fig. 3, 4th pre-assigned cathode, 7 : cathode after 50 h operation, 6 cathode after 200 h operation) is selected so that its distance from the diaphragm in the constructive arrangement, as in Fig. 1a shown, is 8 mm at the inlet opening and increases to 16 mm at the end of the electrolysis body. The water pressure at the inlet opening is 210 kPa, the pressure drop at the outlet opening is 25 kPa. The heavy metal ion spectrum is depleted to a total concentration of 6 µg dm -3 . A circulation pump ( 5 ) moves the anolyte.

Claims (4)

1. Kontinuierlich arbeitender Elektrolysekörper und Verfahren zur elektrochemischen Entfernung von giftigen Schwermetallkomponenten und Komponentenspektren aus natürlichen schwer­ metallbelasteten Wässern und schwermetallbelasteten Abwässern mit vorzugsweise geringer Gesamtelektrolytkonzentration nach dem geteilten Zellprinzip mit einer Ionen­ austauschermembran als Diaphragma und separatem Anolytkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gesamtabstand zwischen Anode und Kathode zwischen 10 und 70 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm, bewegt, und daß die Kathode als dreidimensionale Elektrode aus vorbelegten Kohlenstoffasermatten in bevorzugt konisch zulaufender zylinderförmiger aber auch schräg angestellter planarer Konfiguration ausgeprägt ist, wobei sich der Abstand zwischen Diaphragma und äußerer Oberfläche der dreidimensionalen Kathode an der Eintrittsöffnung der zu elektrolysierenden Wässer und Abwässer im Bereich zwischen 5 und 20 mm und am Ende des Zellkörpers zwischen 10 und 50 mm bewegt und dabei ein Steigerungsmaß des hohlförmigen Kathodenkörpers bzw. der planaren Kathodenmatte von 1 : 20 bis 1 : 100, vorzugsweise von 1 : 20 bis 1 : 50, eingehalten wird, und daß die Strömungsgeschwindigkeit der zu elektrolysierenden Wasser so gewählt wird, daß eine Abscheidegeschwindigkeit an zu entfernenden Schwermetall­ komponenten 10-5·eq s-1 dm-2 Kathodenfläche nicht überschreitet, bevorzugt aber im Bereich von 1-5·10-6 eq·s-1 dm-2 Kathodenoberfläche gewählt wird.1. Continuously working electrolysis body and method for the electrochemical removal of toxic heavy metal components and component spectra from natural heavy metal-contaminated waters and heavy metal-contaminated wastewater with preferably low total electrolyte concentration according to the divided cell principle with an ion exchange membrane as a diaphragm and separate anolyte circuit, characterized in that an between themselves and cathode between 10 and 70 mm, preferably between 10 and 30 mm, and that the cathode is formed as a three-dimensional electrode made of pre-assigned carbon fiber mats in a preferably tapered cylindrical but also inclined planar configuration, with the distance between the diaphragm and the outer surface the three-dimensional cathode at the inlet opening of the water and waste water to be electrolyzed in the range between 5 and 20 mm and at the end of the cell body It moves between 10 and 50 mm while maintaining an increase in the hollow cathode body or planar cathode mat of 1:20 to 1: 100, preferably 1:20 to 1:50, and that the flow rate of the water to be electrolyzed is so is chosen that a deposition speed of heavy metal components to be removed does not exceed 10 -5 · eq s -1 dm-2 cathode surface, but is preferably selected in the range of 1-5 · 10 -6 eq · s -1 dm -2 cathode surface. 2. Elektrolysekörper und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodische Schwermetallabscheidung in einem galvanostatischen Elektrolyseregime im Stromdichtebereich von 0,05-100 A dm-2 Kathodenoberfläche, vorzugsweise von 0,05 bis 10 A dm-2, Kathoden­ oberfläche, stattfindet.2. Electrolysis body and method according to claim 1, characterized in that the cathodic heavy metal deposition takes place in a galvanostatic electrolysis regime in the current density range from 0.05-100 A dm -2 cathode surface, preferably from 0.05 to 10 A dm -2 , cathode surface . 3. Elektrolysekörper und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dreidimen­ sionale Kathodenkörper so ausgeprägt wird, daß die Kohlenstoffaser-Matten-Kathode in ihrer Konfiguration durch einen Druck von 100-5000 kPa erzeugt wird und daß eine ungleichmäßig verteilte Porenstruktur von 0,05-1 mm gewählt wird.3. Electrolysis body and method according to claim 1, characterized in that the three dimes sional cathode body is so pronounced that the carbon fiber mat cathode in its Configuration is generated by a pressure of 100-5000 kPa and that an uneven distributed pore structure of 0.05-1 mm is selected. 4. Elektrolysekörper und Verfahren gemäß Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die voll­ ständig ausgeformte, dreidimensionale Kohlenstoffaser-Matten-Kathode vor ihrem Einsatz kathodisch mit einer schwermetallhaltigen, bevorzugt einer kupfer-, nickel-, zink- oder bleihaltigen Lösung oder einer Lösung aus einem Gemisch der Schwermetallkomponenten solange polarisiert wird, bis sich eine Menge an einer Schwermetallkomponente oder an Schwermetallkomponenten abgeschieden hat, die einer Oberflächenbelegung von 0,1 bis 1 Monolage realer Oberfläche, bevorzugt 0,1 bis 0,5 Monolage, entspricht.4. Electrolysis body and method according to claim 1 and 3, characterized in that the full constantly shaped, three-dimensional carbon fiber mat cathode before use cathodic with one containing heavy metals, preferably one containing copper, nickel, zinc or lead Solution or a solution from a mixture of the heavy metal components as long as polarized until there is a lot of a heavy metal component or heavy metal components which has a surface coverage of 0.1 to 1 monolayer of real surface, preferably 0.1 to 0.5 monolayer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2502884A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Regenerable filter unit for removing metal, regenerable filter system including same, and method of operating regenerable filter system
CN110526349A (en) * 2018-05-24 2019-12-03 华东理工大学 A kind of electricity auxiliary membrane separating method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2502884A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Regenerable filter unit for removing metal, regenerable filter system including same, and method of operating regenerable filter system
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