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venanren und Vorrichtung zur Reinigung bzw. Regenerierung chromsaurer Elektrolyte
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung bzw. Regenerierung chromsaurer Elektrolyte, die in der galvanischen Industrie verwendet werden.
Die sauren Elektrolyte der galvanischen Industrie (im weiteren nur als Elektrolyte genannt) werden während des Gebrauchs mit verschiedenen Stoffen organischen und anorganischen Ursprungs verunreinigt.
Aus diesem Grunde muss man die Elektrolyte oft erneuern, welche Massnahme zeitraubend und kostspielig ist und in jedem Fall eine Unterbrechung des kontinuierlichen Galvanisierprozesses mit sich bringt.
Zahlreiche Versuche wurden ausgeführt, um die verschiedenen Elektrolytverunreinigungen weitgehend zu entfernen, oder aber die Elektrolyte zu regenerieren, diese Versuche blieben jedoch erfolglos.
Die bekannten Verfahren der Elektrolytreinigung und deren Vorrichtungen - abgesehen von ihrem verschiedenartigen Aufbau - sind gleichartig von jenem Standpunkt aus, dass sie ausser festen Filterschichten Adsorbentien enthalten. Diese Filtereinrichtungen haben sich jedoch lediglich bei solchen Elektrolyten bewährt, aus welchen schwebende bzw. gelöste Verunreinigungen durch Adsorption leicht entfernt werden können, sie sind jedoch z. B. für Chromelektrolyte ungeeignet.
Die in den Elektrolyten enthaltenen schwebenden festen Verunreinigungen können mittels Durchleiten einer zweckentsprechenden Filterschicht (wie Kunststoff, poröse Keramik usw. ) entfernt werden. Die in den Elektrolyten enthaltenen gelösten organischen Verunreinigungen werden normalerweise mittels Adsorptionskohle enthaltenden Filtereinrichtungen entfernt.
Ausser den erwähnten Verunreinigungen sind in den Elektrolyten auch Fremdmetallverunreinigungen in gelöstem Zustand vorhanden. Diese sind anorganischen Ursprungs und gelangen hauptsächlich durch Auflösung des Galvanisiergutes oder der Gestelle in die Elektrolyte. Im Falle von Chromelektrolyten reichern sich z. B. während der Galvanisierung Fe-, Cu-, Zn- und Mn-Ionen in dem Elektrolyt an. Wenn deren Konzentration eine Grenze von 15 bis 30 g/l überschreitet, dann sind die Elektrolyte für die Glanzoder Hartverchromung weiterhin ungeeignet, so dass entweder die Entfernung der Verunreinigungen oder der Austausch der Elektrolyte (Neuansatz) notwendig wird.
Es wurde versucht, die in Chromelektrolyten enthaltenen gelösten Fremdmetallverunreinigungen mittels Absetzen, mehrfachem Durchleiten über Filterschichten oder mittels Ausfällen der Metall-Ionen durch Zugabe von besonderen Chemikalien, d. h. auf chemischem Wege, sowie auch auf elektrochemischem Wege zu entfernen. Diese Methoden wurden jedoch in industriellem Massstab nicht verwendet, da sie mit einem unverhältnismässig hohen Kostenaufwand behaftet und ausserdem auch technologisch kompliziert sind.
Ein besonders schwieriges Problem stellt die Reinigung und Regenerierung von Chromelektrolyten dar. Die in der Galvanotechnik üblichen Reinigungseinrichtungen können wegen des aggressiven Charakters der Chromsäure nicht verwendet werden, weil erfahrungsgemäss die in den Filtereinrichtungen eingesetzten Filtermedien binnen kurzer Zeit unbrauchbar werden. Die mehrstufige Filtrierung, z.
B. mittels hintereinandergeschalteten mehreren Vorrichtungen, wie auch die Filtrierung dieser Elektrolyte in
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in den inneren Raum --6--, dann durch die in der Scheibe --8-- befindliche zentrale Bohrung in den Deckelraum-9-- und wird durch die an der Seite der Scheibe --8-- befindliche Öffnung sowie den
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Die durch den Stutzen --11-- eintretende Elektrolytlösung fliesst durch das Rohr --12-- und den Einlaufstutzen --13-- in den im Behälter --14-- befindlichen unteren Raum-15-. Im unteren Raum --15-- ist ein Sieb-16-- sowie ein spiralförmiges Leitblech --17-- in waagrechter Lage angebracht.
Die zu reinigende Elektrolytlösung erhält durch das Leitblech eine Umfangsbeschleunigung, wodurch ein inniger Kontakt zwischen dem im Raum --18-- eingefüllten Reinigungsmedium und dem Elektrolyt gewährleistet wird, indem die Kunstharzkörner sich im turbulenten Strom mit der Elektrolytlösung mischen. Die gereinigte Elektrolytlösung fliesst dann durch das in der zentralen Bohrung der Scheibe--19-- befestigte Nachfilter in den Deckelraum --20-- und von dort durch die Seitenöffnung der Scheibers denKanal--21-- und den Stutzen --22-- ins Freie (Schlauchanschluss).
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch zur Reinigung aller übrigen in der Galvanotechnik ge- bräuchlichen Elektrolyte, zur Reinigung von Abwässern und chemischen Lösungen auch in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass die Filtermedien rasch ausgetauscht und regeneriert werden können.
Bei der Ausarbeitung der Erfindung stellte besonders die Entfernung der in galvanischen Elektrolytlösungen in gelöstem Zustand vorhandenen anorganischen Verunreinigungen ein schwieriges Problem dar. Der Reinigungsprozess war umso mehr schwieriger, als die galvanischen Elektrolyte eine bedeutende Säurekonzentration aufweisen. Daher können die üblichen Filtrier- und Reinigungsanlagen nicht eingesetzt werden. Die anorganischen Verunreinigungen, die in gelöstem Zustand vorhanden sind, können ausserdem durch Adsorption nicht entfernt werden. Ein chemisches oder elektrochemisches Verfahren zur Reinigung dieser Elektrolyte auf wirtschaftliche Weise konnte früher nicht ausgearbeitet werden.
Die adsorptive Bindung der Fremdmetall-Ionen z. B. mittels Kunstharzen, konnte auf Grund theoretischer Erwägungen infolge der Säurekonzentration und der oxydativen Wirkung der galvanischen Chromelektrolytlösungen nicht in Betracht gezogen werden, da einerseits die Ionenaustauscherharze im allgemeinen bei niedriger Säurekonzentration, d. h. unter milderen Reaktionsbedingungen, in der Praxis verwendet werden, anderseits weil man vermuten könnte, dass die eventuell gebundenen Fremdmetall-Ionen im Laufe des Reinigungsprozesses wieder eluiert werden.
Es kann daher ausgesprochen als überraschend bezeichnet werden, dass im Falle einer erhöhten Säurekonzentration ohne Beschädigung der Ionenaustauscherharze, die in den Elektrolytlösungen in gelöstem Zustand vorhandenen störenden Metallverunreinigungen auf dem Kunstharz gebunden werden können und gleichzeitig der Chromgehalt der zu reinigenden Lösung praktisch unverändert bleibt.
Erfahrungsgemäss können die mit den verunreinigenden Metall-Ionen gesättigten erschöpften Kunstharze durch verdünnte anorganische Säurelösungen eluiert und damit regeneriert werden. Die Regenerierung der Ionenaustauscherharze kann auch bei einem 15 bis 20 Béo Konzentration aufweisenden Chromelektrolyt 2 bis 400mal wiederholt werden, ohne damit rechnen zu müssen, dass die Kapazität der Ionenaustauscherharze niedriger wird. Die mit der Strömungsenergie eingeführten Elektrolytlösungen in Schwebe gehaltenenKunstharzkörner weisen eine erhöhte Aktivität auf, verglichen mit einem Kunstharz, welches im Fixbett verwendet wird.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung sind die folgenden :
1. Gegenüber der bisherigen Praxis müssen die mit Fremdmetall-Ionen verunreinigten Elektrolyte nicht mehr verworfenwerden, sondern können mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung in ursprünglicher Zusammensetzung aufrecht erhalten und vorzugsweise im Kreislauf benutzt werden. Das Ätzen und Verchromen der zu galvanisierenden Gegenstände kann in demselben Behälter ausgeführt werden, dadurch wird der Hartverchromungsvorgang und der Glanzverchromungsvorgang vereinfacht und seine Reproduzierbarkeit verbessert.
2. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist zur Regenerierung saurer Elektrolyte allgemein verwendbar.
3. Das in der erfindungsgemässen Vorrichtung eingesetzte Filtermedium ist 2 bis 400 mal regenerierbar und deshalb ausserordentlich wirtschaftlich.
4. Die Qualität der galvanischen Überzüge, insbesondere der Chromüberzüge, kann durch Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung auf gleichmässiger Qualität gehalten werden, da in den Elektrolyten während des Betriebes sich anreichernde Verunreinigungen fortlaufend entfernt werden kön- nen und dabei wird der Wirkungsgrad der Elektrolyte besser.