-
Verfahren und Zelle zum elektrochemischen Entfernen von Fluoridion
aus einem ionisierenden Medium Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Behandeln
von Flüssigkeiten zwecks Entfernen von Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen aus
diesen Flüssigkeiten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die elektrochemische
Behandlung erschöpfter Behandlungslösungen, Spülwässer, beispielsweise Galvanisierspülungen,
Abwasserströmen und Ablauf- bzw. Reinigungsströmen wie solchen aus Kühltürmen und
der Naßberieselung verunreinigter Gase und dergleichen. Die Erfindung bezieht sich
auch auf den Aufbau elektrolytischer Zellen, in denen als Anoden Aluminium, Aluminiumlegierungen
oder unlösliche Aluminiumverbindungen verwendet werden.
-
Zu bisherigen Methoden des Entfernens von Abfallfluoriden aus flüssigen
bzw. wäßrigen Medien zählten Verfahren des chemischen Ausfällens, des Ionenaustausches,
der Adsorption und des Kontaktes mit Aluminiumoxyd, um die Abfälle in annehmbare
verschiedene Verbindungen umzuwandeln oder um sie zu konzentrieren und sie leichter
verwerfbar zu machen. Die chemischen Verfahren benötigen oft ein Ansäuern, um niedrigen
pII-Wertzu erzielen; einen chemischen Zusatz zur Reaktionsbewirkung wie Ausfällung,
um die Reaktionsprodukte auszufällen; und die Abtrennung des festen Niederschlages
aus der Flüssigkeit. Industrielle Abfälle, welche hohe Fluoridgehalte enthalten,
benötigen eine Zweistufenbehandlung.
-
Die Reihenausfällung entfernt Fluoride bis herunter auf 10 bis 20
mg/l. Eine Weitere Herabsetzung kann erzielt werden bis herunter zu einem Gehalt
von 1 mg/l, wobei man lange'Berührung mit aktiviertem Aluminiumoxyd und dessen Regenerierung
benötigt.
-
Solche Verfahren erfahren höhere Sapitalkosten und höhere Arbeitskosten.
-
Durch Befolgen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man jedoch nunmehr
ohne pH-Einstellung des Einlaufs oder des Ablaufs und ohne chemische Zusätze, sowohl
ionische als auch nicht ionische Verunreinigungen wirksam entfernen, indem man diese
in unlösliche Verbindungen umwandelt. Die unlöslichen Aluminiumverbindungen oder
Komplexe der verunreinigenden Ionen wie Fluoriden, welche mit dem Elektrodenmetall
gebildet werden, sind leicht entfernbar aus dem wäßrigen Medium, in welchem sie
ursprünglich vorhånden waren, was die Reinigung des Mediums erleichtert.
-
Erfindungsgemäß wird verunreinigendes Fluoridion aus einem wäßrigen
Medium industrieller Abflüsse entfernt durch eine elektrochemische Methode, welche
die Bildung einer unlöslichen Aluminiumfluoridverbindung bzw. eines Komplexes der
verunreinigenden Ions beinhaltet, wobei man eine Anode aus Aluminium, Aluminiumlegierung
oder einer unlöslichen Aluminiumverbindung verwendet. Das Fluorid wird in eine unlösliche,
weniger giftige Form umgewandelt. Die Methode ist auf die Entfernung anderer verunreinigender
Ionen, beispielsweise suspendierter Feststoffe, anwendbar. Die Erfindung bezieht
sich auch auf elektrolytische Zellen und Vorrichtungen, welche zur Durchführung
des Verfahrens brauchbar sind.
-
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum elektrochemischen Entfernen
eines verunreinigenden Fluoridions aus einem ionisierenden Medium, wobei das Fluoridion
fähig ist, eine unlösliche Aluminiumverbindung, einen Komplex, oder mit anderen
Stoffen einen gemeinsamen Niederschlag zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man
einen elektrischen Strom zwischen einer Anode, welche eine Oberfläche bzw. eine
Teiloberfläche aus Aluminium, Aluminiumlegierung oder einer unlöslichen Aluminiumverbindung
aufweist, und einer Kathode, durch das ionisierende Medium hindurchgehen läßt, wobei
das ionisierende Medium das zu entfernende Ion enthält, so daß anodisch eine unlösliche
Aluminiumverbindung, -verbindungsart bzw. ein Komplex gebildet wird, während die
kathodische
Reaktion mit dem wäßrigen Medium Wasserstoff entwickelt und Hydroxylion unter Bildung
unlöslicher Produkte erzeugt wird; und daß man diese unlöslichen Stoffe aus dem
wäßrigen Medium entfernt. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die
Verunreinigung, welche anfangs giftig ist, in eine ungiftige bzw. weniger giftige,
unlösliche Form umgewandelt und entfernt.
-
Beispielsweise wird das Fluoridion in unlösliche Komplexe umgewandelt
und als Aluminiumkomplex entfernt, welchen man sich denken kann als ein nicht stöchiometrisches
Gemisch aus Aluminiumhydroxyd und Aluminiumfluorid. Die Erfindung bezieht sich auch
auf Vorrichtungen wie elektrolytische Zeilen, welche Anoden aufweisen, die an ihren
Oberflächen zumindest Teile aus Aluminium, Aluminiumlegierung oder unlöslicher Aluminiumverbindung
besitzen, und welche einen Aufbau haben, der den fortwährenden Strom der zu entgiftenden
wäßrigen Medien durch die Anoden hindurch erleichtert, wobei Blockierungen bzw.
Bedeckungen der Anoden mi F lsoleerenden, unlöslichen Reaktionsprodukten vermieden
werden.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist anwendbar auf die Behandlung verschiedener
Flüssigkeiten, welche mit Aluminium ausfällbare, zusammen ausfällbare oder komplexbildende
Verunreinigungen bzw.
-
Giftstoffe enthalten wie solche Flüssigkeiten, welche sich aus der
industriellen :~:etalloberfläche£#behandlung, der Chromatumwandlungsüberzüge, der
chemischen Industrien ~den Papiermühlenabläufen, den sanitären und städtischen Abwässern,
der Aluminium verarbeitung usw. ergeben. Brackwasser, welche hohen Fluorid gehalt
und andere toxische Ionen aufweisen, können ebenfalls nach dieser Methode behandelt
werden, doch in erster Linie ist diese brauchbar zum Entfernen gefährlicher Ionen
wie Fluoriden.
-
Als Nebenprodukt des Verfahrens können die gefährlichen Bestandteile
oft in brauchbarer Form gewonnen werden. Selbst wenn entschieden ist, daß es unwirtschaftlich
ist, die rückgewonnenen Produkte zu verwenden, möglicherweise wegen des Einschlusses
verschiedener
Verunreinigungen, so sind doch die festen Formen leichter verwerfbar als die verdünnten
Lösungen des anfangs anwesenden Giftstoffes.
-
Der Erfindungsgegenstand in seinen am meisten bevorzugten Ausführungsformen
komplexiert chemisch eine toxische Verunreinigung eines flüssigen Mediums zu einer
weniger toxischen Form, beispielsweise Fluorid in unlösliches Aluminiumfluorid in
ausflockender Form, was zum Entfernen des weniger toxischen Produktes beiträgt und
zwar durch Bilden eines Komplexes mit diesem oder durch anderweitiges physikalisches
oder chemisches Kombinieren mit diesem unter Bildung eines entfernbaren Feststoffes,
eines Gels oder eines ausflockenden Materials nach den folgenden synergistischen
Reaktionen: 1) A1(OH)3 und Al2(F)6 erfordern#einzeln normalerweise einen speziellen
pH-Bereich zum vollständigen Ausfällen, doch in Anwesenheit des Aluminiumkomplexes
von A12<F)6 und A1(OH)3 zeigt sich eine geringere Neigung der pH-Empfindlichkeit;
2) vollständiges gemeinsames Ausfällen erzielt man über einen viel weiteren pH-Bereich
hinweg infolge der synergistischen Wirkungen; 3) vollständiges Ausfällen erzielt
man in kürzerer Verweilzeit.
-
Solche Reaktionen können bewirkt werden, indem man verdünnte Lösungen
der Verunreinigung verwendet und bei angemessenen pH-Werten in der Nähe des Neutralpunktes
behandelt. Bisherige Methoden zielten mehr oder weniger auf das Entfernen suspendierter
Feststoffe bzw. das Erzeugen ausflockender Stoffe unter Verwendung spezifischer
pH-Bereiche ab.
-
Die erfindungsgemäße Reaktion erfordert nicht die Anwesenheit eines
Diaphragmas oder eines anderen Trennmittels zwischen den Anoden-und Kathodenteilen
der elektrolytischen Zelle und wegen der Selbst steuerung des pH-Wertes beim Erfindungsgegenstand
ist in
vielen Fällen ein Einstellen der Leitfähigkeit oder des pH-Wertes
nicht erforderlich.
-
Wenn auch der Erfindungsgegenstand in erster Linie auf das Entfernen
einer toxischen Fluoridverunreinigung aus Abfall- bzw.
-
Behandlungsströmen gerichtet ist, so ist sie doch auch brauchbar zum
Entfernen von Verbindungen, welche Fluor und Phosphat enthalten, wobei die lösliche
Form bei Reduktion entweder einen unlöslichen Feststoff, vorzugsweise unter Komplexbildung
mit Aluminiumhydroxyden bzw. -oxyden, oder ein Gas erzeugt. In Fällen, wo das Gas
ebenfalls giftig ist, muß natürlich stets Vorsorge getroffen werden, das Gas zu
gewinnen oder chemisch in eine ungiftige bzw. verwerfbare Form umzuwandeln.
-
Die verschiedenen Methoden, Vorrichtungen, Arbeitsgänge, Konstruktionen,
Bedingungen, Einzelheiten, Anwendungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den veranschaulichenden Zeichnungen
bevorzugter Ausführungsformen der verwendeten Vorrichtungen zur Durchführung des
Verfahrens.
-
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Entfernen
von Verunreinigungen aus Flüssigkeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren; Fig.
2 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle zum Gebrauch
beim Entfernen von Verunreinigungen aus wäßrigen Lösungen; Fig. 3 ist die Ansicht
eines zentralen vertikalen Schnitts längs Ebene 3-3 von Fig. 2; Fig. 4 ist die Ansicht
eines zentralen vertikalen Schnitts längs Ebene 4-4 von Fig. 2; und Fig. 5 ist die
Ansicht eines horizontalen Schnitts längs Ebene 5-5 von Fig. 3.
-
Die elektrolytische Zelle 11 in Fig. 1 enthält Anoden 13 aus Aluminium,
Aluminiumlegierung oder unlöslicher Aluminiumverbindung, wobei die#Anoden über eine
Anodensammelschiene 17 mit einer Gleichstromquelle 15 verbunden sind. Ferner enthält
die Zelle Kathoden 19, welche über Kathodensammelschiene 23 mit dem negativen Abgang
verbunden sind. In der veranschaulichten Zelle sind die Anoden und Kathoden monopolar
und es ist eine Anzahl von ihnen gezeigt. Jedoch können auch unterschiedliche Anzahlen
an Anoden-Kathoden-Kombinationen verwendet werden und zwar sowohl größere und geringere,
und man kann sowohl bipolare als auch unipolare Anordnungen verwenden.
-
Die Pumpe 25 zieht ein wäßriges flüssiges Medium bzw. Lösung 27 aus
dem Tank 29 oder einer anderen Quelle durch Einlaßleitung 31 hindurch und entleert
die Lösung durch Leitung 33 hindurch in die elektrolytische Zelle 11. Der Strömungsmesser
37 mißt die Strömung der Lösung, welche die zu entfernende Verunreinigung enthält,
so daß die Strömung durch Einstellen der Pumpengeschwindigkeit, des Ventils 78 bzw.
der durch Ventil 67 hindurchgehenden Menge gesteuert werden kann. Die Lösung, welche
nunmehr unlösliches Derivat der Verunreinigung, beispielsweise Aluminiumhydroxyd-Aluminiumfluorid-Komplex
in ausgeflockter, gefällter Form enthält, strömt nun über Leitung 39, Durchgangsventil
41, und Leitung 43 in den Absetztank 45 aus, wo Fällmittel hinzugegeben wird, um
die Ausflockungen zu koagulieren. Das Koagulat 47 wird durch Sedimentieren aus dem
fließenden Lösungsstrom entfernt. Die geklärte Lösung geht nun durch Leitung 49
in den Lagertank 51 oder in ein anderes Reservoir, oder in einigen Fällen durch
eine Ablaßleitung hindurch, welche mit einem Abflußrohr verbunden ist, eine Rückführungsleitung
oder einen anderen geeigneten Strom. Statt Anwendung eines Absetztanks kann es in
einigen Fällen erwünscht sein, kontinuierliche Filtereinrichtungen zu verwenden,
um den unlöslichen Niederschlag aus der behandelten Flüssigkeit zu entfernen.
-
In den Fig. 2 bis 5 weist die elektrolytische Zelle 61 einen becherförmigen
Grundteil 63, einen zylindrischen Mittelabschnitt 65 und einen gebördelten Oberteil
66 auf, wobei alle Teile flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind und als Behälter
für den Elektrolyten und die eingesetzten Elektroden dienen. Der Behälter besteht
hauptsächlich aus Polyvinylchlorid oder chloriertem Polyvinylchlorid, doch können
auch andere Kunststoffe und inerte Baumaterialien verwendet werden. Innerhalb des
zylindrischen Körpers befindet sich ein Halter 71, welcher an mehreren Stellen 73
gerillt ist, um die Elektroden 75 zu tragen. Der Elektrodenhalter 71 besitzt einen
offenen Unterteil mit einem Träger 77, welcher sich darüber erstreckt und die gewinkelten
Elektroden, Anoden 79 und Kathoden 81, haltert. Elektrischer Strom wird zu den Anoden
79 getragen über Leitung 83, Verbindung 85 und Bügel bzw. Schiene 87, während die
Verbindung mit den Kathoden 81 mittels Leitung 91, Verbindung 93 und Schiene 95
erfolgt. Der Einlaß 101 trägt Flüssigkeit in die Zelle und der Auslaß 103 ist für
den Ablauf mit suspendiertem unlöslichen Material vorgesehen. Der obere Flansch
105 ist mit dem Zellenkörper verbunden und dient zur Halterung verschiedener anderer
Zellteile.
-
Wie veranschaulicht, ist die elektrolytische Zelle monopolar mit abwechselnden
Elektroden unterschiedlichen Vorzeichens. Sie kann jedoch in bekannter Weise zu
einer bipolaren Anordnung modifiziert werden.
-
Zusätzlich zum Entfernen der Vorerwähnten toxischen Verunreinigungen
sind die vorliegenden Verfahren und Vorrichtungen in der Lage, andere ionisierbare
fluorhaltige Verbindungen zu behandeln, welche die oben erwähnten begleiten können.
Zu dieser Gruppe zählen Wolframate, Silikate, Fluorsilikate und Phosphate und verschiedene
Formen solcher Stoffe höherer und geringerer Aziditäten und höherer und niedrigerer
Oxydationsstufen, beispielsweise Perborate, Bisulphate, Sesquisilikate usw. Wenn
der Aluminiumoxyd- oder -hydroxydkomplex einer solchen Substanz oder ein
Aluminiumsalz
von dieser weniger löslich ist als die Konzentration der Substanz im zu behandelnden
Medium, so ist die Substanz gewöhnlich durch das Verfahren entfernbar. Selbst in
einigen Fällen, wo solche Stoffe ganz löslich sind, neigen sie dazu, durch die Ausflockungsreaktionsprodukte
adsorbiert zu werden und ihre Konzentrationen werden herabgesetzt.
-
Die aktiven Oberflächen der Anoden bestehen zumindest teilweise aus
einem Material, welches infolge des elektrischen Stromes Aluminium in das wäßrige
Medium abgibt. Es ist nicht wesentlich, daß die aluminiumabgebende Verbindung bzw.
das aluminiumabgebende Material die gesamte Oberfläche der Anode bedecken muß, doch
gewöhnlich macht sie mindestens 50 % und vorzugsweise über 90 % der Anodenoberfläche
aus und in den am meisten bevorzugten Fällen besteht die gesamte Elektrode aus solchem
Material. Gemische aus Aluminium, Aluminiumlegierungen und unlöslichen Aluminiumverbindungen
können verwendet werden. Die Kathoden bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Aluminium,
um ihre Verwendung als Anoden zu erleichtern, wenn es erwünscht ist, den Strom zu
Reinigungszwecken umzukehren, die Lebensdauer der Zelle zu steigern usw., doch können
die Kathoden auch, wie vorstehend erwähnt, aus anderen geeigneten Elektrodenmaterialien
bestehen. Weil die Kathode in bezug auf das Entfernen der verunreinigenden Ionen
aus dem zu behandelnden wäßrigen Medium relativ inert ist, ist die Art des Kathodenmaterials
nicht kritisch, doch sollte es mit der Anode und dem Elektrolyten verträglich sein
und sollte natürlich nicht das Unlöslichmachen der zu entfernenden löslichen Verunreinigung
beeinträchtigen.
-
Die verwendete elektrolytische Zelle kann irgendeinen Aufbau besitzen,
in welchem die Elektroden in irgendeiner geeigneten Ronfiguration angebracht sind
und die Elektroden können entweder monopolar oder bipolar sein. Jedoch sind vertikale
Stapel monopolarer Aluminiumelektroden, in welchen jede Elektrode monolitisch ist,
bevorzugt. Gleichwertige Formen wie Siebe, durchlöcherte gekrümmte Bleche, Gemische
von Sieben und durchlöcherten
Blechen, feste Bleche, Stangen und
Körner können verwendet werden, um die besten Strömungen zu begünstigen. Auch kann
man Elektroden der verschiedenen bereits erwähnten Materialien verwenden und die
Anoden und Kathoden können gleich oder unterschiedlich sein. In einigen Fällen mag
es erwünscht sein, verschiedene Materialien für einzelne Anoden zu verwenden oder
man kann mehrere solcher Materialien in einer Anode oder Kathode anwenden.
-
Die zusammengestellte elektrolytische Zelle mit Elektroden, Gerüst,
Leitern, Rohrleitungen und Abdichtungen ist gewöhnlich so bemessen, daß sie der
besonderen beabsichtigten Anwendung angepaßt ist und Abmessungen, öffnungen und
Aufbauten können in geeigneter Weise variiert werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei verschiedenen Konzentrationen
der anionischen Verunreinigung im ionisierenden Medium angewandt werden. Im allgemeinen
ist der Anteil an solcher Verunreinigung geringer als 1 % im Medium, obgleich bisweilen
so viel wie 15 % anwesend sein können. Normalerweise ist wegen der begrenzenden
Wirkung der Löslichkeiten der Komplexe und anderer unlöslicher Derivate der Verunreinigungen,
die Anfangskonzentration an Verunreinigung nicht geringer als 0,03 Teile je Million.
-
In den meisten Fällen wird sie 1 bis 5000 Teile je Million be-2 tragen.
Der Stromdichtebereich in A/dm2 liegt innerhalb von 0,0054 bis 54, vorzugsweise
-0,11 bis 1,1, und insbesondere von 0,21 bis 0,32 sowohl für bipolare als auch für
unipolare Anordnungen. Die Spannung beträgt gewöhnlich 0,1 bis 50 Volt, vorzugsweise
0,5 bis 20 Volt und insbesondere 5 bis 15 Volt bei unipolarer Anordnung. Der Strom
liegt im Bereich von 0,5 bis 20.000 A, vorzugsweise von 2 bis 1.000 A je Zellenmodul
und insbesondere von 50 bis 5.000 A für unipolare Zellen. Für bipolare Zellen liegt
die Spannung im Bereich von 500 bis 5 000, wenn der Strom 0,5 bis 50 A beträgt.
Für unipolare Konfiguration ist der Strom hoch und die Spannung gering, wohingegen
für biplare Zellen gewöhnlich das Umgekehrte zutrifft.
-
Der pH-Wert wird innerhalb des Bereiches von etwa 4 bis 11, vorzugsweise
im Bereich von 6 bis 10 gehalten. Der pH-Wert sollte so sein, daß das unlösliche
Derivat oder die Komplexform der Verunreinigung eine so hinreichend niedrige Löslichkeit
besitzt, daß die Behandlung die Konzentration im wäßrigen Medium herabsetzt, wobei
eine solche Herabsetzung gewöhnlich auf weniger als die Hälfte der anfangs anwesenden
Menge erfolgt. Normalerweise erniedrigt sich die Konzentration auf weniger als 5
Teile je Million und vorzugsweise auf weniger als 1 Teil je Million, wobei Herabsetzungen
auf weniger als 0,1 Teile je Million, 0,01 Teile je Million und sogar auf 0,000
Teile je Million nicht ungewöhnlich sind. Natürlich können sowohl der pH-Wert als
auch die elektrischen Bedingungen gewöhnlich eingestellt bzw. gesteuert werden,
um die erwünschteste Entfernung an Verunreinigung zu bewirken, wobei solche Einstellungen
von der Art der Verunreinigungen abhängig sind. Die Temperatur der zu behandelnden
Verunreinigten 0 Lösungen liegt normalerweise im Bereich von 10 bis 50 C, vorzugsweise
bei etwa 15 bis 300C, und ist oft anfangs Umgebungstemperatur, welche sich durch
die elektrolytische Reaktion etwa 0 2 bis 20 C über Umgebungstemperatur steigert.
-
Die Verweilzeit des zu behandelnden verunreinigten Mediums in den
verschiedenen Vorrichtungen kann stark variieren, wobei sie so gering wie 0,001
Minuten bis so lang wie eine Stunde sein kann, doch werden normalerweise mindestens
5 Sekunden oder 0,1 Minuten benötigt. Die Verweilzeit wird bestimmt durch die Elektrizitätsmenge,wobei
6 Coulomb die theoretische Menge ist, von der gefunden wurde, daß sie etwa die Ladung
ist, die benötigt wird, um ein Milligramm Fluoridion in Aluminiumfluorid umzuwandeln.
Beim Anwenden kontinuierlicher Verfahren und elektrolytischer Zellen mit einem einzigen
Durchgang wurde gefunden, daß ein ueberschuß von 50 bis 200 % an Elektrizität oft
benötigt wird, wobei dieser Überschuß im allgemeinen etwa 100 % beträgt. Nachdem
sich die unlösliche Verbindung bzw. der Aluminiumkomplex der Verunreinigung gebildet
hat, kann dieser durch herkömmliche Maßnahmen abfiltriert werden oder ersetzt sich
in der Ablaufflüssigkeit ab.
-
Um die Abtrennung des unlöslichen Komplexes aus der Flüssigkeit beschleunigen
zu helfen und um das Entfernen anderer unlöslicher Stoffe zu unterstützen, nachdem
die behandelte Flüssigkeit aus der elektrochemischen Zelle entfernt ist, kann diese
weiterhin mit einem geeigneten Polyelektrolyten bzw. einem geeigneten Koaguliermittel
behandelt werden. Zu den brauchbarsten solcher Substanzen zählen die polyfunktionellen
Polyelektrolyte und von diesen am meisten bevorzugt sind die wasserlöslichen Polymere
der USA-Patentanmeldung 304 221 mit dem Titel mater Soluble Polyfunctionalized Polymers
of Alpha, Beta-Unsaturated Active Hydrogen-Containing Monomers", wobei die Beschreibung
dieser Anmeldung als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung zu betrachten ist.
-
Die Behandlung mit Polyelektrolyt oder anderem Koaguliermittel oder
Ausflockmittel wird vorzugsweise bewirkt vor einer Abtrennung des Ausflockungsmittels
oder anderer unlöslicher Stoffe aus dem Ablauf aus der Behandlungszelle oder danach.
Eine solche Behandlung kann wiederholt werden, jedoch ist gewöhnlich eine Behandlung
ausreichend. Der behandelte und abgetrennte Ablauf kann zur Behandlung zu einer
anderen oder der gleichen elektrochemischen Zelle zurückgeführt werden oder er kann
für nachfolgende Behandlungen kaskadenweise zu anderen solchen Zellen geführt werden.
In einem solchen Falle kann man eine Polyelektrolytbehandlung oder eine gleichwertige
Behandlung anwenden, um das Entfernen der unlöslichen Stoffe zu unterstützen, jedoch
gewöhnlich bewirkt man die Behandlung nur nach der Endbehandlung oder nach der Anfangs-
und Endbehandlung.
-
Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der
Erfindung, ohne über deren Rahmen etwas auszusagen. Wenn nichts anderes angegeben
ist, beziehen sich alle Teilangaben auf das Gewicht und alle Temperaturangaben auf
OC. Die gegebenen Beispiele beziehen sich meistens auf das Entfernen geringer Konzentrationen
an Fluorid in Form komplexierten Fluoridions aus Abfallwässern, weil dies ein wichtiges
und schwieriges Problem
ist, welches erfindungsgemäß gelöst worden
ist. Nichtsdestoweniger liegt es auf der Hand, daß viele andere Verunreinigungen
nach den gleichen oder leicht modifizierten Methoden ebenfalls entfernbar sind.
-
Beispiel 1 In eine Vorrichtung des Typs, wie er in den Fig. 2 bis
3 veranschaulicht ist, wobei die Vorrichtung ein Volumen von 76 Litern besitzt und
mit Vielfach-Aluminiumanoden und Kathoden und Abstandhaltern aus Polyvinylchlorid
einer Dicke von 0,76 mm ausgerüstet ist, bringt man eine wäßrige Lösung mit einem
Fluoridionengehalt, welcher 25 Teilen je Million Natriumfluorid entspricht.
-
Der Strom dieser Lösung wird auf einer Geschwindigkeit von 19 Litern
je Minute gehalten. Der pH-Wert der eintretenden Lösung beträgt 4,5 und die Reaktion
wird ausgeführt ohne Bewerkstelligung von pH-Einstellungen durch Zusatz von Säure,
Base oder Puffer, allein durch die Erzeugung von Hydroxylionen an der Kathode. Man
legt eine Gleichspannung von 10 Volt an und der fließende Strom beträgt 50 A. Die
Stromdichte beträgt 0,21 2 bis 1,1 A/dm2 und wird vorzugsweise bei 0,27 A/dm2 gehalten.
Die elektrochemische Reaktion für das Arbeiten in diesem Beispiel benötigt 6 bis
12 Coulomb, um 1 mg Natriumfluorid zu reduzieren.
-
Für Oxydationen oder Reduktionen anderer Substanzen werden proportionale
Elektrizitätsmengen gemäß dem Faraday'schen Gesetz gebraucht. Die Reaktion überwacht
man durch periodisches Abziehen von Proben des wäßrigen Mediums und durch Analysen,
wobei man sowohl genormte fotoelektrische Mittel als auch spezifische Ionelektroden
anwendet.
-
Bei der Analyse findet man, daß der Fluoridgehalt auf 0,001 Teile
je Million herabgesetzt worden ist. Wegen der ausgezeichneten Herabsetzung des Fluoridgehaltes
wird das flüssige Medium weder kaskadenweise zu anderen Zellen geleitet noch zurückgeführt.
-
Stattdessen ist das flüssige Medium direkt in Abfall ströme
entleerbar.
Wenn der Versuch unter Anwendung einer verunreinigten Spülflüssigkeit wiederholt
wird, welche aus der Galvanisierung von Metallen stammt, so erzielt man ähnliche
ausgezeichnete Ergebnisse. Im folgenden ist ein Vergleich der Anfangs- und Endkonzentrationen
der Komponenten einer solchen Spülflüssigkeit gegeben: Anfangskonzentration Endkonzentration
(Teile je Mill.) (Teile je Mill.) Natriumfluorid 25 0,001 Eisen 0,4 0,001 S04 120
SiF4 + SiF6 15 0,01 pH-Wert 4,5 6,8 Tabelle 1 zeigt einen Vergleich zwischen nicht
verbrauchbaren Elektroden wie Kohlenstoff-und verbrauchbaren Elektroden wie Aluminium
hinsichtlich ihrer Wirkung auf Fluoridion. Der Vorteil des Verwendens der verbrauchbaren
Aluminiumelektrode ist offensichtlich.
-
Auswirkung des Elektrodenmaterials auf Fluoridion Elektroden- Fluoridionenkonzentration
material Spannung Strom Zeit vorher nachher Kohle 5 V 0,05 A 1,6 Std. 50,5 T.je#Mill.5O,l
T.je M.
-
Kohle 15 V 0,15 A 1,6 Std. 60,2 T.je Mill.59,1 T.je M.
-
Aluminium 5 V 0,13 A 0,5 Std. 55,2 T.je Mill. 0,2 T.je M.
-
Aus vorstehendem ergibt sich der technische Fortschritt des Erfindungsgegenstandes.
-
Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise wiedergegebenen
Ausführungsformen allein abgestellt. Im Rahmen der Erfindung sind dem Fachmann mannigfaltige
Abweichungen und änderungen ohne weiteres gegeben.
-
- Patentansprüche -