EP1284309A1 - Komponenten und Verfahren zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
- C23C22/62—Treatment of iron or alloys based thereon
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/86—Regeneration of coating baths
Definitions
- the invention relates to a solid mixture of sodium hydroxide and oxidizing agent (starter component) and a liquid aqueous Mixture of sodium hydroxide and oxidizing agent (regeneration component) for the production and regeneration of a burnishing bath as well as appropriate procedures and a corresponding Use of the components.
- a typical salt mixture (burnishing salt) used to make a burnishing bath contains 75% by weight of NaOH, 20% by weight of NaNO 2 and auxiliaries. Usually, for the preparation of a burnishing bath, one part by weight of water is initially charged, and then one part by weight of burnishing salt is added. The boiling point of a burnishing bath is about 138 ° C.
- DE-A1-30 11 150 describes the addition of water at boiling point elevation due to evaporation of water from the burnishing bath and increasing the heating power when the bath temperature - for example because of the addition of water - drops.
- the DE-A1-20 52 603 discloses an automatically operating temperature and Concentration controller for controlling the bath temperature and Compliance with the boiling point of a burnishing bath during the burnishing process.
- the blacking (stratification) leads to consumption of bronzing salt. Furthermore, it is done by the browned Items a discharge of bronzing solution in the downstream Rinse (the downstream rinsing baths), which is why some time the burnishing bath level - at constant boiling temperature of the Brünier bath - sinks. Even if Brünierbadschlamm is removed, inevitably always a part of the Brünier bath with removed. When operating a burnishing bath is therefore in manually added bronzing salt at regular intervals.
- the invention therefore an object of the invention Overcome disadvantages and the production and regeneration to simplify a burnishing bath, in particular the production and the regeneration of a burnishing bath to a less hazardous to health Way to enable.
- a particularly preferred initiator component based on the weight of sodium hydroxide and oxidizer together, 97 to 98 wt .-% sodium hydroxide and 2 to 3 wt .-% oxidizing agent.
- a particularly preferred regeneration component contains, based on the weight of sodium hydroxide and oxidizing agent together, 55 to 65% by weight of sodium hydroxide and 45 to 35% by weight Oxidant.
- the oxidizing agent of the invention is selected from alkali nitrite, Alkali nitrate, alkali chlorate, alkali perchlorate and mixtures the same, with the potassium and sodium salts being preferred are, more preferably sodium salts, especially sodium nitrite and Sodium nitrate.
- the starter component according to the invention and the inventive Regeneration component contained, independently, one or several excipients selected from sulfates, chlorides, Phosphates, dichromates, permanganates, peroxides and organic Nitro compounds such as trinitrophenol or trinitrotoluene.
- the excipients include agents as spray protection and to inhibit foaming. These are for example Fats, oils, fatty alcohols, ionic and nonionic surfactants such as polyethylene glycol ethers and polypropylene glycol ethers, preferably end-capped alkyl polyethylene glycol ethers and anionic aliphatic and aromatic sulfates and sulfonates.
- An improvement of the coatings may possibly also by addition of cyanides, transition or heavy metal oxides, Urea or urea compounds or tannic acid or tannic acid compounds be achieved.
- the starter component preferably contains, based on her Total weight, less than 30% by weight of excipient (s), more preferably is not one of the auxiliaries with more than 15% by weight, in particular 10% by weight present.
- the regeneration component preferably also contains one or more of the auxiliaries mentioned for the starter component.
- the regeneration component then preferably contains based on their total weight less water, less than 30 wt .-% of excipient (s), wherein more preferably none of Auxiliaries with more than 15 wt .-%, in particular 10 wt.% Exist is.
- the concentration is of NaOH in the regeneration component, based on the Total weight of the mixture, below 40 wt .-%, more preferably below 36 wt .-%, in particular less than 30 wt .-% or even less 25% by weight.
- the regeneration component according to the invention is preferably as a non-settling solution, especially even as a clear solution or emulsion / dispersion in front.
- the regeneration component is after her Production of small quantities of undissolved substances filtered by filtration (e.g., contaminants resulting from filtration) NaOH of technical purity).
- the Regeneration component based on the total weight of Mixture, more than 40% by weight, more preferably more than 50% by weight, in particular 55 to 80 wt .-% water.
- a regeneration component based on their total weight, 60 to 70 wt .-% water contains, e.g. 65 wt.%, According to the invention is particularly preferred.
- starter component and regeneration component are starter component and regeneration component as a two-component system in front. It will be apparent to those skilled in the art that this does not mean that while doing starter and regeneration component always have to be together, they can too separated from each other. For example, have a starter component (e.g., in a plastic bag) and a regeneration component (e.g., in a plastic container) necessarily packed together before delivery, delivered or have been traded.
- the invention further relates to a process for the preparation and regeneration of the Brünier bath, especially for regeneration after a desludging process or to maintain the Ratio of oxidizing agent to sodium hydroxide or to Badpegeleinaria when operating a Brünierbades.
- An embodiment of the method according to the invention includes the mixing of a starter component with water and / or a Solution, especially a used burnishing bath.
- a burnishing bath by mixing starter component with water and / or a desludging process Used burnishing bath separated from Brünierbadschlamm and / or the washing solution of a Brünierbadschlammes to a be mixed with a new blackburning bath.
- regeneration component is mixed with a solution, in particular a burnishing bath solution and / or a rinsing bath solution.
- the inventive method according to this embodiment is particularly suitable for maintaining the ratio of oxidizing agent (especially sodium nitrite) to sodium hydroxide in the burnishing bath. It has been found that with the operation of a burnishing bath observed over a longer period decrease in the burnishing effect, when regenerated with conventional brining salt, a decrease in the ratio of oxidizing agent to sodium hydroxide (especially NaNO 2 to NaOH), accompanied.
- Particularly preferred is the regeneration of a running burnishing bath using the - compared to a burnishing bath low concentrated - regeneration component with a Water content of 60 to 70% by weight, e.g. about 65% by weight.
- This is therefore advantageous, because then only a single liquid Mixture is necessary to (i) add the evaporated amount of water (ii) increase the level of burnishing bath; (iii) the discharged and to replace consumed amount of blackening salt and (iv) the ratio of oxidizer to sodium hydroxide in the burnishing bath to obtain.
- a water addition take place to the boiling point of the Brünier bath to keep constant.
- starter component and regeneration component mixed become starter component and regeneration component mixed.
- the mixing is done either together or before with water or a solution, in particular a burnishing bath.
- a particularly preferred embodiment of the invention is in it, to make a completely new burnishing bath by that Starter component and regeneration component with each other and be mixed without the addition of other components.
- a special preferred embodiment of the method according to the invention Make a new burnishing bath by mixing about 30 parts by weight Starter component with about 70 parts by weight of regeneration component produced.
- the components used in the examples had the following composition: Starter component X Wt .-% sodium hydroxide 88.986 sodium nitrate 1.95 Phosphate 6,553 sodium thiosulfate 1,748 Aromatic sulfonate 0,305 Aliphatic sulfate 0.458 Regeneration component Y Wt .-% water 65.01 sodium hydroxide 20.278 sodium nitrite 13.532 sodium nitrate 0,620 sodium thiosulfate 0.560
- the determination of the alkali content (c OH -) was carried out by titration of a small amount taken from the burnishing bath with 0.1 N HCl against the indicator phenolphthalein.
- the determination of the nitrite content was carried out by titration with KMnO 4 as follows: A sample was taken from a burnishing bath whose boiling temperature was measured and this was cooled to 40 to 50 ° C. 5 ml of the cooled bath sample was pipetted into a 100 ml volumetric flask and made up to 100 ml with distilled water. The prepared diluted bath sample was filled into a burette.
- the solid content of the regeneration component Y (ie all but water) was dissolved in various amounts of water at 20 ° C.
- the results are summarized in Table I: Visual assessment of mixtures of the solids content of the regeneration component Y with water Solids content (% by weight) 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% after approach clear Turbidity with concentration increasing Turbidity with concentration increasing Turbidity with concentration increasing Turbidity with concentration increasing Turbidity with concentration increasing Turbidity with concentration increasing Turbidity with concreting increasingly after 5 hours clear Sediment with increasing concentration decreasing Sediment with increasing concentration decreasing Sediment with increasing concentration decreasing Sediment with increasing concentration decreasing Sediment with increasing concentration decreasing Sediment with increasing concentration decreasing very low sediment very low sediment no ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface very low low low low sediment no ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients on the surface Ingredients
- a burnishing bath was prepared as follows:
- a burnishing bath can be produced easily and safely according to the invention.
- the burnishing effect is kept constant because the ratio of NaNO 2 : NaOH is kept within the optimum range.
- the liquid regeneration component is also at low Temperature stable.
- the regeneration component Y was over several Weeks stored at -18 ° C, where it did not come to precipitation.
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Abstract
Komponenten zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades: a) Feste Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Starterkomponente), die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen, 80 bis 99,5 Gew.-% Natriumhydroxid und 0,5 bis 20 Gew.-% Oxidationsmittel enthält sowie, b) Flüssige wässrige Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Regenerationskomponente), die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen, 1 bis 80 Gew.-% Natriumhydroxid und 99 bis 20 Gew.-% Oxidationsmittel enthält. Die Komponenten finden Anwendung in Verfahren zur Herstellung oder Regeneration eines Brünierbades.
Description
Die Erfindung betrifft eine feste Mischung von Natriumhydroxid
und Oxidationsmittel (Starterkomponente) und eine flüssige wässrige
Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Regenerationskomponente)
zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades
sowie entsprechende Verfahren und eine entsprechende
Verwendung der Komponenten.
Zur Brünierung werden Eisen- oder Stahlgegenstände in eine
siedende wässrige Brüniersalzlösung (Brünierbad) gegeben, dort
für eine gewisse Zeit gehalten (üblicherweise zwischen 5 und
30 Minuten), dann aus dem Brünierbad entnommen und mit Wasser in
einem Spülbad oder in mehreren Spülbädern, gegebenenfalls bei
erhöhter Temperatur, gewaschen. Die Brünierung ergibt Oberflächen
mit schwarzer Färbung und erhöhtem Korrosionsschutzvermögen.
Als Brünierbäder werden heiße, stark alkalische wäßrige Lösungen
verwendet, die vornehmlich Natronlauge und - als Oxidationsmittel
- Natriumnitrit enthalten. Ferner können Brünierbäder
Schichtbildung verbessernde Zusätze (z.B. Schwefelverbindungen,
Nitrate, Phosphate, Fluoride, Sulfate und Chloride), Tenside
sowie Schaumbildung verhindernde Zusätze enthalten. Die Anwendungskonzentrationen
der Brünierbäder werden über den Siedepunkt
definiert. Dieser liegt zwischen 100 °C und 150 °C.
Ein typisches zur Herstellung eines Brünierbades verwendetes
Salzgemisch (Brüniersalz) enthält 75 Gew.-% NaOH, 20 Gew.-% NaNO2
und Hilfsstoffe. Üblicherweise wird zur Herstellung eines
Brünierbades ein Gewichtsteil Wasser vorgelegt, und dann
ein Gewichtsteil Brüniersalz zugegeben. Der Siedepunkt eines so
erhaltenen Brünierbades liegt bei etwa 138 °C.
Aus dem siedenden Brünierbad dampft Wasser ab, weshalb sich die
Konzentration des Brüniersalzes in dem Brünierbad erhöht. Infolgedessen
hört entweder das Bad auf zu sieden oder es steigt die
Temperatur des Brünierbades bei Beibehaltung des Siedens. Beide
Effekte können das Brünierergebnis beeinflussen und sind deshalb
für einen gleichmäßigen Betrieb eines Brünierbades unerwünscht.
Es wird deshalb in der Praxis in regelmäßigen Abständen Wasser
zugegeben, um die Verdampfungsverluste auszugleichen und die
Konzentration und damit den Siedepunkt des Brünierbades in einem
vorgegebenen Bereich zu halten.
Die DE-A1-30 11 150 beschreibt die Zugabe von Wasser bei Siedepunktserhöhung
infolge Verdampfung von Wasser aus dem Brünierbad
und die Erhöhung der Heizleistung, wenn die Badtemperatur -
beispielsweise wegen der Zugabe von Wasser - absinkt. Die DE-A1-20
52 603 offenbart einen automatisch arbeitenden Temperaturund
Konzentrationsregler zur Regelung der Badtemperatur und
Einhaltung des Siedepunktes eines Brünierbades während des Brüniervorganges.
Darüber hinaus führt die Brünierung (Schichtbildung) zum Verbrauch
von Brüniersalz. Weiterhin erfolgt durch die brünierten
Gegenstände ein Austrag von Brünierbadlösung in das nachgeschaltete
Spülbad (die nachgeschalteten Spülbäder), weshalb nach
einiger Zeit der Brünierbadpegel - bei konstanter Siedetemperatur
des Brünierbades - absinkt. Auch wenn Brünierbadschlamm
entfernt wird, wird zwangsläufig immer ein Teil des Brünierbades
mit entfernt. Beim Betrieb eines Brünierbades wird deshalb in
regelmäßigen Abständen manuell Brüniersalz zugegeben.
Bei einer anderen, sogenannten "abwasserlosen" Betriebsweise
wird Spülbadlösung aus dem ersten Spülbad dem Brünierbad zugeführt,
und das erste Spülbad wird aus dem zweiten Spülbad aufgefüllt
usw., wobei das Auffüllen des letzten Spülbads mit
Wasser erfolgt. Diese Vorgehensweise ist u.a. in der DE-A1-40 04
914 beschrieben. Die Brünierung verbraucht aber auch bei dieser
Betriebsweise Brüniersalz, weshalb dieses wiederum regelmäßig
zugeführt werden muss.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Brünierbädern sind
u.a. mit den folgenden Nachteilen verbunden:
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, die genannten
Nachteile zu überwinden und die Herstellung und Regeneration
eines Brünierbades zu vereinfachen, insbesondere die Herstellung
und die Regeneration eines Brünierbades auf eine weniger gesundheitsgefährdende
Weise zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß zum Einen eine
feste Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Starterkomponente)
und zum Anderen eine flüssige wässrige Mischung
von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Regenerationskomponente)
zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades vorgeschlagen.
Es wurde überraschend gefunden, dass eine Herstellung und eine
Regeneration eines Brünierbades unter Verwendung einer solchen
Starterkomponente und/oder einer solchen Regenerationskomponente
mit zahlreichen Vorteilen verbunden ist.
Erfindungsgemäß wird zum Einen eine feste Mischung von Natriumhydroxid
und Oxidationsmittel zur Herstellung und Regeneration
eines Brünierbades vorgeschlagen (Starterkomponente), die,
bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel
zusammen,
Eine besonders bevorzugte Starterkomponente enthält, bezogen auf
das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen,
97 bis 98 Gew.-% Natriumhydroxid und 2 bis 3 Gew.-% Oxidationsmittel.
Zum Anderen wird eine flüssige wässrige Mischung von Natriumhydroxid
und Oxidationsmittel vorgeschlagen (Regenerationskomponente),
die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und
Oxidationsmittel zusammen,
Eine besonders bevorzugte Regenerationskomponente enthält, bezogen
auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel
zusammen, 55 bis 65 Gew.-% Natriumhydroxid und 45 bis 35 Gew.-%
Oxidationsmittel.
Das erfindungsgemäße Oxidationsmittel ist ausgewählt aus Alkalinitrit,
Alkalinitrat, Alkalichlorat, Alkaliperchlorat und Mischungen
derselben, wobei die Kalium- und Natriumsalze bevorzugt
sind, bevorzugter Natriumsalze, insbesondere Natriumnitrit und
Natriumnitrat. Bevorzugt ist eine Starterkomponente, in der das
Oxidationsmittel, bezogen auf die Gesamtmasse Oxidationsmittel,
weniger als 50 Gew.-%, bevorzugt weniger als 25 Gew.-%, bevorzugter
weniger als 15 Gew.-% Natriumnitrit enthält, wobei eine
Starterkomponente besonders bevorzugt ist, die kein Natriumnitrit
enthält.
Die erfindungsgemäße Starterkomponente und die erfindungsgemäße
Regenerationskomponente enthalten, unabhängig voneinander, einen
oder mehrere Hilfsstoffe ausgewählt aus Sulfaten, Chloriden,
Phosphaten, Dichromaten, Permanganaten, Peroxiden und organischen
Nitroverbindungen wie Trinitrophenol oder Trinitrotoluol.
Weiterhin gehören zu den Hilfsstoffen Mittel als Sprühschutz
und zur Hemmung der Schaumbildung. Diese sind beispielsweise
Fette, Öle, Fettalkohole, ionische und nichtionische Tenside
wie Polyethylenglykolether und Polypropylenglykolether,
bevorzugt endgruppenverschlossene Alkylpolyethylenglykolether
und anionische aliphatische und aromatische Sulfate und Sulfonate.
Eine Verbesserung der Überzüge kann gegebenenfalls auch
durch Zusätze von Cyaniden, Übergangs- oder Schwermetalloxiden,
Harnstoff bzw. Harnstoffverbindungen oder Gerbsäure bzw. Gerbsäureverbindungen
erreicht werden.
Dabei enthält die Starterkomponente bevorzugt, bezogen auf ihr
Gesamtgewicht, weniger als 30 Gew.-% an Hilfsstoff(en), bevorzugter
ist keiner der Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-%,
insbesondere 10 Gew.% vorhanden.
Die Regenerationskomponente enthält bevorzugt ebenfalls einen
oder mehrere der für die Starterkomponente genannten Hilfsstoffe.
Die Regenerationskomponente enthält dann bevorzugt,
bezogen auf ihr Gesamtgewicht abzüglich Wasser, weniger als
30 Gew.-% an Hilfsstoff(en), wobei bevorzugter dabei keiner der
Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.% vorhanden
ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Konzentration
von NaOH in der Regenerationskomponente, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Mischung, unter 40 Gew.-%, bevorzugter unter
36 Gew.-%, insbesondere unter 30 Gew.-% oder sogar unter
25 Gew.%.
Weiterhin liegt die erfindungsgemäße Regenerationskomponente
bevorzugt als nicht zur Bildung von Bodensatz neigende Lösung,
insbesondere sogar als klare Lösung oder Emulsion/Dispersion
vor. Gegebenenfalls wird die Regenerationskomponente nach ihrer
Herstellung von geringen Mengen ungelöst gebliebener Stoffe
durch Filtrieren befreit (z.B. von Verunreinigungen, die aus
NaOH technischer Reinheit stammen).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die
Regenerationskomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Mischung, mehr als 40 Gew.-%, bevorzugter mehr als 50 Gew.-%,
insbesondere 55 bis 80 Gew.-% Wasser. Eine Regenerationskomponente,
die bezogen auf ihr Gesamtgewicht, 60 bis 70 Gew.-% Wasser
enthält, z.B. 65 Gew.%, ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
liegen Starterkomponente und Regenerationskomponente als Zweikomponenten-System
vor. Es ergibt sich für den Fachmann, dass
dies nicht bedeutet, dass dabei Starter- und Regenerationskomponente
immer zusammen vorliegen müssen, sie können auch
voneinander getrennt vorliegen. Beispielsweise müssen eine Starterkomponente
(z.B. in einem Kunststoffsack) und einer Regenerationskomponente
(z.B. in einem Kunststoffcontainer) nicht
zwangsläufig vor der Anwendung zusammen verpackt, geliefert oder
gehandelt vorliegen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
und Regeneration des Brünierbades, insbesondere zur Regeneration
nach einem Entschlammungsvorgang oder zur Aufrechterhaltung des
Verhältnisses von Oxidationsmittel zu Natriumhydroxid oder zur
Badpegeleinhaltung beim Betrieb eines Brünierbades.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt
das Mischen einer Starterkomponente mit Wasser und/oder einer
Lösung, insbesondere einem gebrauchten Brünierbad ein. Beispielsweise
kann ein Brünierbad durch Mischen von Starterkomponente
mit Wasser und/oder einem bei einem Entschlammungsvorgang
von Brünierbadschlamm abgetrennten gebrauchten Brünierbad
und/oder der Waschlösung eines Brünierbadschlammes zu einem
neuen Brünierbad gemischt werden. Hierbei zeigt sich, dass die
Begriffe "Herstellung" und "Regeneration" nicht klar voneinander
getrennt werden können, weil eine vollständig Entsorgung eines
gesamten Brünierbades in der Praxis mit hohen Kosten verbunden
ist und deshalb immer versucht wird, bei der Neuherstellung
eines Brünierbades Teile eines gebrauchten Brünierbades wiederzuverwenden,
von dem zu entsorgenden Brünierbadschlamm des
gebrauchten Brünierbades abgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird Regenerationskomponente mit einer Lösung, insbesondere
einer Brünierbadlösung und/oder einer Spülbadlösung
gemischt. Das dieser Ausführungsform entsprechende erfindungsgemäße
Verfahren ist besonders zur Aufrechterhaltung des Verhältnisses
von Oxidationsmittel (insbesondere Natriummnitrit) zu
Natriumhydroxid in dem Brünierbad geeignet. Es hat sich nämlich
gezeigt, dass mit der beim Betrieb eines Brünierbades über
längere Zeit zu beobachtenden Abnahme der Brünierwirkung, wenn
mit herkömmlichem Brüniersalz regeneriert wird, eine Abnahme des
Verhältnisses Oxidationsmittel zu Natriumhydroxid (insbesondere
NaNO2 zu NaOH), einhergeht. Wenn aber erfindungsgemäß mit einer
vergleichsweise oxidationsmittelreichen (bezogen auf das Verhältnis
Oxidationsmittel zu Natriumhydroxid im Brünierbad)
Regenerationskomponente regeneriert wird, beobachtet man keine
Abnahme der Brünierwirkung beim längeren Betrieb des Brünierbades
mehr.
Besonders bevorzugt ist die Regeneration eines laufenden Brünierbades
unter Verwendung der - im Vergleich zu einem Brünierbad
geringer konzentrierten - Regenerationskomponente mit einem
Wasseranteil von 60 bis 70 Gew.-%, z.B. etwa 65 Gew.%. Dies ist
deshalb vorteilhaft, weil dann nur eine einzige flüssige
Mischung notwendig ist, um (i) die verdampfte Menge Wasser zu
ersetzen, (ii) den Brünierbadpegel zu erhöhen, (iii) die ausgetragene
und verbrauchte Menge Brüniersalz zu ersetzen und (iv)
das Verhältnis von Oxidationsmittel zu Natriumhydroxid im Brünierbad
zu erhalten. Auch kann zeitgleich oder separat davon
eine Wasserzugabe erfolgen, um den Siedepunkt des Brünierbades
konstant zu halten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden Starterkomponente und Regenerationskomponente
gemischt. Das Mischen erfolgt entweder miteinander oder vorher
mit Wasser oder einer Lösung, insbesondere einem Brünierbad.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, ein völlig neues Brünierbad dadurch herzustellen, dass
Starterkomponente und Regenerationskomponente miteinander und
ohne Zusatz weiterer Komponenten gemischt werden. Dazu werden
eine erfindungsgemäße Starterkomponente und eine erfindungsgemäße
Regenerationskomponente im Gewichtsverhältnis im Bereich
von 1 : 10 bis 5 : 1, bevorzugt 1 : 5 bis 2 : 1 und insbesondere
1 : 3 bis 1 : 1 miteinander gemischt. Gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein neues Brünierbad durch Mischen von etwa 30 Gewichtsteilen
Starterkomponente mit etwa 70 Gewichtsteilen Regenerationskomponente
hergestellt.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur Regeneration eines Brünierbades
wird (werden) üblicherweise gleichzeitig mit der
Zugabe der Regenerationskomponente ein (oder mehrere) Mittel zur
Verhinderung der Schaumbildung und/oder als Sprühschutz zugegeben.
Die Zugabe von Mittel(n) zur Schaumbildungshemmung
und/oder als Sprühschutz kann aber auch zeitlich getrennt von
der Zugabe der Regenerationskomponente erfolgen.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
Die Vorteile der Erfindung werden u.a. durch die folgenden
Beispiele verdeutlicht:
Die in den Beispielen verwendeten Komponenten hatten die folgende
Zusammensetzung:
Starterkomponente X | Gew.-% |
Natriumhydroxid | 88,986 |
Natriumnitrat | 1,95 |
Phosphate | 6,553 |
Natriumthiosulfat | 1,748 |
Aromatisches Sulfonat | 0,305 |
Aliphatisches Sulfat | 0,458 |
Regenerationskomponente Y | Gew.-% |
Wasser | 65,01 |
Natriumhydroxid | 20,278 |
Natriumnitrit | 13,532 |
Natriumnitrat | 0,620 |
Natriumthiosulfat | 0,560 |
Die Bestimmung des Alkaligehalts (cOH-) erfolgte durch Titration
einer geringen dem Brünierbad entnommenen Menge mit 0,1 N HCl
gegen den Indikator Phenolphthalein.
Die Bestimmung des Nitritgehalts erfolgte durch Titration mit
KMnO4 wie folgt: Aus einem Brünierbad, dessen Siedetemperatur
gemessen wurde, wurde eine Probe entnommen und diese auf 40 bis
50 °C abgekühlt. 5 ml der abgekühlten Badprobe wurden in einen
100 ml-Messkolben pipettiert, und es wurde mit destilliertem
Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Die so vorbereitete verdünnte Badprobe
wurde in eine Bürette gefüllt.
In einen 200 ml-Erlenmeyerkolben wurden 25 ml N/10 Kaliumpermanganatlösung
pipettiert, ca. 20 ml 4N Schwefelsäure zugesetzt
und diese Lösung auf ca. 30 °C erhitzt. Aus der Bürette wurde
nun die verdünnte Badprobenlösung zugetropft, bis die violette
Färbung verschwunden war. Der Gehalt (in g/l Natriumnitrit)
berechnet sich wie folgt:
Der Feststoffanteil der Regenerationskomponente Y (d.h. alle
Anteile außer Wasser) wurde in verschiedenen Mengen Wasser bei
20 °C gelöst. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefasst:
Visuelle Beurteilung von Mischungen des Feststoffanteils der Regenerationskomponente Y mit Wasser | ||||||||
Feststoff- anteil (Gew.%) | 5 % | 10% | 15% | 20% | 25% | 30% | 35% | 40% |
nach Ansatz | klar | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzentration zunehmend | Trübung mit Konzeritration zunehmend |
nach 5 Stunden | klar | Bodensatz mit Konzentrationserhöhung abnehmend | Bodensatz mit Konzentrationserhöhung abnehmend | Bodensatz mit Konzentrationserhöhung abnehmend | Bodensatz mit Konzentrationserhöhung abnehmend | Bodensatz mit Konzentrationserhöhung abnehmend | sehr geringer Bodensatz | sehr geringer Bodensatz |
keine Bestandteile auf der Oberfläche | Bestandteile auf der Oberfläche | Bestandteile auf der Oberfläche | Bestandteile auf der Oberfläche | Bestandteile auf der Oberfläche | Bestandteile auf der Oberfläche | sehr gering | gering |
Es können Regenerationskomponenten hergestellt werden, die bei
Raumtemperaturlagerung sowohl verdünnt als auch vergleichsweise
konzentriert lagerstabil sind. Unter dem Gesichtspunkt einer
möglichen Regeneration mit nur einem geringen Volumen und der
damit verbundenen Verringerung von Transportkosten ist eine
möglichst hohe Konzentration der Feststoffanteile in der flüssigen
Regenerationskomponente anzustreben. Dies ist mit einem
Anteil von 65 Gew.-% Wasser möglich, ohne dass es zu Ausfällungen
kommt.
5,02 kg Regenerationskomponente Y wurden vorgelegt und 1,19 kg
Starterkomponente X zugegeben, wobei es zu Erwärmung auf 40 °C
kam. Die so erhaltene Mischung besaß einen Siedepunkt von 124
bis 125 °C. Nach Aufsalzen mit weiteren 980 g Starterkomponente
X ergab sich ein Siedepunkt von 138 °C.
In 4,2 l der siedenden Mischung wurden für je 10 Minuten jeweils
50 Bleche (5 × 10 cm2) brüniert. Durch Wasserzugabe wurde die
Siedetemperatur konstant gehalten. Jeweils nach Entnahme der
50 Bleche wurden 10 ml siedende Brünierbadlösung abgetrennt und
darin die Konzentration für Natriumnitrit und Natriumhydroxid
bestimmt. Bei nachlassender Brünierwirkung oder sinkendem Badpegel
wurde Regenerationslösung zugegeben. Die Bleche wurden
bezüglich ihrer Färbung beurteilt, die Ergebnisse sind in Tabelle
II zusammengefasst:
Ein Brünierbad lässt sich erfindungsgemäss einfach und sicher
herstellen. Durch Verwendung einer flüssigen Regenerationskomponente
wird die Brünierwirkung konstant gehalten, weil das
Verhältnis von NaNO2 : NaOH im optimalen Bereich gehalten wird.
Der Erstarrungspunkt verschiedener Verdünnungen der Regenerationskomponente
Y wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle
III zusammengefasst.
Erstarrungspunkte verschiedener Verdünnungen der Regenerationskomponente Y | |||||
Regenerationskomponente Y (Gew.-Teile) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Wasser (Gew.-Teile) | - | 1 | 2 | 3 | 4 |
Gew.% Feststoff in der erhaltenen Mischung | 35 | 17,5 | 11,67 | 8,75 | 7 |
Erstarrungspunkt in °C | -24 | -18 | -15 | -13 | -7 |
Die flüssige Regenerationskomponente ist auch bei niedrigen
Temperaturen lagerstabil.
Zusätzlich wurde die Regenerationskomponente Y über mehrere
Wochen bei -18 °C gelagert, wobei es nicht zu Ausfällungen kam.
Claims (19)
- Feste Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades (Starterkomponente), die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus Alkalinitrit, Alkalinitrat, Alkalichlorat, Alkaliperchlorat und Mischungen derselben.
- Feste Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades (Starterkomponente), die bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen,
- Starterkomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen oder mehrere Hilfsstoffe ausgewählt Sulfaten, Chloriden, Phosphaten, Dichromaten, Permanganaten, Peroxiden, organischen Nitroverbindungen, Mitteln zum Sprühschutz und zur Hemmung der Schaumbildung enthält.
- Starterkomponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, weniger als 30 Gew.-% an Hilfsstoff(e) enthält, bevorzugt, dass keiner der Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-% vorhanden ist.
- Starterkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel aus einem oder mehreren Natrium- und/oder Kaliumsalz(en) besteht, bevorzugter einem oder mehreren Natriumsalz(en).
- Flüssige wässrige Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Regenerationskomponente), die bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen,
- Regenerationskomponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehr als 40 Gew.-%, bevorzugt mehr als 50 Gew.-%, bevorzugter 55 bis 80 Gew.-% und insbesondere 60 bis 70 Gew.-% Wasser enthält.
- Regenerationskomponente nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen oder mehrere Hilfsstoff(e) ausgewählt aus Sulfaten, Chloriden, Phosphaten, Permanganaten, Dichromaten, Peroxiden, organischen Nitroverbindungen, Mitteln zum Sprühschutz und zur Hemmung der Schaumbildung enthält.
- Regenerationskomponente nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf ihr Gesamtgewicht abzüglich Wasser, weniger als 30 Gew.-% an Hilfsstoff(en) enthält, wobei bevorzugt keiner der Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.% vorhanden ist.
- Regenerationskomponente nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel aus einem oder mehreren Natrium- und/oder Kaliumsalz(en) besteht, bevorzugter einem oder mehreren Natriumsalz(en).
- Zweikomponentensystem zur Herstellung und Regeneration eines Brünierbades, wobei das System(a) eine feste Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Starterkomponente), die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen,(b) eine flüssige wässrige Mischung von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel (Regenerationskomponente) umfasst, die, bezogen auf das Gewicht von Natriumhydroxid und Oxidationsmittel zusammen,
- System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Starterkomponente und Regenerationskomponente getrennt vorliegen.
- System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationskomponente mehr als 40 Gew.-%, bevorzugt mehr als 50 Gew.-%, bevorzugter 55 bis 80 Gew.-% und insbesondere 60 bis 70 Gew.-% Wasser enthält.
- System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Starterkomponente und/oder die Regenerationskomponente ein oder mehrere Hilfsstoff(e) ausgewählt aus Sulfaten, Chloriden, Phosphaten, Dichromaten, Permanganaten, Peroxiden, organischen Nitroverbindungen, Mitteln zum Sprühschutz und zur Hemmung der Schaumbildung enthält.
- System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Starterkomponente, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, weniger als 30 Gew.-% an Hilfsstoff(en) enthält, wobei bevorzugt keine Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-% vorhanden ist und/oder
die Regenerationskomponente, bezogen auf ihr Gesamtgewicht abzüglich Wasser, weniger als 30 Gew.-% an Hilfsstoff(en) enthält, wobei bevorzugt keiner der Hilfsstoffe mit mehr als 15 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-% vorhanden ist. - System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel der Starter- und/oder der Regenerationskomponente aus einem oder mehreren Natriumund/oder Kaliumsalz(en) besteht, insbesondere einem oder mehreren Natriumsalz(en).
- Verfahren zur Herstellung oder Regeneration eines Brünierbades, insbesondere zur Regeneration nach einem Entschlammungsvorgang oder zur Aufrechterhaltung des Verhältnisses von Oxidationsmittel zu Natriumhydroxid oder zur Badpegeleinhaltung beim Betrieb eines Brünierbades, welches das Mischen einer Starterkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder einer Regenerationskomponente gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 und/oder eines Systems gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, miteinander und/oder mit Wasser und/oder mit einer Lösung umfasst, wobei die Lösung bevorzugt ein gebrauchtes Brünierbad ist.
- Verfahren nach Anspruch 17 zur Herstellung eines Brünierbades, bei dem eine Starterkomponente und eine Regenerationskomponente im Gewichtsverhältnis im Bereich von 1 : 10 bis 5 : 1, bevorzugt 1 : 5 bis 2 : 1 und insbesondere 1 : 3 bis 1 : 1 miteinander gemischt werden.
- Verwendung einer Starterkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder einer Regenerationskomponente gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 und/oder eines Systems gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16 zur Herstellung oder Regeneration eines Brünierbades.
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