Reinigung der Galvanikabwässer
Experimente:
Versuch: Exemplarische Fällung von Schwermetallsalzen
Versuch: Reinigung von Kupferbädern mit Kationenaustauschern
Versuch: Entfernung von Chromat-Ionen aus galvanischen Spülwässern
Versuch: Elektrolytische Reinigung von Abwässern
Gebrauchte Spülwässer und Elektrolytbäder enthalten je nach Verfahren
Schwermetallsalzreste und Zusatzstoffe (z. B. Cyanide oder Tenside) in
unterschiedlicher Konzentration. Beim Vernickeln gelangen z. B. bis zu 18 % des
eingesetzten Nickelsalzes in das Spülwasser. Die Schwermetalle
wirken oftmals bereits in geringer Konzentration toxisch. In der Trinkwasserverordnung
sind daher bestimmte Grenzwerte festgelegt, die nicht überschritten werden dürfen.
Es ist aus diesen Gründen anzustreben, die Inhaltsstoffe aus den anfallenden
Abwässern quantitativ zu entfernen. Das gereinigte Wasser kann wieder für das
Ansetzen von Elektrolytbädern oder als Spülwasser verwendet werden,
durchläuft also einen betriebsinternen Kreislauf. Die organischen Materialien
werden adsorbiert, die Metallsalze aufkonzentriert und der Galvanik erneut
zugeführt, wodurch die Rohstoffverluste minimiert werden.
Gegenwärtig werden zur Entfernung der Schwermetall-Ionen aus dem Abwasser
hauptsächlich folgende Verfahren angewandt:
Fällung
Ein typisches Fällungsreagenz ist Schwefelwasserstoff, mit dem z. B. aus
cadmiumhaltigen Elektrolyten Cadmiumsulfid abgeschieden wird (-> Versuch).
Durch Zusatz von Laugen werden Metall-Ionen wie Ni2+ in schwerlösliche
Hydroxide überführt. Dies geschieht aber im Rahmen des
Massenwirkungsgesetzes (Löslichkeitsprodukt). Eine vollständige
Entfernung gelingt nicht. Außerdem wird das Abfallproblem oft nur verlagert, da die stark
giftigen Niederschläge deponiert werden müssen. Die Umweltbelastung ist
folglich sehr hoch.
Elektrolytische Reinigung
Für die Behandlung höher konzentrierter Abwässer (z. B. unbrauchbar
gewordene Galvanisierbäder) werden elektrolytische Verfahren eingesetzt.
Hier ist eine hohe Abscheidungsrate möglich (-> Versuch).
Ionenaustausch
Die Hauptmenge der galvanischen Abwässer stellen Spülwässer oder
Abwässer der anderen Verfahren mit einer geringen Elektrolytkonzentration dar. Für deren
Aufkonzentrierung werden Ionenaustauscher eingesetzt.
Positive Ionen wie von Cadmium oder Kupfer werden durch
Kationenaustauscher (-> Versuch), negative Ionen
durch Anionenaustauscher abgetrennt (-> Versuch).
Durch Regenerierung der Ionenaustauscher erhält man Lösungen hoher
Schwermetallsalzkonzentration, aus denen die Metalle entweder elektrolytisch
abgeschieden oder in einigen Fällen direkt in die Galvanisierbäder
zurückgeführt werden.
Adsorption
Reste von Schwermetall-Ionen können zusammen mit Tensiden und CKW-Spuren durch
Adsorption an Aktivkohle entfernt werden. Auch hierbei
entstehen größere Abfallmengen.
Dialyse
In neuester Zeit trennt man zunehmend Ionen und Tenside aus dem Abwasser
mit Hilfe von halbdurchlässigen Membranen ab. Die Metalle und Tenside werden
dabei aufkonzentriert und können leicht zurückgewonnen werden. Das reine
Wasser geht wieder in den Kreislauf.
In der folgenden Tabelle werden nochmals die gängigen Verfahren der Aufbereitung galvanischer Abwässer gegenübergestellt. Der Vergleich zeigt deutlich die Vorteile des Ionenaustauschers.
Tab. 6: | Vergleich verschiedener Verfahren zur
Abwasseraufbereitung in der Galvanotechnik [3] |
Verfahren | Vorteile | Nachteile |
---|---|---|
Fällung | Niedrige Anlagekosten.
Weitgehende Entgiftung des Abwassers. |
Hoher Aufwand an zusätzlichen
Entgiftungschemikalien.
Umweltprobleme durch anfallende Schlämme, die auf Sonderdeponien gelagert werden müssen. Geringe Möglichkeit zur wirtschaftlichen Rückgewinnung der Wertstoffe. |
Elektrolyse | Rückgewinnung der Metalle.
Kein Aufsalzen der Abwässer. |
Abwässer müssen wegen geringer Metallkonzentration
zunächst aufkonzentriert werden. Hohe Restkonzentration in den elektrolysierten Lösungen. |
Ionen-
austausch |
Besonders geeignet für die
Aufbereitung großer Abwassermengen mit geringer Elektrolytkonzentration.
Metalle und Wasser werden zurückgewonnen. |
Zusätzliche Chemikalien für die Regenerierung notwendig, die teilweise nicht wieder verwendet werden können. |
Adsorption | Entfernung von Tensiden, Schwermetallresten. | Fester Abfall muss auf Sonderdeponien gelagert werden. |
Dialyse | Entfernung von Tensiden, Schwermetallresten, kaum Abfall. | |
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