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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Literatur