Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des neuen Verfahrens ist die Entwicklung einer Anlage zur Regeneration von \u00c4tzl\u00f6sungen, die bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet werden.
\n\u00c4tzl\u00f6sungen reichern sich kontinuierlich mit Kupfer an und werden nach dessen S\u00e4ttigung der Sonderm\u00fcllabfallbehandlung zugef\u00fchrt. Bei der chemisch physikalischen Behandlung des verbrauchten \u00c4tzmittels fallen betr\u00e4chtliche Mengen von schwermetallhaltigem Schlamm an. Nach der Trocknung bzw. dem Verpressen gelangt der Schlamm auf die Sonderm\u00fclldeponie. Mit der Entwicklung des neuen Verfahrens – MME Mehrkammermembranelektrolyse – soll das Kupfer direkt aus der \u00c4tzl\u00f6sung (Eisen-III-Chlorid) zur\u00fcckgewonnen werden bei gleichzeitiger Regeneration des \u00c4tzmittels. Damit entf\u00e4llt die Behandlung der verbrauchten L\u00f6sung und der Schlammanfall. Kupfer wird in metallisch reiner Form erhalten und k\u00f6nnte direkt der Wiederverwertung zugef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Vordergrund der Entwicklung steht die Umsetzung des MME-Verfahrens in die Praxis. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut wurde zun\u00e4chst die Anwendbarkeit des MME-Verfahrens gepr\u00fcft und die Verfahrensparameter bestimmt. Das Arbeitsprogramm wurde in 3 Projektphasen unterteilt. Bei der FhG gewonnene Ergebnisse und erg\u00e4nzend eigene Versuche sollen w\u00e4hrend der drei Arbeitsphasen praxisnah untersucht werden.
\nUnter der Voraussetzung, da\u00df Phase I positive Ergebnisse liefert, werden Phase II und III durchgef\u00fchrt. In der ersten Projektphase wurde die Machbarkeit des Verfahrens untersucht. Zun\u00e4chst wurden Methoden erarbeitet, um die \u00c4tzg\u00fcte einer Eisen-III-Chlorid-L\u00f6sung beurteilen zu k\u00f6nnen. Die Versuche erfolgten mit speziell entwickelten Labor\u00e4tzanlagen, um praxisnahe Proze\u00dfl\u00f6sungen zu erhalten. Die Kriterien zur Beurteilung der Badg\u00fcte wurden praktisch ermittelt und mit der Theorie verglichen. Auf der Basis oben genannter Untersuchungen erfolgten in der zweiten Stufe die Regenerationsversuche mit unterschiedlichen Membranelektrolysezellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurde eine aufarbeitungsgerechte \u00c4tzbad-Zusammensetzung ermittelt. Im Rahmen dessen wurde ein Standardverfahren zur Charakterisierung eines vorliegenden \u00c4tzbades entwickelt. Als Kriterium f\u00fcr die \u00c4tzg\u00fcte kann das Redoxpotential oder der Regenerationsgrad herangezogen werden. F\u00fcr den industriellen Einsatz kann das Redoxpotential als eine einfache Regelgr\u00f6\u00dfe herangezogen werden.
\nPrinzipielle Machbarkeit konnte in den Regenerationsversuchen demonstriert werden, indem steigende Regenerationsgrade in den aufzuarbeitenden \u00c4tzl\u00f6sungen durch den Einsatz des zu untersuchenden MME-Verfahrens zu verzeichnen waren. Die erreichten Grenzen des Verfahrens m\u00fcssen jedoch zu der Aussage f\u00fchren, da\u00df das MME-Verfahren zur Aufarbeitung der \u00c4tzb\u00e4der nicht geeignet ist.<\/p>\n
Hauptursache der ungen\u00fcgenden Regenerierung basiert auf Ionenbeweglichkeiten, die f\u00fcr Eisen-III um ca. 30 % h\u00f6her sind als die f\u00fcr Eisen-II, wodurch sich ein Steady-State in einem ung\u00fcnstigen Konzentrationsverh\u00e4ltnis von Fe+++: Fe++ = 1 : 1,9 im aufgearbeiteten \u00c4tzbad einstellt.<\/p>\n
Neben dieser Problematik wurde eine Betrachtung der Komplex-Zusammensetzungen des Systems Eisen-III-Chlorid angestellt, deren Aussage den Einsatz der sulfatischen Elektrolyten vor den Arbeitselektroden durch den Eintransport von komplex-gebundenen Chloridkomponenten er\u00fcbrigt.
\nDer Einsatz von chloridfreien Elektrolyten im Anolytkreislauf wurde in der Arbeitshypothese aufgrund der Gefahr einer anodischen Chlorgasentstehung gew\u00e4hlt. Durch die Betrachtung der entsprechenden Konkurrenzreaktionen an der Anode besteht diese Gefahr nur im Ausnahmefall. Im Regelfall findet dort bei Vorhandensein von gen\u00fcgend Eisen-II-Komponenten dessen Oxidation zum Eisen-III bevorzugt statt.<\/p>\n
Eine Konsequenz aus der Summe dieser Betrachtungen ist die Modifikation des MME-Verfahrens in Richtung eines einfacheren Membranelektrolyse-Prozesses.<\/p>\n
Membranelektrolyse mit Anionenaustauschermembranen zeigten erfolgversprechende Ergebnisse. Allerdings mu\u00df die Entwicklung von in \u00c4tzl\u00f6sungen stabilen Membranen abgewartet werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit realen Proze\u00dfl\u00f6sungen wurden M\u00f6glichkeiten und Grenzen des Aufarbeitungsverfahrens dokumentiert. Die erreichten Grenzen des Verfahrens m\u00fcssen jedoch zu der Aussage f\u00fchren, da\u00df das MME-Verfahren zur Aufarbeitung o. g. \u00c4tzb\u00e4der nicht geeignet ist. Gr\u00fcnde hierf\u00fcr wurden eingehend recherchiert und diskutiert.
\nEine Konsequenz aus der Summe dieser Betrachtungen ist die Modifikation des MME-Verfahrens in Richtung eines einfacheren Membranelektrolyse-Prozesses, wobei f\u00fcr die Anwendungstechnik momentan jedoch das Problem der mangelnden Membranstabilit\u00e4t gegen\u00fcber den Proze\u00dfl\u00f6sungen gegeben ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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