Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das chemische Entgraten ist ein weitverbreitetes Metallbearbeitungsverfahren, um insbesondere Grate an mechanisch nicht oder sehr schwer zug\u00e4nglichen Stellen zu entfernen, z.B. an Federn und Kugellagerk\u00e4figen. Auch f\u00fcr sehr kleine und d\u00fcnnwandige Teile wird es h\u00e4ufig eingesetzt. Bisher ist es nicht m\u00f6glich, den Arbeitsprozess der chemischen Entgratung kontinuierlich zu f\u00fchren. Bei \u00dcberschreiten einer Metallionen-Grenzkonzentration werden Teilmengen des chemischen Bades ausgewechselt. Zus\u00e4tzlich m\u00fcssen ausfallende Salze entfernt werden. Damit fallen diskontinuierlich gro\u00dfe Mengen an schwer zu entsorgendem Sonderm\u00fcll an. Ziel des Projektes war es, durch eine kontinuierliche Prozessbadpflege eine Regeneration der Arbeitsl\u00f6sung zu erreichen. Die Standzeit der B\u00e4der sollte verl\u00e4ngert und die Menge an anfallendem Sonderm\u00fcll drastisch vermindert werden. Neben der Kosteneinsparung in den Unternehmen h\u00e4tte dies eine enorme Umweltentlastung zur Folge.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie bisher \u00fcbliche Methode einer diskontinuierlichen Teilmengenerneuerung sollte durch eine kontinuierliche Badpflege mit einer Teilstrombehandlung ersetzt werden. Dazu wurde eine Versuchsanlage errichtet und erprobt. Durch Kombination einer Membranelektrolyse mit einer Mikrofiltration sollten sowohl die S\u00e4urebestandteile der chemischen B\u00e4der zur\u00fcckgewonnen als auch die gel\u00f6sten Metalle gezielt abgeschieden werden. Mit der Membranelektrolyse sollten die Anionen der Prozessl\u00f6sung entzogen und im Konzentrat angereichert werden. An der Kathode entstehende Hydroxidionen sollten den pH-Wert der Prozessl\u00f6sung erh\u00f6hen und im Ablauf der durchstr\u00f6mten Elektrolysezelle zu einem Ausf\u00e4llen der Metallionen insbesondere als Eisenhydroxid f\u00fchren. Mit einer Mikrofiltration im Querstrombetrieb war eine Abtrennung bzw. Aufkonzentration ausgef\u00e4llter Metalle vorgesehen, so dass das Permeat gemeinsam mit dem o.g. Konzentrat zum Wiederauff\u00fcllen der Prozessb\u00e4der aufbereitet wurde. Nach Bereitstellung der Membranelektrolyse musste durch Vorversuche eine Anpassung an die Entgratungsanlage erfolgen. Nach der Optimierung und Umsetzung der Anlagentechnik erfolgten die Laborversuche. Dabei wurde eine chemische Entgratung unter praxis\u00e4hnlichen Bedingungen durchgef\u00fchrt. Es wurden die Parameter des Prozessbades, des regenerierten Bades und des Abwassers st\u00e4ndig analytisch \u00fcberwacht. Weiterhin wurden die Membranen auf ihre Standzeiten hin untersucht. Zwischenauswertungen erfolgten bzgl. evtl. notwendiger erneuter Anlagenanpassungen und Verfahrens\u00e4nderungen. Nach Abschluss der Laborversuche waren Technikumsversuche mit Produktionsb\u00e4dern von Kunden \u00fcber einen Zeitraum von ca. 6 Monaten geplant, um eine Stabilit\u00e4t der Ergebnisse nachweisen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Projektergebnisse zeigen , dass bei den bisher eingesetzten Materialien die Membranelektrolyse nur bedingt durchf\u00fchrbar ist. Bei dem Prozess konnte eine Reduktion des Eisengehaltes im Prozessbad beobachtet werden, allerdings erfolgte die Reduktion immer durch eine Eisenabscheidung an der Kathode. Dies konnte auch nicht durch angepasste Regenerationsparameter wie Durchflussgeschwindigkeit oder Stromdichte verhindert werden. Die angestrebte gezielte F\u00e4llung von Eisenhydroxid hinter der Elektrolysezelle, die durch Mikrofiltration abgetrennt werden kann, konnte in dem Prozessbad nicht erreicht werden.
\nAu\u00dferdem zeigten die Membranen verschiedene Schwachstellen auf. Es konnte von der Membranherstellerfirma eine Anionenaustauschermembran hergestellt werden, die gegen das Prozessmedium resistent zu sein scheint, aber noch liegen die Schwierigkeiten in einer geeigneten Kationenaustauschermembran. Derzeit verf\u00fcgbare Materialien haben eine zu geringe Selektivit\u00e4t gegen\u00fcber Fluoridionen. Eine weitere Schwachstelle ist derzeit das Material und die Beschichtung f\u00fcr die verwendete Anode. Beides hat eine zu geringe Resistenz gegen\u00fcber Fluoridionen, die zu einer Zerst\u00f6rung der Anode f\u00fchren. W\u00e4hrend der Projektlaufzeit konnten die Werkstoffprobleme nicht bew\u00e4ltigt werden.
\nSomit kann festgestellt werden, dass die Durchl\u00e4ssigkeit der Kationentauschermembran f\u00fcr Fluoridionen bzw. die mangelnde S\u00e4ureresistenz der Anode gegen Fluoride ein positiveres Ergebnis des Forschungsvorhabens verhindert haben.
\nLaut Aussagen der Herstellerfirma der Kationenaustauschermembran als auch der Herstellerfirma der Anode sind die im Einsatz befindlichen Materialien f\u00fcr Membran bzw. Anode die am widerstandsf\u00e4higsten Materialien, zu denen es derzeit keine Alternativen gibt. Deshalb unterblieb ein erneuter Wechsel zu anderen Materialien. Der Einsatz einer Anode aus Platin k\u00f6nnte f\u00fcr den Problempunkt S\u00e4ureresistenz erfolgversprechend sein. Es bleibt festzustellen, dass unter Verwendung neuer, zuk\u00fcnftig verf\u00fcgbarer Materialien die Membranelektrolyse durchaus das Potential zur Regeneration der Entgratungsb\u00e4der haben kann. Die generelle Zielstellung des Projekts bleibt weiterhin prinzipiell interessant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der zur Zeit am Markt verf\u00fcgbaren Anlagentechnik kann das angestrebte Ergebnis nicht erzielt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Das chemische Entgraten ist ein weitverbreitetes Metallbearbeitungsverfahren, um insbesondere Grate an mechanisch nicht oder sehr schwer zug\u00e4nglichen Stellen zu entfernen, z.B. an Federn und Kugellagerk\u00e4figen. Auch f\u00fcr sehr kleine und d\u00fcnnwandige Teile wird es h\u00e4ufig eingesetzt. Bisher ist es nicht m\u00f6glich, den Arbeitsprozess der chemischen Entgratung kontinuierlich zu f\u00fchren. Bei […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[47,65,52,53],"class_list":["post-20325","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-klimaschutz","tag-nordrhein-westfalen","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"12209\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-12209.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"101.747,08","dbu_projektdatenbank_firma":"ENGra-Chemie","dbu_projektdatenbank_strasse":"Gollierstr. 70","dbu_projektdatenbank_plz_str":"80339","dbu_projektdatenbank_ort_str":"M\u00fcnchen","dbu_projektdatenbank_p_von":"1998-12-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2001-09-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 10 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"089\/50094190","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Nordrhein-Westfalen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"25","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20325","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20325\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":33328,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20325\/revisions\/33328"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20325"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20325"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20325"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}