Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei dem Betrieb galvanischer B\u00e4der fallen organische St\u00f6rstoffe an, welche von Adsorberpolymeren (z.B. Lewatit VP OC 1064) gebunden werden k\u00f6nnen. Die Adsorption allein betrachtet stellt ein umweltfreundliches Verfahren dar. Die notwendige Regeneration (Desorption) zur wiederholten Verwendung des Adsorbermaterials erfolgte bisher unter umweltbelastender Verwendung von organischen L\u00f6sungsmitteln. Die Zielsetzung des Vorhabens bestand in der Entwicklung und Erprobung einer Technologie zur chemikalienfreien Regenerierung von Adsorberpolymeren. Dieses umweltfreundliche Verfahren sollte den Einsatz von Polymeren zur Organikentfernung im Hinblick auf die Umweltvertr\u00e4glichkeit verbessern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie f\u00fcr die chemikalienfreie Desorption notwendige Energie sollte durch Ultraschall aufgebracht werden.
\nIm Laborma\u00dfstab wurden mehrere Adsorbermaterialien auf ihre mechanische Belastbarkeit und Adsorptionskapazit\u00e4t untersucht. F\u00fcr die weiteren Untersuchungen hat sich dabei ein Produkt der Firma Bayer AG (Lewatit VP OC 1064) als geeignet erwiesen.
\nF\u00fcr die analytische Erfassung der Organikbelastung wurde der Summenparameter TOC (total organic content) gew\u00e4hlt, da nicht einzelne Organiksubstanzen von Interesse waren, sondern die gesamte Organik aus dem Galvanikbad zu entfernen war.
\nNach der Bestimmung effizienterer Prozessparameter im Laborma\u00dfstab begann die technische Umsetzung in die Praxis anhand eines mobilen Prototyps. Ein Fassungsvolumen von 10 l und eine maximale Schalleistung von 1000 W erm\u00f6glichte die Regenerierung eines galvanischen Bades mit einem Volumen von 200 l. Die Erprobung dieses Prototyps unter Praxisbedingungen erfolgte bei der Firma Saxon Screens in Frankenberg.
\nAufbauend auf den Untersuchungen am ersten Prototyp wurde ein zweiter Prototyp aufgebaut. Er kann mit ca. 300 l Adsorberpolymer gef\u00fcllt werden bei einem Fl\u00fcssigkeitsfassungsvolumen von ca. 600 l. Eine spezielle Stabsonotrode erm\u00f6glicht hierbei in einem Druckgef\u00e4\u00df die Einbringung der erforderlichen Schalleistung (2000 W). Bei dem als optimal ermittelten Druck von 25 bar werden Kavitationserscheinungen ausgeschlossen, die das Adsorbermaterial zerst\u00f6ren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Adsorptionsverfahren haben auf dem Gebiet der Umwelttechnik gro\u00dfe Bedeutung erlangt. Adsorptionsverfahren sind aber erst dann sinnvoll, wenn Desorptionsverfahren existieren, mit denen die beladenen Adsorbenzien f\u00fcr einen Mehrfacheinsatz so regeneriert werden k\u00f6nnen, dass sie nicht besch\u00e4digt oder in ihrer Adsorptionskapazit\u00e4t beeintr\u00e4chtigt werden.
\nDie Untersuchungen der GUV mbH erbrachten brauchbare Ergebnisse beim Einsatz von hochfrequentem Ultraschall (>500kHz) unter Normaldruckbedingungen. Dieses bedingte jedoch eine Fokussierung des Ultraschalls, deren technischer Aufwand eine wirtschaftliche Nutzung dieser Konfiguration ausschlie\u00dft. Daher wurde die Verwendung von niederfrequentem Ultraschall (20kHz) untersucht. Die Kavitation, welche in diesen Frequenzbereichen vermehrt auftritt, kann jedoch die Adsorbermaterialien in ihren Eigenschaften ver\u00e4ndern oder die Materialien g\u00e4nzlich zerst\u00f6ren. Die Kavitation kann unter Verwendung von Druck unterbunden werden. Die notwendigen Informationen \u00fcber die Beziehungen zwischen den Gr\u00f6\u00dfen Amplitude, Druck, Temperatur, Volumenverh\u00e4ltnis (Wasser\/Polymer) wurden anhand der Prototypen ermittelt. Sie sind eine wichtige Grundlage f\u00fcr die erfolgreiche Umsetzung des Verfahrens in den industriellen Ma\u00dfstab.
\nAnhand der beiden Prototypen konnte gezeigt werden, dass eine erfolgreiche Regeneration des Adsorberpolymers mit vollentsalztem Wasser unter Einsatz von Ultraschall m\u00f6glich ist. Dabei nahm die Kapazit\u00e4t des Adsorbers auch \u00fcber mehrere Beladungs- und Regenerierungszyklen nicht ab. Die wesentlichen Polymereigenschaften, wie Polarit\u00e4t, Porosit\u00e4t und Oberfl\u00e4chenmorphologie wurden nicht beeintr\u00e4chtigt. Dies zeigt, dass ein Einsatz des entwickelten Verfahrens unter industriellen Bedingungen m\u00f6glich ist.
\nEs wurde ein effizienter Verfahrensablauf ermittelt, nach welchem ein Teil des galvanischen Nickelbades im Bypass durch den Reaktor geleitet wird: Nachdem die Organik vom Adsorber aufgenommen wurde und dessen Kapazit\u00e4t ersch\u00f6pft ist, wird der Zufluss zum Reaktor gestoppt und die das Porenvolumen ausf\u00fcllende Fl\u00fcssigkeit mittels Druckluft aus dem Reaktor gedr\u00fcckt. Zur anschlie\u00dfenden Regeneration wird der Reaktor mit vollentsalztem Wasser gef\u00fcllt und ein Druck von 25 bar angelegt. Dann wird das Adsorbermaterial mindestens 15 Minuten beschallt. Nachdem das Wasser mit der aus dem Polymer gel\u00f6sten Organik aus dem Reaktor gepresst wurde, wird dieser Regenerationszyklus weitere dreimal bis viermal wiederholt. Danach ist das Adsorberpolymer ausreichend regeneriert und der Reaktor kann wieder im Bypassbetrieb Organik aus dem galvanischen Bad aufnehmen.
\nEine Anlage f\u00fcr den industriellen Einsatz kann mobil gestaltet werden und arbeitet vollautomatisch, was sich f\u00fcr den Anwender kostensparend auswirkt. Au\u00dferdem kann eine Anlage abwechseln f\u00fcr mehrere Galvanikb\u00e4der eingesetzt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Verfahren zum Regenerieren von Adsorbermaterialien ist Gegenstand einer Patentanmeldung (DE 199 38 254.9-43). Nach dem Umbau des zweiten Prototypen zu einer serienreifen Anlage erfolgt die Pr\u00e4sentation der Technologie auf Messen, wie der Achema, der DGO-Tagung und der Hannover-Messe. Zudem sind Ver\u00f6ffentlichungen in Zeitschriften, wie z.B. Galvanotechnik vorgesehen. Auf der Website der Dr. Hielscher GmbH ist eine Internet-Pr\u00e4sentation vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mittels niederfrequentem Ultraschall (20kHz) in Kombination mit erh\u00f6htem Druck wurde ein neues, l\u00f6semittelfreies Regenerierungsverfahren f\u00fcr Adsorberpolymere entwickelt. Das Verfahren gestattet einen vollautomatischen Ablauf im industriellen Einsatz unter Verwendung von Wasser zur Reinigung des Adsorbermaterials. Damit wurde ein umweltschonendes und wirtschaftliches Verfahren entwickelt, welches den Einsatz von umweltbelastenden organischen L\u00f6sungsmitteln zur Regenerierung nicht mehr erfordert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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