Projekt 17817/01

Ökonomische und ökologische Regenerierung von Chromelektrolyten

Projektträger

TriTech Oberflächentechnik GmbH
Gasstr. 18, Eingang G
42657 Solingen
Telefon: 0212/22147-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In der Vergangenheit wurden die anfallenden Altelektrolytmengen bei der Fa. Bayer AG verwertet, das heißt als Verschnitt der Neuproduktion zugemischt. Durch die Standortverlagerung dieser Produktsparte der Fa. Bayer AG nach Südafrika ist diese Vorgehensweise nicht mehr gegeben. Die Chromsäure beziehenden Firmen können die Altelektrolyte nicht mehr in jedem Fall im Austausch dem Lieferanten zurückgeben. Eine alternative Verwertung der Chromelektrolyte, die Umsetzung zu Dichromat, wird angeboten, bietet jedoch nur eine begrenzte Aufnahmekapazität. Daraus resultierend wird derzeit die Hauptmenge an Altchromelektrolyten entsorgt. Die anfallenden Schlämme haben eine sehr hohe Schwermetallfracht. Sie stellen einen schwer zu entsorgenden Sondermüll dar. Projektziel war, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, Altelektrolyte extern zu regenerieren und mit entsprechendem Zertifikat dem Wiedereinsatz zuzuführen. Der Schwerpunkt sollte in der Aufarbeitung von Hartchromelektrolyten liegen, da es sich hier um große Mengen handelt, die prozessbedingt relativ schnell mit hohen Fremd-metallkonzentrationen angereichert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Erfahrungen von Laborversuchen mit speziellen Ionenaustauscherharzen nutzend, wurde eine Ionenaustauscheranlage entwickelt und gefertigt, die den Erfordernissen zur Durchführung der For-schungsarbeiten gerecht wird. Diese Anlage in der Größe einer Technikumsanlage wurde teilautomatisiert, um reproduzierbare Versuchsparameter sicherzustellen, und diente über den gesamten Zeitraum der Bearbeitung dieses Forschungsprojektes zur Durchführung der Regenerierversuche.
Zuerst wurden Versuchsserien mit unterschiedlichen Harztypen für Eignungs- und Regeneriertests durchgeführt. Hierbei wurden sowohl Standzeit als auch Regenerierungsmöglichkeit der Harze geprüft. Nach der Auswahl des geeignetesten Ionenaustauscherharzes wurde mit den Versuchsserien begonnen.
Dabei wurden die drei gebräuchlichsten Arten Hartchromelektrolyte nacheinander bearbeitet. Um eine Statistik zu ermöglichen war es notwendig, größere Mengen an Elektrolyt zu bearbeiten und zu analysieren. Pro Elektrolytart wurden mehrere Versuchsserien durchgeführt, um eine Ergebnissicherheit zu gewährleisten. Die durchgeführten Versuche bezogen sich nicht nur auf die Abreicherung der Fremdmetalle in den Altelektrolyten, sondern auch auf die Regenerierung des Ionenaustauscherharzes und dessen Standzeit. Mit einer begleitenden Analytik wurden die Elektrolyte vor der Regenerierung und in festgelegten Intervallen während der Versuche analytisch und anwendungstechnisch überprüft. Ebenfalls wurde die Regenerierung des Harzes analytisch begleitet. Durch diese Vorgehensweise war es möglich, ein praxisnahes Aufbereitungsverfahren zu entwickeln.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurden folgende Hartchromelektrolyten bearbeitet :
- Mischsaure Elektrolyte,
- Selbstregulierende Bodensatzelektrolyte,
- Schwefelsaure sonderkatalysatorhaltige Elektrolyte.
Nach umfangreichen Versuchen und deren Auswertung kann folgendes Ergebnis festgestellt werden:
Prinzipiell ist es möglich, alle Altchromelektrolyte mit diesen Verfahren zu regenerieren.
Sowohl mit im Labor künstlich angereicherten Chromelektrolyten als auch mit Altelektrolyten aus Galvanikbetrieben wurden mit dem Verfahren sehr gute Ergebnisse erzielt.
In den Elektrolyten wurden bis zu 88 % der Fremdmetalle einschließlich Chrom III-oxid entfernt.
Die Reinigungseffizienz ist dabei nicht vom Elektrolyttyp abhängig.
Festgestellt wurde jedoch, dass bei den sonderkatalysatorhaltigen Elektrolyten teilweise auch typspezifische Zusätze entfernt werden. Weiterhin war bei der angewandten Verfahrensweise technisch bedingt eine Verdünnung des Elektrolyten bei Regenerierungsbeginn nicht zu vermeiden. Bei einer zukünftigen großtechnischen Arbeitsweise kann dieser Verdünnungsfehler jedoch durch Verfahrensoptimierung weitestgehend ausgeschlossen werden.
Während des gesamten Versuchszeitraumes wurde mit der gleichen Harzfüllung gearbeitet. Der Altelektrolyt wurde unverdünnt auf die Säulen gegeben. Nach jedem Versuch wurde das Harz regeneriert und auf seine Beständigkeit hin untersucht. Es wurde festgestellt, dass sich das eingesetzte Harz nicht veränderte und immer vergleichbare Regenerierungskurven lieferte.
Die Beständigkeit des Harzes gegenüber konzentrierter Chromsäure ist gegeben.
In jedem Fall ist eine analytische und anwendungstechnische Kontrolle des regenerierten Elektrolyten notwendig. Durch entsprechende Korrekturhinweise für den Kunden und das Nachdosieren abgereicherter Komponenten wird das Einhalten der Sollparameter gesichert.
Verbrauchte Elektrolyte können mit diesem Verfahren einfach selektiv gereinigt werden; die umweltbelastende und kostenintensive Entsorgung kann entfallen.
Besonders für kleinere Galvanikbetriebe ist das Handling von Chromsäureelektrolyten problematisch. Sie bevorzugen eine Lösung, bei der die alten Elektrolyte komplett oder teilweise abgepumpt werden und im Gegenzug ein fertiger Elektrolyt eingefüllt wird. Mit der neuen Verfahrensweise wird die Logistik für den Galvanikbetrieb verbessert, da für die Beschaffung und Entsorgung des Chromelektrolyten nur ein Ansprechpartner benötigt und ein direkter Austausch möglich wird. Um Kosten und Aufwand zu mi-nimieren ist es günstig, dass eine Fachfirma für Galvanotechnik oder ein Entsorgungsfachbetrieb die Regenerierung übernimmt. Durch die Anschaffung von Sammelbehältern ist es möglich, die drei Stan-dardelektrolyte nacheinander über eine einzige Regenerationsanlage wiederaufzubreiten. Bei einer geeigneten Kooperation von Chromsäurelieferant und Entsorger können sogar individuell auf die einzelnen Kunden zugeschnittene Elektrolyte bereitgestellt werden. Dabei wird die TRITECH Oberflächentechnik GmbH den regenerierten Elektrolyten analysieren, ein Zertifikat ausstellen und ggf. notwendige Korrek-turen und Rezepturergänzungen für den jeweiligen Kunden empfehlen.
So kann nicht nur die anfallende Abfallmenge an umweltschädlichen Elektrolyten, sondern auch die Ge-samtmenge der im Umlauf befindlichen Chromsäure drastisch reduziert werden. Da Chrom(VI)-verbindungen gesundheitsschädlich sind, kann durch diese neue Art der Wiederverwendung die Umwelt deutlich entlastet werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Verfahren wurde bei einer Posterpräsentation durch die TRITECH Oberflächentechnik GmbH einem auswählten Kundenkreis vorgestellt. Dabei wurde großes Interesse an einer zukünftigen Vermarktung geäußert.


Fazit

In diesem Projekt wurde ein Verfahren entwickelt, um stark mit Fremdmetallen verunreinigte Hartchromelektrolyte mittels spezieller Ionentauscher zu regenerieren. Dies wurde erfolgreich durchgeführt und in einer Versuchsanlage an repräsentativen Chromelektrolyten erprobt. Durch den Einsatz dieses Verfahren in einem geeigneten Unternehmen könnten die Kosten für die Lohnbeschichter gesenkt, die im Umlauf befindliche Menge an gesundheitsschädlichen Chromelektolyten reduziert und die Abfallmenge drastisch verkleinert werden.

Übersicht

Fördersumme

97.145,46 €

Förderzeitraum

01.06.2001 - 01.06.2003

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik