Übersicht über

Membranverfahren

Membranelektrolyse ist ein seit langem bekannter Prozess aus der Chloralkali-Industrie. Gewisse Änderungen dieses Prozesses ermöglichten es, einen neuen Prozess für die Rückführung von Prozessströmen im Bereich der Oberflächentechnik entstehen zu lassen.

Während der letzten Jahre wurde ein Prozess für die Regeneration von gebrauchten Beizlösungen wie z. B. Chromsäure und Eisenchlorid entwickelt. Die Regeneration von alkalischen Beizlösungen für Aluminium wurde ebenfalls mit Erfolg durchgeführt.

Physikalische Prozesse wie Membranverfahren, Elektrolyse, Membranelektrolyse, Verdampfer etc. gewinnen immer mehr Bedeutung in der Umwelttechnik.

Es sind Prozesse, bei denen ohne Chemikalieneinsatz gearbeitet wird. Durch ihren Einsatz ist es möglich, Wertstoffe (z. B. Schwermetalle) aus Abwässern der Galvanikbetriebe zu entfernen oder durch Regeneration der Aktivbäder diese erst gar nicht entstehen zu lassen. Dadurch entfällt oftmals eine chemische Abwasserbehandlung an diesen Teilströmen und der Umwelt werden weder Hydroxidschlämme noch die bei der Neutralisation entstehenden Neutralsalze zugeführt.

Folgende Möglichkeiten bieten sich beim Einsatz dieser Verfahren:

  • Spülwasserrückgewinnung und Kreislaufführung und dadurch eine Reduktion der Abwassermenge
  • Wertstoffrückgewinnung in Form von konzentrierten Lösungen oder direkt von Metallen und dadurch Reduktion der normalerweise anfallenden Schlammfracht
  • Regeneration von verbrauchten Elektrolyten und der Wiedereinsatz und dadurch Reduktion der Neutralisations- und Entgiftungskosten sowie der Schlammfracht

Elektrolyse und Membranelektrolyse eignen sich besonders zur Ausarbeitung von Metallen aus Spülwässern und Halbkonzentraten zur Regeneration von verbrauchten Elektrolyten.
Prozessbeschreibung

Elektrolyseprozesse sind aus der Metallgewinnung und aus Galvanikbetrieben bekannt. Dort arbeitet man mit offenen, ungeteilten Elektrolysezellen. Anoden und Kathoden sind im gleichen Behälter eingebaut. Dabei werden Metalle an der Kathode gemäß ff. Gleichung abgeschieden:
z. B.: Cu²+ - 2e- --> Cu°

Kathodisch können elektrochemische Reduktionsreaktion (z. B. Metallabscheidungen) und anodisch elektrochemische Oxidationsreaktionen (z. B. Cyanidoxidation) durchgeführt werden.

Diese Effekte werden bereits in der Umwelttechnik zur Verringerung der Entgiftungkosten und des Schlammanfalls genutzt.

Bei der Membranelektrolyse werden Elektrolysezellen eingesetzt, bei denen die Anoden und Kathoden in separaten Kammern eingebaut sind, die durch Ionenaustauschermembranen getrennt sind. Dadurch ist es möglich, dass als Anolyt und Katholyt unterschiedliche Lösungen verwendet und jeweils spezifische, elektrochemische Reaktionen durchgeführt werden können.

Das bekannteste Verfahren, das auf diesem Prinzip beruht, ist die Chloralkalieelektrolyse. Dabei wird im Anolyt Chlorgas produziert und im Katholyt Natronlauge hergestellt.

In der Umwelttechnik kann dieser Prozess sehr wirtschaftlich zum Regenerieren von verbrauchten Prozeßbädern und zur Abwasserbehandlung eingesetzt werden.

Die Anlagen sind modular aufgebaut und können so optimal an jede Problemstellung angepasst werden.
Anwendungen des Membranelektrolyseverfahrens

  • Regeneration von verbrauchten FeCl3-Ätzlösungen
  • Regeneration von verbrauchten CuCl2-Ätzlösungen
  • Regeneration von verbrauchten Chromsäurebeizlösungen
  • Regeneration von Hartchromelektrolyten
  • Regeneration von Chromatierbädern
  • Aufbereitung von Nickelelektrolyten
  • Regeneration von alkalischen Ätzlösungen für Aluminium

Vorteile des Verfahrens

  • Rückgewinnung von Wertstoffen
  • Kreislaufführung der regenerierten Lösungen
  • keine Neutralisationskosten
  • keine Deponiekosten
  • vollautomatischer Anlagenbetrieb
  • niedrige Wartungskosten
  • hohe Wirtschaftlichkeit
  • kurze Amortisationszeit