DE2432354A1

DE2432354A1 - Verfahren zum reinigen von abwasser durch elektrolyse

Info

Publication number: DE2432354A1
Application number: DE2432354A
Authority: DE
Inventors: Takuji Ito; Hisao Yamazaki
Original assignee: Nippon Risui Kagaku Kenkyusho
Current assignee: Nippon Risui Kagaku Kenkyusho
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS5030351A; US3915820A; SE7408683L; JPS5428668B2

Description

DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAfR

PATENTANWÄLTE
β MÜNCHEN 80 · M A U ERK I RCHERSTR. 45

Anwaltsakte 25 172 5. j_uü 1974

Nippon Risui Kagaku Kenkyusho Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, Japan

" Verfahren zum Reinigen von Abwasser durch Elektrolyse "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser durch Elektrolyse, insbesondere ein Verfahren zum Reinigen von Farbstoffe enthaltendem Abwasser.

Die industrielle Technologie führt zu einer Wasserverschmutzung. Es sind verschiedene Abwasserarten zu beobachten, zu deren Reinigung viele verschiedene Wege vorgeschlagen wurden. Es wurden bereits zahlreiche organische und anorganische chemische Mittel und verschiedene Elektrolyseverfahren zur Reinigung von Abwasser vorgeschlagen und praktisch angewandt. Farbstoffe enthaltende Abwasser sind

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jedoch, schwierig zu reinigen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Farbstoffe enthaltendem Abwasser zu
schaffen.

Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe überraschenderweise dadurch lösen läßt, daß man die Elektrolyse in zwei Stufen bei zwei verschiedenen pH-Wertbereichen des Abwassers unter Verwendung zweier bestimmter, bezüglich der Kathoden verschiedener Elektrodenpaarungen durchführt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man das Abwasser durch zweistufige Elektrolyse reinigt, wobei die Elektrolyse

in einer der beiden Stufen bei einem niedrigeren pH-Wert
als 7 durch Eintauchen einer Eisenanode und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungskathode in das Abwasser und Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden
und in der anderen der beiden Stufen bei einem höheren
pH-Wert als 7 durch Eintauchen einer Eisenanode und einer Kohlenstoffkathode in das Abwasser und Anlegen einer
Gleichspannung an die Elektroden
durchgeführt wird.

Wenn das zu reinigende Abwasser alkalisch ist, wird

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seine Wasserstoffionenkonzentration bzw. sein pH-Wert auf etwa k eingestellt. In dieses Abwasser werden dann eine Eisenanode und eine Aluminium- oder AluminiumlegierungS' kathode eingetaucht, worauf man die Elektrolyse durch Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden bei einer Stromdichte von vorzugsweise etwa 0,4 A/dm .durchführt. Die angelegte Gleichspannung hängt zwar von der Art des zu reinigenden Abwassers ab, jedoch kann man in der Regel zweckmäßig mit einer Gleichspannung von etwa 15V arbeiten.

Als Material für Aluminiumlegierungskathoden Airerden vorzugsweise Aluminiumlegierungen verwendet, die mindestens ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Eisen, Zink und Mangan enthalten.

Wenn die Elektrolyse unter Rühren in der vorstehend beschriebenen Weise fortgesetzt wird, steigt der pH-Wert an und bildet sich ein Niederschlag. Wenn der pH einen Wert von etwa 7 erreicht, wird die Elektrolyse abgebrochen. Die Elektrolyse bis zu diesem Punkt ist meist die erste Elektrolysestufe.

Der gebildete Niederschlag wird, z.B. durch Filtrieren, entfernt, um von dem Niederschlag befreites Abwasser zu erhalten. In dieses Wasser werden eine Eisenanode und eine Kohlenstoffkathode eingetaucht, worauf die zweite Elektrolysestufe in der gleichen Weise wie die erste

Elektrolysestufe durchgeführt wird, indem man an die Elektroden eine Gleichspannung anlegt. Wird diese Elektrolyse unter Rühren fortgesetzt, so bildet sich ein Niederschlag und steigt der pH-Wert. Wenn der pH einen Wert von etwa 11 erreicht, wird die Elektrolyse abgebrochen und der gebildete Niederschlag entfernt, um gereinigtes Wasser zu erhalten.

Das gereinigte Abwasser mit einem pH-Wert von etwa 11 wird bis auf pH 7 durch Zugabe einer Säure neutralisiert. Wahlweise kann man diese Neutralisation auch dadurch durchführen, daß man in das gereinigte Abwasser eine Kohlenstoff anode und eine Aluminiumlegierungskathode eintaucht und dann in der vorstehend beschriebenen Weise eine Elektrolyse durchführt.

Für die erfindungsgemäße Reinigung von Abwasser können folgende Theorien aufgestellt werden:

In der ersten Stufe der Elektrolyse bei einem pH-Wert von unter 7 werden eine Eisenanode und eine Aluminium-oder Aluminiumlegierungskathode verwendet. Bei der Durchführung der Elektrolyse bilden sich kolloidales Eisenhydroxid und kolloidales Aluminiumhydroxid. Das Eisenhydroxid entsteht durch Auflösung der Eisenanode, während das Aluminiumhydroxid wie folgt entsteht:

Der pH-Wert des Abwassers in der Nähe der Kathode erreicht durch die Elektrolyse einen Wert von etwa 11, wobei das

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Aluminium oder die Aluminiumlegierung durch eine alkalische Lösung gelöst werden. Das kolloidale Eisenhydroxid und Aluminiumhydroxid sind bei einem pH-Wert unter 7 positiv geladen. Das positiv geladene kolloidale Hydroxid und im Abwasser vorhandene negativ geladene Teilchen haften unter Bildung einer Fällung oder eines Niederschlags aneinander. Außerdem adsorbiert das positiv geladene kolloidale Hydroxid im Abwasser gelöste Farbstoffe. In der zweiten Stufe der Elektrolyse bei einem pH-Wert von über 7 wird die Eisenanode allmählich unter Bildung von kolloidalem Eisenhydroxid gelöst, das bei einem höheren pH-¥ert als 7 eine negative Ladung trägt und an im Abwasser vorhandene positiv geladene Teilchen unter Bildung einer Fällung anhaftet bzw. umgekehrt. Weiterhin adsorbiert das negativ geladene kolloidale Eisenhydroxid im Abwasser gelöste Farbstoffe.

Wenn anstelle einer Aluminium- eine Aluminiumlegierungskathode verwendet wird, wird die Lösung von Aluminium durch in der Legierung enthaltenes Kupfer, Eisen, Zink und/oder Mangan erleichtert. Gleichzeitig werden die Hydroxide von Kupfer, Eisen, Zink und/oder Mangan erzeugt, die an im Abwasser enthaltene Teilchen anhaften und umgekehrt und im Abwasser enthaltene Farbstoffe adsorbieren.

Das nachstehende Beispiel erläutert die Erfindung und ist nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen.

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Beispiel

Aus einer Färberei wurden 100 Liter Abwasser (Probe) besorgt. Dieses Abwasser war eine braun-purpurfarbene Suspension mit einem pH—Wert von h, einer Transparenz von 0,8 cm und einem chemischen Sauerstoffbedarf (COD) von etwa 380. In dieses Abwasser wurden, eine Eisenanode und eine Aluminiumkathode eingetaucht, worauf bei einer Temperatur von etwa 25 C unter Rühren bei einer Stromdichte von 0,4 A/dm eine Elektrolyse durchgeführt wurde. Nach einer Elektrolysedauer von etwa 20 Minuten erreichte der pH-Wert des Abwassers einenWert von 6,8 und bildete sich ein bräunlicher Niederschlag. Dann wurde die erste Elektrolysestufe abgebrochen und der Niederschlag abfiltriert. Das Filtrat wies eine schwache Purpurfärbung auf und besaß eine Transparenz von h cm. In dieses Filtrat wurden eine Eisenanode und eine Kohlenstoffkathode getaucht, worauf die zweite Elektrolyse bei einer Temperatur von 25 C unter Rühren mit einer Stromdichte von 0,4 A/dm durchgeführt wurde. Nach einer Elektrolysedauer von etwa 25 Minuten erreichte der pH-Wert des Abwassers 10,5 und bildete sich ein schwach, purpurfarbener Niederschlag. Die Elektrolyse wurde abgebrochen und der Niederschlag abfiltriert. Das Filtrat war nahezu farblos und wies eine Transparenz von mehr als 30 cm und einen COD von etwa 80 auf.

Farbstoffe enthaltendes Abwasser ist nach herkömmlichen Reinigungsverfahren gewöhnlich nur schwer zu reinigen.

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Derartige Abwässer können jedoch durch die erfindungsgemäße zweistufige Elektrolyse gereinigt werden.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Abwasser mit einem COD von etwa 80 kann mit Aktivkohle behandelt werden, um seinen COD auf etwa 10 zu senken. Dieses gereinigte Abwasser kann als Industriebrauchwasser wiederverwendet werden.

In dem vorstehenden Beispiel wurde ein Verfahren zur Durchführung einer Elektrolyse in zwei Stufen erläutert, bei dem die erste Elektrolyse bei einem pH-Wert von unter 7 unter Verwendung einer Eisenanode und einer Aluminium— oder Aluminiumlegierungskathode und die zweite Elektrolyse bei einem pH—Wert von über 7 unter Verwendung einer Eisenanode und einer Kohlenstoffkathode durchführt wird.

Wahlweise kann die Elektrolyse jedoch auch wie folgt durchgeführt werden:

Der pH-Wert des zu reinigenden Abwassers wird auf etwa 7 eingestellt, worauf die erste Elektrolyse unter Verwendung einer Eisenanode und einer Kohlenstoffkathode durchgeführt wird. Wenn der pH einen Wert von etwa 11 erreicht, wird die Elektrolyse abgebrochen und der gebildete Niederschlag abfiltriert. Der pH-Wert des Filtrats wird auf etwa k verringert, indem man eine Elektrolyse mit einer

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Kohlenstoffanode und einer Aluminiumkathode durchführt oder das Filtrat mit einer Säure versetzt. Dann wird die zweite Elektrolyse unter Verwendung einer Eisenanode und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungskathode durchgeführt. Venn der pH einen Wert von etwa 7 erreicht, wird die zweite Elektrolyse abgebrochen und der Niederschlag abfiltriert. Bei diesem Verfahren bzw. dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Reihenfolge der ersten und der zweiten Elektrolysestufe umgekehrt wie bei dem vorstehenden Beispiel. Durch dieses Verfahren kann Farbstoffe enthaltendes Abwasser gereinigt werden.

Es wurde gefunden, daß Abwasser, die Schwermetallionen, wie Kupfer, Eisen-, Mangan-, Chrom-, Zink-, Cadmium- und/ oder Quecksilberionen enthalten, nach dem Verfahren der Erfindung gereinigt werden können. Wenn eine Aluminiumkathode verwendet wird, wird die Lösung von Aluminium durch Austreten oder Abscheiden der Schwermetallionen erleichtert, wobei die Hydroxide der Schwermetalle erzeugt werden. Diese Hydroxide haften an im Abwasser vorhandenen Teilchen und umgekehrt und adsorbieren im Abwasser enthaltene Farbstoffe.

Weiterhin können durch das Verfahren der Erfindung im Abwasser in. .kleinen Mengen vorhandene Anionen, wie Phosphat- und Sulfationen, entfernt werden, weil kolloidales Aluminiumhydroxid und Eisenhydroxid solche Anionen bei einem niedrigeren pH-Wert als 7 adsorbieren.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

\Vi Verfahren zum Reinigen von Abwasser durch Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet , daß man das Abwasser durch zweistufige Elektrolyse reinigt, wobei die Elektrolyse

in einer der beiden Stufen bei einem niedrigeren pH-Wert als 7 durch Eintauchen einer Eisenanode und einer Aluminium- oder AlunrinLumlegierungskathode in das Abwasser und Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden und

in der anderen der beiden Stufen bei einem höheren pH-Wert als 7 durch Eintauchen einer Eisenanode und einer Kohlenstoffkathode in das Abwasser und Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden

durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminiumlegierungskathode aus einer Kupfer, Eisen, Zink und/oder Mangan enthaltenden Aluminiumlegierung verwendet.

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