DE4031979A1

DE4031979A1 - Vorrichtung zum entfernen von verunreinigungen, die in chrom-galvanisierbaedern enthalten sind

Info

Publication number: DE4031979A1
Application number: DE19904031979
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: HUANG YUN-FU MIAO-LI HSIEN TW
Current assignee: HUANG YUN-FU MIAO-LI HSIEN TW
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-04-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen, die in Chrom-Galvanisierbädern enthalten sind.

In der Galvanisierindustrie ist die Stromausbeute beim Chrom-Galvanisieren niedriger als die bei den anderen Metall-Galvanisierprozessen. Der einzige Weg, um die Qualität des Chrom-Galvanisierens zu verbessern ist der, einen sauberen Elektrolyten zu verwenden. Jedoch sind beim Chrom-Schmuckgal vanisieren ein Kupfer- und ein Nickel-Galvanisierschritt notwendig. Dies führt zu Verunreinigungen, die im Galvanisiertank erzeugt werden. Weiterhin wird beim Hart-Verchromen der zu plattierende Gegenstand einem Ätzprozeß un terworfen und deshalb eine große Menge von Eisen verursacht, die das Galva nisierbad verunreinigt.

Der Hauptnachteil beim Chrom-Galvanisieren sind die Elektrolyt-Giftstoffe. Die Kosten für die Entgiftung des Abwassers einschließlich konzentrierter Chrom säure sind hoch und deren Behandlung erzeugt eine Sekundär-Verschmut zung.

Die herkömmliche Vorrichtung zum Entfernen von metallischen Verunreini gungen, die in Galvanisierbädern enthalten sind, ist ein unglasierter Keramikzylinder. Der typische unglasierte Keramikzylinder weist jedoch ge wisse Nachteile auf, wie beispielsweise ein große Dicke (10-15 mm), niedrige Porosität und niedrige Permeabilität (0,0016 ml/cm²/h). Weiterhin kann die Sintertemperatur für die Aufbereitung des unglasierten Keramikzylinders nicht effektiv kontrolliert werden. Dies führt dazu, daß die Membran verstopft oder durch Chromsäure korrodiert wird. Eine andere Technologie zum Entfernen von metallischen Verunreinigungen in Galvanisierbädern ist die einer Ionenaus tauschmembrane oder einer fluorierten Membrane.

Bei der Anwendung der vorgenannten organischen Filme müssen die Tempe ratur und die Konzentration der Chromsäure genau kontrolliert werden, um zu verhindern, daß sich die funktionellen Gruppen der organischen Filme zerset zen. Die Permeabilität (6 ml/cm²/h) der fluorierten Membrane ist höher als die der Ionenaustauschmembrane. Der Unterschied des Flüssigkeitspegels zwi schen der Innen- und der Außenseite der fluorierten Membrane darf nicht zu groß sein. Die Flüssigkeit kann nicht umgerührt werden, um zu verhindern, daß Flüssigkeit durch die Membrane tritt. Die Wirksamkeit dieser Membrane ist wegen der vorgenannten Phänomene herabgesetzt. Weiterhin erhöht sich während der Anwendung der Membran die Temperatur des Galvanisierbades mit dem Anstieg der elektrischen Spannung, wodurch sich stürmisch Gas ent wickelt. Der Unterschied zwischen dem Pegel innen und außen steigt kräftig.

Wasser muß zugefügt werden, um den verdampften Elektrolyten nachzufüllen, wodurch die Betriebsbedingungen für die Ionenaustauschmembran und die fluorierte Membran beschränkt sind. Ein anderer Nachteil der Membrane ist das Verstopfungsproblem. Wenn der Membranetank klein ist, könnte die verstopfte Membrane mit HCl und Wasser gewaschen werden. Wenn eine größere Mem brane verwendet wird, ist die Reinigung der Membrane oder der Austausch des verbrauchten Elektrolyten mühevoller.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung liegt deshalb darin, eine ver besserte Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen in Chrom-Galvani sierbädern zu schaffen.

Die vorliegende Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen in einem Chrom-Galvanisierbad enthält einen Galvanisiertank; einen Membranetank; einen im Membranetank angeordneten Membranzylinder zur Aufnahme der Kathoden-Elektrolytlösung; einen Klärtank zur Aufnahme der Kathoden-Elek trolytlösung, die zu klären ist; eine Umlaufvorrichtung, die mit dem Galvanisier tank und dem Membranzylinder verbunden ist, um Anoden-Elektrolytlösung umlaufen zu lassen; eine Pumpvorrichtung, die mit dem Membranzylinder und dem Klärtank verbunden ist, um die Kathoden-Elektrolytlösung mit den Verun reinigungen vom Membranzylinder zum Klärtank zu pumpen und Mitteln zum Rückführen der regenerierten Kathoden-Elektrolytlösung vom Klärtank zum Membranzylinder.

Die beim Erfindungsgegenstand verwendete Membran ist mittels einer speziel len Keramik hergestellt, die bei 1100 bis 1150^oC gesintert wurde, um ein Pro dukt mit 2 bis 3 mm Dicke und einer Permeabilität von 0,1 bis 0,2 ml/cm²/h zu schaffen. Die Permeabilität des Erfindungsgegenstandes ist 62 bis 124 mal so groß wie die des Gegenstandes nach dem Stande der Technik. Während des Elektrogalvanisierprozesses fließt CrO₄- von der Kathode zur Anode, wäh rend die in der Anoden-Elektrolytlösung enthaltenen metallischen Verunreini gungen in die Kathode eintreten. Gleichzeitig wird trivalentes Chrom an der Anode elektrolytisch zu hexavalentem Chrom oxidiert. Deshalb ist dies eine doppelseitige Reaktion. Ein konventioneller unglasierter Keramikzylinder ist aus einer Struktur mit hoher Dichte und niedriger Porosität gebildet, so daß CrO₄ zur Anode und metallische Verunreinigungen langsam zur Kathode fließen. Dies ist der Hauptunterschied zwischen dem Stand der Technik und dem vor liegenden Erfindungsgegenstand. Bei letzterem kann der am Membranzylinder gebildete Schlamm mittels einer Pumpe zum Klärtank hin abgezogen werden, um zu verhindern, daß die Membrane verstopft wird und gewaschen werden muß.

Die beiliegende Figur ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bezugnehmend auf die Darstellung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Membrantank 1, einen Klärtank 2 und einen Galvanisiertank 3 auf. Drei Membranzylinder 11 sind jeweils als Kathode im Membrantank angeordnet. Die Gestalt des Membranzylinders 11 in Form einer Röhre und einem diese umgebenden Drahtmaterial schafft eine gleichförmige Stromverteilung. Sein Betriebsstrom liegt etwa bei 50 bis 60 A, was viel höher ist als der eines herkömmlichen Zylinders. Während CrO₄- von der Kathode zur Anode fließt und die metallischen Verunreinigungen in die Kathode eintreten, bildet sich Schlamm. Die Kathoden-Elektrolytlösung ist innerhalb des Membranzylin ders 11 enthalten und die Anoden-Elektrolytlösung wird außerhalb des Mem branzylinders 11 gehalten. Der Schlamm, der sich während des Elektro-Gal vanisierprozesses bildet, wird innerhalb des Membranzylinders 11 gehalten. Die Anoden-Elektrolytlösung ist sauber und zirkuliert vom Membrantank 1 zum Galvanisiertank 3 durch die Röhre 12 und gelangt durch die Röhre 13 zurück in den Membrantank 11. Jeder Membranzylinder 11 ist über eine Leitung 14 und ein Trennventil 15 mit dem Klärtank 2 verbunden. So wird Schlamm, der sich während des Galvanisierprozesses bildet, vom unteren Teil des Membran tanks 11 zum oberen Teil des Klärtanks 2 abgezogen. Nach dem Absetzen bleibt der Niederschlag am Boden des Klärtanks 2 zurück und die saubere Ka thoden-Elektrolytlösung wird mittels einer Leitung 16 und einer Rückführ pumpe 17 zum Membranzylinder 11 zurückgeführt. Der Membranzylinder 11, wie er beim Erfindungsgegenstand verwendet wird, wird durch Schlamm oder metallische Verunreinigungen nicht verstopft.

Beispiel 1:

Der Metallgehalt der zu behandelnden Elektrolytlösung besteht aus 11 073 mg/l Eisen, 650 mg/l Kupfer und 272 mg/l Zink. Nach einer Zirkulation von 192 Stunden mit der vorliegenden Vorrichtung, die zwei Membranzylinder 11 aufweist, lag der metallische Gehalt bei 4490 g/l Eisen, 172 mg/l Kupfer und 57,3 mg/l Zink. Die Konzentration von trivalentem Chrom hat sich von 15 g/l auf 2 g/l geändert.

Beispiel 2:

Bei diesem Beispiel kommt eine Vorrichtung gemäß dem Stande der Technik zum Einsatz. Nach einem Betrieb von 21 Stunden mit 9 V, 40 A und 30^oC hat sich das spezifische Gewicht des Elektrolyten von 1,22 auf 1,18 geändert. Nach 43 Stunden beträgt das spezifische Gewicht 1,15 und nach 137 Stunden liegt es bei 1,07. Die durchschnittliche Temperatur lag bei 60^oC. Das Gewicht der Kathode hat sich um 2,3 kg vergrößert und das Gewicht des in der Kathode enthaltenen Schlammes lag bei 3,1 kg.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen, die in einem Chrom- Galvanisierbad enthalten sind, mit

- einem Galvanisiertank (3),
- einem Membrantank (1),
- einem innerhalb des Membrantanks (1) angeordneten Membranzylinder (11) zur Aufnahme einer Kathoden-Elektrolytlösung,
- einem Klärtank (2), zur Aufnahme der zu klärenden Kathoden-Elektrolytlö sung,
- einer Zirkulationsvorrichtung, die mit dem Galvanisiertank (3) und dem Membranzylinder (11) in Verbindung steht, zur Zirkulation der Anoden Elektrolytlösung,
- einer Pumpvorrichtung, die mit dem Membranzylinder (11) und dem Klär tank (2) verbunden ist, um die Kathoden-Elektrolytlösung mit Verunreini gungen vom Membranzylinder (11) zum Klärtank (2) zu pumpen und
- Mitteln zum Rückführen der regenerierten Kathoden-Elektrolytlösung vom Klärtank (2) zum Membranzylinder (11).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Membranzylinder (11) eine Röhre und ein Drahtmaterial aufweist, das die Röhre umgibt.