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Dokumentenidentifikation DE102006016688B3 20.09.2007
Titel Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern
Anmelder ESA Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt GmbH, 39114 Magdeburg, DE;
Hochschule Anhalt (FH), 06366 Köthen, DE
Erfinder Bergmann, Henry, Prof. Dr., 06385 Aken, DE;
Yurchuk, Tatiana, Dr., 06385 Aken, DE
Vertreter Sperling, Fischer & Heyner Patentanwälte, 39108 Magdeburg
DE-Anmeldedatum 08.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006016688
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse C02F 1/42(2006.01)A, F, I, 20060408, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01J 49/00(2006.01)A, L, I, 20060408, B, H, DE   B01D 61/48(2006.01)A, L, I, 20060408, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform sowie mit anderen Bestandteilen von Prozessbädern, aufweisend eine Reinigung der metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustauscher und periodische Regenerierung des Ionenaustauschermaterials durch Elektrodialyse bei angelegter Spannung oder mittels Stromfluss, wobei die Aufbereitung in einer aus mindestens zwei Teilzellen bestehenden Zelle erfolgt, die durch mindestens einen Separator, der als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet ist, getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen unterschiedlich polarisierte Elektroden eine Anode oder eine Kathode aufnehmen, wobei mindestens eine der Teilzellen, bevorzugt die Kathodenkammer, ein Ionenaustauschermaterial enthält, das mit der Kathode zwecks direkter Regenerierung des Ionenaustauschermaterials durch gebildete Spezies an H+- und/oder OH--Ionen in direktem Kontakt steht und weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials ein Spülwasserflüssigkeitsstrom durch das Ionenaustauschermaterial realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch das Ionenaustauschermaterial geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom die ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform sowie mit anderen Bestandteilen von Prozessbädern, eine Reinigung der metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustauscher und periodische Regenerierung des Ionenaustauschermaterials durch Elektrodialyse bei angelegter Spannung bzw. Stromfluss aufweisend. Mit Kationen oder Anionen von Schwermetallen angereicherte flüssige Systeme, z. B. Spülwässer, entstehen bei der Oberflächenbehandlung von Metallen, insbesondere bei der Galvano- und Leiterplattentechnik und bei abtragenden Verfahren wie Beizen, Ätzen, Brennen u.a., aber auch bei der Aufarbeitung von metallhaltigen Reststoffen aus der Chemie, Metallurgie und der Umwelttechnik.

Üblicherweise werden für die Aufbereitung von schwermetallhaltigen Spülwässern chemische Redoxreaktionen, Fällungsprozesse, die chemische und elektrochemische Koagulation oder Flotation sowie der konventionelle Ionenaustausch, die Elektrodialyse und andere elektrochemische Verfahren eingesetzt. Die Verfahren besitzen z.T. die Nachteile des vollständigen Verlustes von Schwermetallen und anderen im System befindlichen Bestandteilen, des Einsatzes und Eintrages teurer Chemikalien zur Reduktion und Fällung sowie zur Flokkulation und Flotation. Ein weiterer Nachteil ist die Bildung von großen Mengen an Schwermetallschlämmen, deren Lagerung oder Weiterverwendung teilweise verboten, problematisch bzw. kostenaufwendig ist. Im Falle der elektrochemischen Verfahren kommen mitunter noch erhöhte Energieaufwendungen dazu. Bei einer Elektrodialyse bildet sich zwar gewöhnlich kein Schlamm, es ist jedoch nicht möglich, durch Elektrodialyse die Schwermetalle aus den Spülen vollständig und selektiv zu entfernen. Elektrolyseverfahren arbeiten in der Regel nur effektiv bei größeren Konzentrationen im Vergleich mit der Elektrodialyse. Die konventionelle Ionenaustauschtechnologie erlaubt zwar eine selektive Entfernung von Schwermetallen in einem Konzentrationsbereich bis wenige ppm, besitzt aber als Nachteile hohe Ionenaustauscherkosten, manuelle Aufwendungen sowie die Notwendigkeit der nachfolgenden chemischen Behandlung und Entsorgung des Eluates.

Für die Reinstwasserherstellung wird seit einigen Jahren eine Technik angeboten, die nach der so genannten Elektroentionisierung arbeitet. Dabei werden die Räume zwischen Separatoren einer Elektrodialysezelle bzw. auch Elektrodenräume mit Ionenaustauschermaterial gefüllt, das infolge von Ionenaustauschreaktionen im Wasser gelöste Bestandteile aufnimmt. Diese werden im Ionenaustauschermaterial entsprechend den elektrischen Potenzialgradienten und den Eigenschaften der begrenzenden Ionenaustauschermembranen in die benachbarten Kammern transportiert. Das Ionenaustauschermaterial wird kontinuierlich durch die elektrochemisch gebildeten Spezies an H+- bzw. OH--Ionen regeneriert.

Eine erfolgreiche Übertragung des Prinzips der kontinuierlichen Entionisierung aus der Reinstwasserherstellung auf die Regenerierung von Systemen der Oberflächentechnik und Metallindustrie ist nicht bekannt.

Die Elektroentionisierungstechnologie für die Oberflächentechnik und Metallindustrie unterscheidet sich von der Reinstwasserherstellung in vielen Parametern und benötigt neue Herangehensweisen und Konstruktionskonzepte.

Ein wichtiger Unterschied besteht in der Zusammensetzung des behandelten Wassers und den daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften. Für die Reinstwasserherstellung durch Elektroentionisierung (Stendten, D.; Leyer, D.: Reinstwasser Elektro-Entionisierung und Reinstwassersysteme, Labortechnik II (2001), S. 28 ff) verwendet man in der Regel ein Wasser, das schon mit Hilfe einer Reversosmose auf eine Leitfähigkeit von ca. 10–20 &mgr;S/cm und einen neutralen pH-Wert vorgereinigt wurde. In Spülwässern befinden sich dagegen Bestandteile von Galvanikbädern, zum Beispiel Ionen verschiedener Salze und Säuren, welche die Leitfähigkeit des Wassers signifikant erhöhen. In der Regel sind die Leitfähigkeitswerte des Spülwassers viel größer im Vergleich mit der effektiven Leitfähigkeit des Ionenaustauschermaterials, besonders im Falle der selektiven Ionenaustauscher. Daraus folgt eine bevorzugte Ionenwanderung im elektrischen Feld bevorzugt nicht durch das Ionenaustauschermaterial, sondern durch den Elektrolyten, der sich zwischen den Ionenaustauscherpartikeln befindet (Vuorilehto, K.; Tamminen, A.: Application of a solid ion-exchange electrolyte in three-dimensional electrodes, Journ. of Applied Electrochemistry 27 (1997), S. 749–755). Dies kann die Prozesseffektivität auf den Wert Null reduzieren. Um einen Übertritt von adsorbierten Ionen in die entionisierte Lösung vorzubeugen, sollte man deshalb in entsprechenden Fällen nicht eine gleichzeitige, sondern eine aufeinanderfolgende Adsorption und elektrochemische Ionenaustauscherregenerierung in kurzen Intervallen anstreben.

Aus der DE 40 16 000 C2 ist im Unterschied dazu nur eine Vorrichtung zur Aufbereitung von metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustausch und eine Regenerierung des Ionenaustauschermaterials mit dem Ziel der Energieeinsparung und der Metallrückgewinnung in fester Form unter Bevorzugung des Prinzips der Elektrodialyse als Wirkeffekt bekannt geworden. Wie bereits erwähnt, ist eine gleichzeitige Ionenaustauscherregenerierung für Systeme aus der Oberflächentechnik nicht möglich. Für eine periodische Regenerierung des Ionenaustauschers ist diese Vorrichtung nicht verwendbar. Die Gründe dafür sind:

  • 1. Der Zellaufbau hat eine extrem ungünstige Anolytführung zur Folge. Dies führt bei einer Regenerierung zu Problemen, weil an den Elektroden gebildete Spezies, H+-und OH--Ionen, nur durch die Separatoren in den Ionenaustauscherraum wandern können. Dies reduziert sehr stark die Effektivität der Regenerierung und führt zu einer ernorm erhöhten Zellspannung und zu sehr langen Regenerierungszeiten.
  • 2. Die Katholyt und Anolyt trennende Membranen verursachen zusätzliche Spannungsabfälle.
  • 3. Die Anordnung von mehreren Elektrodenkammern zwischen nur zwei Elektroden kann erstens zur schlechten Stromverteilung in der Zelle führen, (Wegfall der Regenerierung in den mittleren Ionenaustauscherkammern) und zweitens zum Mangel an Spezies (H+- und OH--Ionen), die für die Ionenaustauscherregenerierung benötigt werden.
  • 4. Ohne eine zusätzliche pH-Wert Korrektur kann der pH-Wert im Katholytwegen einer ungünstigen Elektrolytstromführung schnell steigen und zur Hydroxidbildung führen. Dadurch können sehr große Zellspannungen auftreten; die Zelle kann verstopfen und außer Betrieb gehen.

Aus der DE 44 18 812 C2 ist eine elektrochemische Zelle zur Elektroentionisierung von wässrigen Lösungen bekanntgeworden, in der beide Elektrodenräume mit dem Ionenaustauscher gefüllt sind, zwischen denen sich, durch Membran getrennt, ein Konzentrationsraum befindet. Vorteilhaft dabei ist es, dass die zur Regenerierung der Ionenaustauscherbetten nötigen H+- bzw. OH--Ionen direkt im Ionenaustauscherbett erzeugt werden. Die Zelle arbeitet jedoch im kontinuierlichen Betrieb und ist für die Behandlung von Schwermetallsystemen aus der Oberflächenbehandlung wegen des Übertrittes von adsorbierten Ionen in die entstehende Lösung und wegen möglicher Abscheide- bzw. Kalkbildungsreaktionen an der Kathode sowie möglicher Chlorentwicklung an der Anode ungeeignet.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform vermeidet und die Umweltverträglichkeit des Verfahrens durch Reduzierung der Menge an Abfalllösungen, die kostenintensiv entsorgt werden müssen, entscheidend verbessert.

Dazu besteht die Aufgabe, ein Verfahren zur Aufbereitung von metallhaltigen Flüssigkeiten, die bei der Oberflächenbehandlung von Metallen, insbesondere bei der Galvanotechnik und bei abtragenden Verfahren, wie Beizen, Ätzen, Brennen u.a., aber auch bei der Aufarbeitung von metallhaltigen Reststoffen aus Chemie, Metallurgie und Umwelttechnik entstehen und die sich mit Kationen oder Anionen von Schwermetallen anreichern, durch Ionenaustauscher und periodische Regenerierung des Ionenaustauschermaterials durch Elektrodialyse in vorzugsweise einer Apparateeinheit bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform sowie mit anderen Bestandteilen von Prozessbädern, das eine Reinigung der metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustauscher und periodische Regenerierung des Ionenaustauscherharzes durch Elektrodialyse bei angelegter Spannung bzw. mittels Stromfluss aufweist, gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass dafür eine Zelle aus mindestens zwei Teilzellen verwendet wird, die durch mindestens einen Separator, der als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet ist, getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen eine unterschiedlich polarisierte Elektrode aufnehmen (Anode oder Kathode), und mindestens eine der Teilzellen, bevorzugt der Kathodenraum, ein Ionenaustauschermaterial aufnimmt, das mit der Elektrode in direktem Kontakt steht, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials gebildet werden und dass weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials ein Stoffstrom durch das Ionenaustauschermaterial realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Stoffstrom in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch das Ionenaustauschermaterial geleitet wird und ein zweiter Stoff oder Flüssigkeitsstrom durch die andere, eine Elektrode aufnehmende Teilzelle strömt.

Damit sollen im Wesentlichen folgende Ergebnisse erreicht werden:

  • 1. Das behandelte Spülwasser kann wiederverwendet oder leicht entsorgt werden. Es kann eine Senkung der Metallkonzentrationen, z.B. in Spülen bis auf 0,1 mg/l, erreicht werden.
  • 2. Diese Technologie kann an Standspülen angeschlossen werden, um dort eine niedrige Konzentration von Schwermetallen und anderen Inhaltsstoffen einzuhalten.
  • 3. Während der Regenerierung des Ionenaustauschers entsteht ein Konzentrat von Schwermetallen in Form von Säure-, Hydroxid- und Salzlösungen. Dieses Konzentrat kann man bedeutend leichter im Vergleich mit der verdünnten Lösung weiterverwenden bzw. nützlicherweise für Bäderkorrekturen bezüglich der rückgewonnenen Schwermetalle einsetzen. Eine derartige Vorgehensweise ist besonders interessant für Metallionen mit schwerer elektrochemischer Abscheidbarkeit (Chromsysteme). Üblicherweise aus konventionellen Ionenaustauschern erhaltene Cr(III)-Lösungen sind für Badkorrekturen nicht geeignet.
  • 4. Durch die elektrochemische Regenerierung des Ionenaustauschermaterials kann die Abwasserbildung minimiertwerden.
  • 5. Das Verfahren ist gleichfalls für eine effektive Reinigung von Fließ- bzw Spritzspülwässern bzw. Systemen mitvergleichsweise geringer Konzentration geeignet.
  • 6. Durch die Spezifik des Verfahrens lässt sich im Vergleich zum konventionellen Ionenaustausch die benötigte Ionenaustauschermenge um z.B. eine Größenordnung verringern.

Weiterhin kann eine direkte Anpassung von Modulen und Prozessführungen an unterschiedliche Lösungsmengen und Konzentrationen entweder durch die Verwendung mehrerer Zelleneinheiten und/oder elektrische Verschaltungen von entsprechenden Zelleneinheiten parallel oder in der Reihe (z.B. durch bipolare Elektroden und/oder eine bipolare Membran) vorgenommen werden oder durch eine optimierte Spülwasser- und Elektrolytstromführung sowohl beim Ionenaustausch als auch bei der Ionenaustauscherregenerierung. Für gleichzeitige oder periodische Metallabscheidungen und/oder Konzentrierungen sowie pH-Wert Korrekturen kann zum Elektroentionisierungsmodul, direkt zur Konzentrationskammer oder zum Konzentrationsbehälter, eine Abscheidungsvorrichtung oder eine Elektrodialyse zugeschaltet werden. Für eine optimale Aufkonzentrierung von Schwermetallen oder anderen Lösungsbestandteilen können in jeder Zelleneinheit statt einer Konzentrationskammer mehrere Konzentrationskammern nebeneinander wie bei einer Stack Elektrodialyse eingebaut werden. Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich durch Wiederholung in Stackkonstruktionen variabler Größe ausführen.

Da das vorgeschlagene Elektroentionisierungsverfahren zwei nacheinanderfolgende Prozesse – Ionenaustausch und elektrochemische Ionenaustauscherregenerierung – aufweist, sollten natürlich beide Prozesse möglichst präzise zeitlich aufeinander abgestimmt bzw. auch einzeln optimiert werden. Für einen konkreten Ionenaustausch sind unterschiedliche Ionenaustauschermaterialien einsetzbar. Weiterhin kann ein behandeltes Wasser die Ionenaustauscherkammern parallel und/oder hintereinander durchströmen. Für eine effektive Entfernung von Schwermetallionen aus Wässern mit einem Anteil an anderen Ionen, wie z.B. Calzium, Magnesium, Sulfat, Phosphat, Chlorid oder anderen, ist eine Verwendung von selektiven Ionenaustauschern oder eine Kombination von ihnen mit z.B. anderen starksauren oder starkbasischen Ionenaustauschern erforderlich. Um die Anzahl von Modulen zu reduzieren, kann die Beladung von Ionenaustauschern durch eine Erhöhung der Konvektion sowie eine Erhöhung der Temperatur des behandelten Systems beschleunigt werden. Gleichgewichte beim Ionenaustausch sind stark von pH-Werten abhängig. Deswegen ist es zweckmäßig, immer spezielle Ionenaustauscher oder deren Kombination sowie optimale Stoffstromführungen zu berücksichtigen. Im Fall eines neutralen Wassers, aus dem Anionen selektiv abgetrennt werden sollen, ist es von Vorteil, zuerst das zu reinigende Wasser zwecks Senkung des pH-Wertes durch einen starksauren Ionenaustauscher und dann durch einen selektiven Anionenaustauscher zu leiten. Eine weitere Ausführung beschreibt die Erhöhung des Wirkungsgrades des Ionenaustausches bei gleichzeitiger Kationen- und Anionenentfernung. Hierbei wird das zu behandelnde Wasser mit einem pH-Wert im sauren Bereich zuerst durch einen Anionenaustauscher und dann durch einen Kationenaustauscher geleitet. Umgekehrtes gilt für Wässer mit basischem pH-Wert.

Für eine effektive elektrochemische Ionenaustauscherregenerierung sind folgende Aspekte interessant. An den Elektroden gebildete und für die Ionenaustauscherregenerierungverantwortliche Spezies, OH-- und H+-Ionen, müssen direkt mit dem Ionenaustauscher reagieren bzw. mit beladenen Ionen ausgetauscht werden. Das kann einerseits durch eine gemeinsame Unterbringung des Ionenaustauschers und einer Elektrode im gleichen Zellenraum (z.B. Kationenaustauscher im Anodenraum und Anionenaustauscher im Kathodenraum) oder andererseits durch einen gemeinsamen Kreislauf für die Anodenkammer und Kationenaustauscherkammern und/oder Kathodenkammer und Anionenaustauscherkammern während der Regenerierung erfolgen. Im ersten Fall steht eine vereinfachte Zelleinheit mit weniger Membranen und Zellenräumen zur Verfügung. Daraus ergeben sich ein leichterer Betrieb sowie kleinere Zellspannungen und kleinere Energiekosten. Im zweiten Fall lässt sich eine bessere Entgasung realisieren. Dadurch kann mit größeren Stromstärken gearbeitet werden, was zu einer Verkürzung der Regenerierungszeiten führt. Daneben gibt es bezüglich der Zellenstruktur und der Führung von Elektrolytströmen durch die Kammern der Zelle natürlich noch viele weitere Möglichkeiten der Verfahrensführung, wie den im Weiteren beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu entnehmen ist.

Zur Vorbeugung der Entwicklung giftigen Chlorgases sollte als Anolyt ein chloridfreier Elektrolyt benutzt werden. Dadurch kann auf eine zusätzliche Kationenaustauschermembran vor der Anode verzichtet werden, was neben der Einsparung der Kosten für die Membrane auch zu einer vereinfachten Konstruktion sowie geringeneren Energiekosten führt. Weiterhin können den Prozesslösungen die Leitfähigkeit erhöhende Chemikalien zur Senkung der Zellspannung bzw. zur Erhöhung von Zellenstrom und Stromausbeute zugegeben werden. Dafür können Basen, Säuren, Salze sowie spezielle Pufferlösungen, die den Ausfall von Metallhydroxiden oder Metallabscheidungen verhindern, verwendetwerden. Zur Verhinderung von Metallabscheidungen oder Kalkabscheidungen an der Kathode sollte sich in der Kationenkammer eine bipolare Membran oder eine Anionenaustauschermembran vor der Kathode befinden.

Mit der Erfindung wurde eine Lösung gefunden, die eine quasikontinuierliche Regenerierung von Prozesswässern der Oberflächentechnik und metallbearbeitenden und -verarbeitenden Industrie etc. mittels einer getakteten Entionisierung zum Inhalt hat. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Senkung der Schwermetallkonzentration in Spülen bis 0,1 mg/l erreicht werden. Die Schwermetalle und andere Badbestandteile werden in anionischer und/oder kationischer Form konzentriert und können als Konzentrat für eine Prozessbadkorrektur verwendet werden. Dadurch kann eine Abwasser- und Schlammbildung verhindert werden. Der Energieaufwand wird im Vergleich zu Elektrodialyseverfahren stark reduziert.

Die 1 bis 8 veranschaulichen bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 veranschaulicht ein getaktetes Elektroentionisierungsverfahren mit einer Zweikammerzelle, die einer getrennten Entfernung von Anionen oder Kationen, die an der Anode und/oder Kathode nicht elektrochemisch reagieren, dient.

2 zeigt ein Elektroentionisierungsverfahren unter Verwendung einer Zelle, bestehend aus mindestens drei Teilzellen 1, 2 und 7, die durch mindestens zwei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen 1, 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden, Anode 9 und Kathode 10, aufnehmen sowie mit einem Ionenaustauschermaterial 12 gefüllt sind, das mit der Anode 9 und der Kathode 10 in direktem Kontakt steht, wobei elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials 12 gebildet werden, und weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch das Ionenaustauschermaterial 12 realisiert wird, der parallel oder nacheinander durch die Kathodenkammer 2 und die Anodenkammer 1 geleitet wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom 15 in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch die Anodenkammer 1 und ein Flüssigkeitsstrom 14 durch die Kathodenkammer 2 geleitet wird, und eine durch zwei nacheinanderfolgende Separatoren 8 entstehende Teilzelle 7 eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion übernimmt sowie unerwünschte Elektrodenreaktionen verhindert und bei der Ionenaustauscherregenerierung einen eigenen Flüssigkeitsstrom 16 besitzt. Die Flüssigkeitsströme 13, 14, 15 und 16 werden mittels Pumpen 29, 30, 31 und 32 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22, 23 und 24 gepumpt und in diese wiederzurückgeführtwerden. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Kationen und Anionen ungetrennt konzentriert. Dadurch entsteht ein Konzentrat, das wichtige Bestandteile des Prozessbades enthält, d.h. aus Salzen von Schwermetallen und Säuren besteht und für eine Prozessbäderkorrekturverwendbar ist. Bevorzugte Anwendungen dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Reinigung von Spülwässern aus der Oberflächentechnik, z.B. aus der Vernickelung, Verkupferung u.a.

3 veranschaulicht ein Elektroentionisierungsverfahren, bei dem eine mindestens vier Teilzellen 1, 2, 3 und 4 aufweisende Zelle verwendet wird, die durch mindestens zwei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen 1 und 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode 9 und Kathode 10, wobei mindestens zwei der Teilzellen 3 und 4 unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, unterschiedliches Ionenaustauschermaterial 12 aufnehmen und nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode 11 voneinander getrennt sind, dass die Ionenaustauschermaterialien 12 mit den beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode 11 in direktem Kontakt stehen, wobei elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials 12 gebildet werden und weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch beide Ionenaustauscherteilzellen 3 und 4 parallel oder nacheinander realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme 17 und 18 zur Regenerierung der Ionenenaustauschermaterialien 12 im separaten Kreislauf oder kontinuierlich durch die Ionenenaustauscherteilzellen 4 und 3 geleitet werden und durch Separatoren 8 an den Ionenaustauscherteilzellen 3 und 4 angrenzende Elektrodenteilzellen 1 und 2 Konzentrierungsfunktionen übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung mindestens zwei separate Flüssigkeitskreisläufe 15 und 14 besitzen. Die Flüssigkeitsströme 13, 14, 15, 17 und 18 werden mittels Pumpen 29, 30, 31, 34 und 35 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22, 23, 26 und 27 gepumpt und in diese wieder zurückgeführt werden. Die Ausgestaltung des Verfahrens wird bevorzugt für die Regenerierung von Spülwässern, die bei abtragenden Metallverfahren, wie Beizen, Ätzen, Brennen u.a., entstehen, eingesetzt. Hierbei werden abgetragene Fremdmetallionen getrennt und zu für eine Bäderkorrektur nützlichen Lösungen aufkonzentriert. Als ein typisches Beispiel kann die Regenerierung von nach der Verchromung von Aluminium entstehenden Prozesswässern genannt werden. Durch die Entionisierung wird z.B. eine Spüle von Aluminium- und Chromionen gereinigt, nach der Regenerierung im Anolyt aufkonzentrierte Chromsäure kann für eine Prozessbäderkorrektur wiederverwendet werden, wogegen im Katholyt aufkonzentrierte Aluminiumionen leicht entsorgt werden können.

4 zeigt ein Elektroentionisierungsverfahren, bei dem eine mindestens fünf Teilzellen 1, 2, 3, 4 und 5 aufweisende Zelle verwendet wird, die durch mindestens drei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, und mindestens zwei Teilzellen 1 und 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode 9 und Kathode 10, wobei mindestens zwei der Teilzellen 3 und 4 unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, unterschiedliches Ionenaustauschermaterial 12 aufnehmen, nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode 11 voneinander getrennt sind, dass die Ionenaustauschermaterialien 12 mit den beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode 11 in direktem Kontakt stehen, wobei elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials 12 gebildet werden und eine weitere Teilzelle 5 sich zwischen einer Ionenaustauscherteilzelle 3 und der Anodenkammer 1 befindet und von ihnen durch zwei Separatoren 8 abgetrennt ist und bei der Regenerierung eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion oder eine Konzentrationskammer und Schutzfunktion gegen unerwünschte Elektrodenreaktionen übernimmt, weiterhin im stromlosem Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch beide Ionenaustauscherzellen 3 und 4 realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derartvorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme 17 und 18 im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherzellen 4 und 3 geleitet werden und durch Separatoren 8 an den Ionenaustauscherzellen 3 und 4 angrenzende Teilzellen 2 und 5 eine Konzentrierungsfunktion übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung mindestens zwei separate Flüssigkeitsströme 14 und 16 besitzen und ein weiterer Flüssigkeitsstrom 15 autonom die Anodenkammer 1 durchströmt. Die Flüssigkeitsströme 13, 14, 15, 16, 17 und 18 werden mittels Pumpen 29, 30, 31, 32, 34 und 35 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22, 23, 24, 26 und 27 gepumpt und in diese wieder zurückgeführt werden.

Das Verfahren wird bevorzugt für die Regenerierung von Spülwässern, die bei abtragenden Metallverfahren, wie Beizen, Ätzen, Brennen u.a., oder nach Metallabscheidungsprozessen, wie der Chromatierung, entstehen, eingesetzt. Hierbei werden abgetragene Fremdmetallionen getrennt bzw. zu für eine Bäderkorrektur nützlichen Lösungen aufkonzentriert. Zusätzlich ermöglicht diese Ausgestaltung des Verfahrens eine Verhinderung von unerwünschten Kathoden- oder Anodenreaktionen, während der Regenerierung, wie z.B. eine Metallabscheidung oder Chlorentwicklung. Eine typische Anwendung ist die Behandlung von nach der Verchromung von Kupferlegierungen entstehender Spülwässern. Durch die Entionisierung wird z.B. eine Spüle von Kupfer- und Chromionen gereinigt; nach der Regenerierung im Anolyt aufkonzentrierte Chromsäure kann zur Prozessbadkorrektur wiederverwendet werden und in Konzentrationskammern aukonzentrierte Kupfer- und Zinnionen können zurückgewonnen werden. Ein andere Anwendung ist die Behandlung von chloridhaltigen Spülwässer, die beim Metallbeizen von Titan oder Aluminium entstehen.

5 veranschaulicht ein Elektroentionisierungsverfahren, bei dem eine mindestens drei Teilzellen 1, 2 und 3 aufweisende Zelle verwendet wird, die durch mindestens zwei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen unterschiedlich polarisierte Elektroden, Anode 9 oder Kathode 10, aufnehmen, wobei mindestens eine der Teilzellen 3, die sich zwischen zwei Elektrodenräumen befindet, mit einem Ionenaustauschermaterial 12 befüllt ist, das mit einem der anderen Elektrodenräume einen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf 14 besitzt, so dass elektrochemisch gebildete Spezies an H+- oder OH--Ionen in das Ionenaustauschermaterial 12 transportiert werden und weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch das Ionenaustauschermaterial 12 realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom 14 in separatem Kreislauf durch die Ionenaustauscherkammer 3 und Kathodenkammer 2 parallel oder nacheinandergeleitet wird, und ein zweiter Flüssigkeitsstrom 15 durch die Anodenkammer 1 strömt. Die Flüssigkeitsströme 13, 14 und 15 werden mittels Pumpen 29, 30 und 31 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22 und 23 gepumpt und in diese wiederzurückgeführt werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist, wie die in 1 veranschaulichte Ausgestaltung für eine getrennte Entfernung von Anionen oder Kationen, die an der Anode und/oder Kathode nicht elektrochemisch reagieren, bestimmt. Jedoch besitzt diese Variante bessere Entgasungsmöglichkeiten. Es kann daher mit einem größeren Zellenstrom gearbeitet werden, wodurch eine schnellere Regenerierung erreicht wird.

6 zeigt ein Elektroentionisierungsverfahren, bei der eine mindestens vier Teilzellen 1, 2, 3 und 7 aufweisende Zelle verwendet wird, die durch mindestens drei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen 1 und 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode 9 oder Kathode 10, wobei mindestens eine der Teilzellen 3, die sich zwischen zwei Elektrodenräumen befindet, mit einem Ionenaustauschermaterial 12 befüllt ist, das mit dem Kathodenraum 2 einen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf 14 besitzt, so dass elektrochemisch gebildete Spezies an OH--Ionen in das Ionenaustauschermaterial 12 zu dessen Regenerierung transportiert werden, und eine weitere Teilzelle 7 Konzentrierungsfunktionen oder eine Konzentrations- und Schutzfunktion vor unerwünschten Elektrodenreaktionen übernimmt sowie unerwünschte Elektrodenreaktionen verhindert und bei der Ionenaustauscherregenerierung von einem separaten Flüssigkeitsstrom 16 durchströmt wird, weiterhin im stromlosem Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch das Ionenaustauschermaterial 12 realisiertwird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom 14 im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherteilzelle 3 und die Kathodenkammer 2 geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom 15 die Anodenkammer 1 durchströmt. Die Flüssigkeitsströme 13, 14, 15 und 16 werden mittels Pumpen 29, 30, 31 und 32 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22, 23 und 24 gepumpt und in diese wieder zurückgeführt werden.

Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine universelle Variante, die für die getrennte Entfernung von Anionen bzw. Kationen, die an der Anode oder Kathode elektrochemisch reagieren, anwendbar ist, wie es z.B. bei der Entfernung von Chlorid- und Fluoridionen oder Schwermetallen, wie Kupfer, Nickel, Zinn u.a., der Fall ist.

7 zeigt ein Elektroentionisierungsverfahren, bei dem eine aus mindestens drei Teilzellen 1, 2 und 7 bestehende Zelle verwendet wird, die durch mindestens zwei Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen 1 und 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode 9 oder Kathode 10, wobei mindestens eine der Teilzellen, bevorzugt der Kathodenraum 2, mit einem Ionenaustauschermaterial 12 befüllt ist, das mit der Kathode 10 in direktem Kontakt steht, wobei elektrochemisch Spezies an OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials 12 gebildet werden und weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch das Ionenaustauschermaterial 12 realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom 14 in separatem Kreislauf durch das Ionenaustauschermaterial 12 geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom 15 durch die Anodenkammer 1 geleitet wird und mindestens eine, durch mindestens zwei nacheinanderfolgende Separatoren 8 entstehende Teilzelle 7 eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion oder Konzentrations- und Schutzfunktion vor unerwünschten Elektrodenreaktionen übernimmt sowie bei der Ionenaustauscherregenerierung von einem separaten Flüssigkeitsstrom 16 durchströmt wird. Die Flüssigkeitsströme 13, 14, 15 und 16 werden mittels Pumpen 29, 30, 31 und 32 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 22, 23 und 24 gepumpt und in diese wieder zurückgeführt werden.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ist analog der mit 6 veranschaulichten Ausgestaltung einsetzbar.

8 zeigt ein Elektroentionisierungsverfahren, bei dem eine aus mindestens sechs Teilzellen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 bestehende Zelle verwendet wird, die durch mindestens vier Separatoren 8, die als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet sind, voneinander getrennt sind, und mindestens zwei Teilzellen 1 und 2 unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode 9 oder Kathode 10, wobei mindestens zwei der Teilzellen 3 und 4 unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, mit unterschiedlichem Ionenaustauschermaterial 12 befüllt sind und nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode 11 voneinander getrennt sind und die Ionenaustauschermaterialien 12 mit beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode 11 in direktem Kontakt stehen, wobei elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustaschermaterials 12 gebildet werden und mindestens zwei weitere Teilzellen 5 und 6 sich zwischen einer Ionenaustauscherkammer 3, 4 und einer Elektrodenkammer 1, 2 befinden und von ihnen durch zwei Separatoren 8 abgetrennt sind sowie bei der Regenerierung eine elektrolytische Konzentrationsfunktion oder Konzentrations- und Schutzfunktion gegen unerwünschte Elektrodenreaktionen übernehmen, weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials 12 ein Spülwasserflüssigkeitsstrom 13 durch beide Ionenaustauscherteilzellen 3 und 4 parallel oder nacheinander realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme 17 und 18 im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherteilzellen 3 und 4 geleitet werden und durch Separatoren 8 an die Ionenaustauscherteilzellen 3 und 4 angrenzende Teilzellen 5 und 6 Konzentrierungsfunktionen übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung von mindestens je einem separaten Flüssigkeitsstrom 16, 19 durchströmt werden und mindest ein weiterer Flüssigkeitsstrom 20 die Anodenkammer 1 und die Kathodenkammer 2 parallel oder nacheinander durchströmt. Die Flüssigkeitsströme 13, 16, 17, 18, 19 und 20 werden mittels Pumpen 29, 32, 33, 34, 35 und 36 angetrieben, indem die entsprechenden Flüssigkeiten aus den Elektrolytbehältern 21, 24, 25, 26, 27 und 28 gepumpt und in diese wieder zurückgeführt werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens kann bevorzugt zur Regenerierung von Spülwässern, die bei abtragenden Metallverfahren, wie Beizen, Ätzen, Brennen u.a., entstehen, eingesetzt werden, indem Ionen, die an der Anode oder Kathode elektrochemisch reagieren können, entfernt werden. Hierbei werden abgetragene Fremdmetallionen getrennt bzw. zu für Bäderkorrekturen nützlichen Lösungen aufkonzentriert. Eine Anwendung des Verfahrens kann beispielsweise bei der Behandlung chloridhaltiger Spülwässer, die nach Metallbeizen von Kupfer und dessen Legierungen entstehen, erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dessen vorteilhafte Wirkungen sollen anhand nachfolgenden Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden.

Hierbei wird die Behandlung eines nach der Verchromung entstehenden Spülwassers mit einem Inhalt von 60 mg [Cr(VI)]/l, 12 mg [Cl-]/l, 50 mg [SO2-4]/l und einem pH-Wert von 2,91 betrachtet.

Bei diesem Elektroentionisierungsverfahren wird, wie in 1 gezeigt, ein Anionenaustauschermaterial 12 direkt in die Kathodenkammer 2 eingefüllt. Anodenkammer 1 und Kathodenkammer 2 sind voneinander durch ein Diaphragma 8 getrennt. Die Kathodenkammer 2 ist mit einem für Chrom selektiven Ionenaustauschermaterial 12 mit der Markenbezeichnung „Lewatit Monoplus MP 64" in der OH--Form und einer Masse von ca. 55 g gefüllt. Als Kathode 10 wird eine Titanplattenelektrode (18 mm × 140 mm) verwendet. Als Anode 9 dient eine platinierte Titanelektrode (18 mm × 150 mm). Bei der Verfahrensdurchführung erfolgt aufeinander folgend Ionenaustausch und elektrochemische Ionenaustauscherregenerierung. Mittels Pumpe 29 wird aus einem Elektrolytbehälter 21 mit einem Volumen von 16 l ein Spülwasserstrom 13 durch den Katodenraum 2 gefördert. Der Durchsatz beträgt 0,6 l/min über einen Zeitraum von 3 h. Dadurch wird eine Senkung der Chromionenkonzentration in den 16 l Spülwasservon 60 mg/l auf 2 mg/l und eine Aufnahmekapazität des Ionenaustauschermaterials 12 von ca. 16,9 g [Cr(VI)]/kg Ionenaustauschermaterial 12 erreicht. Das gereinigte Spülwasser hatte einen pH-Wert von 6,1 und besitzt Konzentrationen von 37 mg [SO2-4]/l und 7 mg [Cl-]/l. Es kann wieder für Spülzwecke benutzt werden.

Dem Ionenaustausch folgt eine elektrochemische Ionenaustauscherregenerierung. Dabei wird die Elektrolysezelleneinheit mit einer Stromstärke von 0,35 A während 4 h betrieben. Während dieser Zeit wird mittels der Pumpe 31 aus dem Elektrolytbehälter 23 ein Flüssigkeitsstrom 15 durch die Annodenkammer 1 und gleichzeitig mittels der Pumpe 30 aus dem Elektrolytbehälter 22 ein Flüssigkeitsstrom 14 durch die Kathodenkammer 2 gefördert. Die Durchsätze der Flüssigkeitsströme 14 und 15 betragen jeweils ca. 0,3 l/min. Der Flüssigkeitsstrom 14 besteht aus einer 0,01 M NaOH und der Flüssigkeitsstrom 15 aus der Spülwasserflüssigkeit mit einer Cr(VI)-Konzentration von 60 mg/l und einem pH-Wert von 2,9. Während der Regenerierung wandert sechswertiges Chrom in die Anodenkammer 1 und konzentriert sich dort. Dadurch entsteht nach der Regenerierung ein Konzentrat mit einer Cr(VI)-Konzentration von 1,71 g/l und mit einem pH-Wert von 1,5. Das Ionenaustauschermaterial 12 wird zu 89 % regeneriert. Die mittlere Stromausbeute der Regenerierung, bezogen auf CrO2-4-Ionen , beträgt ca. 60 %.

Der Zyklus „Ionenaustausch – Ionenaustauscherregenerierung" wird fünfmal ohne Wechsel der Elektrolytflüssigkeiten durchgeführt. Es wird nur durch Elektrolyse und Aerosolaustrag reduzierte Elektrolytvolumina in den Flüssigkeitsströmen 14 und 15 durch Zugabe von Spülwasserflüssigkeit kompensiert. Für den Ionenaustausch werden jeweils neu 16 l Spülwasser aus einer Chromatierung verwendet. Nach jedem Ionenaustausch sinkt die Cr(VI)-Konzentration im behandelten Spülwasser von 60 mg/l auf 2–3 mg/l. Nach 5 Zyklen wird ein Konzentrat mit einer Konzentration an Cr(VI)-Ionen von 10,2 g/l, an SO2-4-Ionen von 1,2 g/l und an Cl--Ionen von 0,12 g/l und einem pH-Wert von 1,12 erhalten. Dieses Konzentrat kann zur Korrektur des Chromatierungsbades wiederverwendet werden.

1
Teilzelle (Anodenkammer)
2
Teilzelle (Kathoden Kammer)
3, 4, 5, 6, 7
Teilzellen
8
Separator
9
Anode
10
Kathode
11
Bipolare Membran oder bipolare Elektrode
Ionenaustauschermaterial
13
Spülwasserflüssigkeitsstrom
14
Flüssigkeitsstrom durch die Kathodenkammer
15
Flüssigkeitsstrom durch die Anodenkammer
16, 19
Flüssigkeitsströme durch die Seperatorenkammern
17, 18
Flüssigkeitsströme zur Regenerierung der Ionenaustauschermaterialien
20
Flüssigkeitsstrom durch die Anoden- und Kathodenkammer
21–28
Elektrolytbehälter
29–36
Pumpen zur Förderung der Flüssigkeitsströme


Anspruch[de]
Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von beider chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform sowie mit anderen Bestandteilen von Prozessbädern, aufweisend eine Reinigung der metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustauscher und periodischer Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) durch Elektrodialyse, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung in einer aus mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) bestehenden Zelle erfolgt, die durch mindestens einen Separator (8), der als Diaphragma und/oder Ionenaustauschermembran ausgebildet ist, getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen als unterschiedlich polarisierte Elektrode eine Anode (9) oder Kathode (10) aufnehmen und mindestens eine der eine Elektrode aufnehmenden Teilzellen ein Ionenaustauschermaterial (12) enthält, das mit der Elektrode in direktem Kontakt steht, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserfüssigkeitsstrom (13) durch das Bett realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom (14) in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch das Ionenaustauschermaterial (12) geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom (15) durch die andere, eine Elektrode aufnehmende Teilzelle strömt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Zellensysteme für den Verfahrensbetrieb zu einer komplexen Einheit zusammengefasst werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ionenaustauschermaterial (12) gefüllte Teilzellen (1, 2, 3, 4) Kationenund/oder Anionenaustauschermaterial aufnehmen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verfahrensabläufe mindestens in einer der konsekutiven Teilstufen Ionenaustausch und/oder Regenerierung zumindest für einzelne Flüssigkeitsströme parallel oder nacheinander ablaufen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen konsekutiv ablaufenden Teilstufen Ionenaustausch und Regenerierung nach einem vorgegebenen Taktschema durchgeführt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der konsekutiv ablaufenden Teilstufen Ionenaustausch und Regenerierung ein Parameter des Betriebes, wie Durchsatzrate eines Flüssigkeitsstromes, Stromstärke oder Zellspannung, Temperatur oder Teilkreislaufzusammensetzung, zeitlich verändert wird. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teilzellen elektrisch parallel oder in Reihe apparativ oder durch eine bipolare Elektrode und/oder eine bipolare Membran elektrisch geschaltet werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für gleichzeitige oder periodische Metallabscheidungen und/oder Konzentrierungen sowie pH-Wert-Korrekturen zum Elektroentionisierungsmodul direkt zu einer Konzentrationskammer oder zu einem Konzentrationsbehälter eine Abscheidungsvorrichtung oder eine Elektrodialyse zugeschaltet werden. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens drei Teilzellen (1, 2 und 7) besteht, die durch mindestens zwei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden, Anode (9) und Kathode (10), aufnehmen sowie mit einem Ionenaustauschermaterial (12) gefüllt sind, das mit der Anode (9) oder Kathode (10) in direktem Kontakt steht, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch das Ionenaustauschermaterial (12) realisiert wird, der parallel oder nacheinander durch die Kathodenkammer (2) und die Anodenkammer (1) geleitet wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom (15) in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch die Anodenkammer (1) und ein Flüssigkeitsstrom (14) durch die Kathodenkammer (2) geleitet wird und mindestens eine durch mindestens zwei nacheinander folgende Separatoren (8) entstehende Teilzelle (7) eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion übernimmt sowie unerwünschte Elektrodenreaktionen verhindert und bei der Ionenaustauscherregenerierung einen eigenen Flüssigkeitsstrom (16) besitzt. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens vier Teilzellen (1, 2, 3 und 4) besteht, die durch mindestens zwei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode (9) und Kathode (10), wobei mindestens zwei der Teilzellen (3 und 4) unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, unterschiedliches Ionenaustauschermaterial (12) aufnehmen und nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode (11) voneinander getrennt sind, dass die Ionenaustauschermaterialien (12) mit den beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode (11) in direktem Kontakt stehen, dass elektrochemisch Spezies an N+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterals (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch beide Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) parallel oder nacheinander realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme (18 und 17) im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) geleitetwerden und durch Separatoren (8) an den Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) angrenzende Elektrodenteilzellen (1 und 2) Konzentrierungsfunktionen übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung mindestens zwei separate Flüssigkeitsströme (15 und 14) besitzen. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens fünf Teilzellen (1, 2, 3, 4 und 5) besteht, die durch mindestens drei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode (9) und Kathode (10), wobei mindestens zwei der Teilzellen (3 und 4) unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, unterschiedliches Ionenaustauschermaterial (12) aufnehmen, nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode (11) voneinander getrennt sind, dass die Ionenaustauschermaterialien (12) mit den beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode (11) in direktem Kontakt stehen, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden, dass mindestens eine weitere Teilzelle (5) sich zwischen einer Ionenaustauscherteilzelle (3) und der Anodenkammer (1) befindet und von ihnen mit zwei Separatoren (8) abgetrennt ist und bei der Regenerierung eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion oder eine Konzentrationskammer- und Schutzfunktion gegen unerwünschte Elektrodenreaktionen übernimmt, dass im stromlosem Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch beide Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) parallel oder nacheinander realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme (18 und 17) im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) geleitet werden und durch Separatoren (8) an den Ionenaustauscherteilzellen (3 und 4) angrenzende Teilzellen (2 und 5) Konzentrierungsfunktion übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung mindestens zwei separate Flüssigkeitsströme (16 und 14) besitzen und ein weiterer Flüssigkeitsstrom (15) autonom durch die Anodenkammer (1) strömt oder zwei Flüssigkeitsströme, die durch die Anodenkammer (1) und die Kathodenkammer (2) fließen, auf einen gemeinsamen Flüssigkeitsstrom reduziert werden. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens drei Teilzellen (1, 2 und 7) besteht, die durch mindestens zwei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode (9) oder Kathode (10), und mindestens eine der eine Elektrode aufnehmenden Teilzellen (1 oder 2) ein Ionenaustauschermaterial (12) aufnimmt, das mit der Elektrode in direktem Kontakt steht, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch das Ionenaustauschermaterial (12) realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom (14) in separatem Kreislauf durch das Ionenaustauschermaterial (12) geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom (15) durch die andere, eine Elektrode aufnehmende Teilzelle gefördert wird und mindestens eine durch mindestens zwei nacheinander folgende Separatoren (8) entstehende Teilzelle (7) eine elektrodialytische Konzentrationskammerfunktion oder Konzentrations- und Schutzfunktion vor unerwünschten Elektrodenreaktionen übernimmt und bei der Ionenaustauscherregenerierung von einem separaten Flüssigkeitsstrom (16) durchströmt wird. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens sechs Teilzellen (1, 2, 3, 4, 5 und 6) besteht, die durch mindestens vier Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode (9) oder Kathode (10), wobei mindestens zwei der Teilzellen (3 und 4) unterschiedlichen Elektroden zugeordnet sind, unterschiedliches Ionenaustauschermaterial (12) aufnehmen und nebeneinander liegen und durch eine bipolare Membran oder eine bipolare Elektrode (11) voneinander getrennt sind, dass die Ionenaustauschermaterialien (12) mit den beiden Polen der bipolaren Membran oder der bipolaren Elektrode (11) in direktem Kontakt stehen, dass elektrochemisch Spezies an H+- oder OH--Ionen zur Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) gebildet werden, dass mindestens zwei weitere Teilzellen (5 und 6) sich zwischen einer Ionenaustauscherzelle (3 oder 4) und einer Elektrodenkammer (1 oder 2) befinden und von ihnen mit zwei Separatoren (8) abgetrennt sind sowie bei der Regenerierung eine elektrolytische Konzentrationsfunktion oder Konzentrations- und Schutzfunktion gegen unerwünschte Elektrodenreaktionen übernehmen, weiterhin im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch beide Ionenaustauscherzellen (3 und 4) parallel oder nacheinander realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem zwei autonome Flüssigkeitsströme (18 und 17) im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherzellen (3 und 4) geleitetwerden und durch Separatoren (8) an die Ionenaustauscherzellen (3 und 4) angrenzende Teilzellen (5 und 6) Konzentrierungsfunktionen übernehmen und bei der Ionenaustauscherregenerierung mindestens zwei separate Flüssigkeitsströme (16 und 19) durchströmtwerden und mindestens ein weiterer Flüssigkeitsstrom (20) die Anodenkammer (1) und die Kathodenkammer (2) parallel oder nacheinander durchströmt. Elektroentionisierungsverfahren zur Aufbereitung von bei der chemischen und/oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung von Metallen entstehenden Spülwässern mit einem Anteil an Schwermetallen in Anionen- und/oder Kationenform sowie mit anderen Bestandteilen von Prozessbädern, aufweisend eine Reinigung der metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustauscher und periodischer Regenerierung des Ionenaustauschermaterials (12) durch Elektrodialyse, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens drei Teilzellen (1, 2 und 3) besteht, die durch mindestens zwei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden, Anode (9) oder Kathode (10), aufnehmen, wobei mindestens eine der Teilzellen (3), die sich zwischen zwei Elektrodenkammern (1 und 2) befindet, ein Ionenaustauschermaterial (12) aufnimmt, durch welches ebenso wie durch eine der Elektrodenkammern (1 oder 2) ein gemeinsamer Flüssigkeitsstrom (14) gefördert wird, der elektrochemisch gebildete Spezies an N+- oder OH--Ionen in das Ionenaustauschermaterial (12) transportiert und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch das Ionenaustauschermaterial (12) realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom (14) in separatem Kreislauf oder kontinuierlich durch die Ionenaustauscherkammer (3) und die Kathodenkammer (2) parallel oder nacheinander geleitet wird, und ein zweiter Flüssigkeitsstrom (15) durch die Anodenkammer (1) gefördert wird. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle aus mindestens vier Teilzellen (1, 2, 3 und 7) besteht, die durch mindestens drei Separatoren (8) voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Teilzellen (1 und 2) unterschiedlich polarisierte Elektroden aufnehmen, Anode (9) oder Kathode (10), wobei mindestens eine der Teilzellen (3), die sich zwischen zwei Elektrodenkammern (1 und 2) befindet, ein Ionenaustauschermaterial (12) aufnimmt, durch welches ebenso wie durch eine der Elektrodenkammern (1 oder 2) ein gemeinsamer Flüssigkeitsstrom (14) gefördert wird, der elektrochemisch gebildete Spezies an H+- oder OH--Ionen in das Ionenaustauschermaterial (12) transportiert, und eine weitere Teilzelle (7) Konzentrierungsfunktionen oder Konzentrations- und Schutzfunktion vor unerwünschten Elektrodenreaktionen übernimmt sowie unerwünschte Elektrodenreaktionen verhindert und bei der Ionenaustauscherregenerierung einen eigenen Flüssigkeitsstrom (16) aufweist, und dass im stromlosen Belastungsfall des Ionenaustauschermaterials (12) ein Spülwasserflüssigkeitsstrom (13) durch das Ionenaustauschermaterial (12) realisiert wird, und zeitlich konsekutiv eine Regenerierung derart vorgenommen wird, indem ein Flüssigkeitsstrom (14) im separaten Kreislauf durch die Ionenaustauscherzelle (3) und die Kathodenkammer (2) parallel oder nacheinander geleitet wird und ein zweiter Flüssigkeitsstrom (15) durch die Anodenkammer (1) gefördert wird.






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