[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste]

Central oparbejdning af galvanisk affald

Renere Teknologi Katalog

8. Elektrolyse

8.1. Oversigt over dokumenterede praktiske løsninger
8.2. Nye anvendelsesområder
8.3. Elektrolyseprocesser
8.4. Erfaringer, fordele og ulemper

8.1 Oversigt over dokumenterede praktiske løsninger

Tabel 7 Se her!

8.2 Nye anvendelsesområder

Her skal nævnes nogle nye områder for anvendelse af elektrolyse. Det er processer, som enten er prøvet eller foreslået, men hvor dokumentationen for den praktiske anvendelse endnu ikke er god nok ifølge vore oplysninger.

  • Udfældning af zink fra chloridholdige procesbade
  • Regenerering af chromateringsbade til zink og aluminium
  • Regenerering af anodiseringsbade (syregenvinding, -Al)
  • Regenerering af saltsyre-brintperoxid ætsebade til kobber
  • Regenerering af flusbad (oxidation af ferro)

8.3 Elektrolyseprocesser

Anbringes to elektroder i en vandig saltopløsning vil der der gå en elektrisk strøm gennem vandet, når elektroderne forbindes med en jævnstrømskilde.

Elektrolyse er mest kendt i forbindelse med katodisk udfældning (reduktion) af rene metaller fra vandige opløsninger. De enkelte metaller kræver en bestemt spænding for at kunne udreduceres. Metallerne kan opstilles i en spændingsrække, der viser metallernes tilbøjelighed til at udfældes fra ioner til metaller. Spændingsrækken for en række almindelige metaller og brint er:

Al, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Au, Pt

Det kræver mindre spænding at udreducere ædle metaller som sølv og guld end uædle metaller som zink og nikkel. Bemærk, at de uædle metaller ligger før brint i spændingsrækken, mens de ædle metaller ligger efter brint.

Ved elektrolyseprocessen sker der elektrokemiske processer både ved katoder og anoden. Ved katoden foregår reduktionsprocesser og ved anoden oxidationsprocesser (iltning). Anodeprocesserne kan i visse tilfælde have teknisk interesse, idet processerne kan anvendes ved spildevandsrensning eller andre interne foranstaltninger.

Katodeprocesser

1) Cu+2 + 2e- ® Cu
2) 2H2O + 2e- ® 2OH- + H2

Strømmen går primært til udfældning af metal ifølge (1), men en del af strømmen vil gå til sønderdeling af vand under brintudvikling (2).

Anodeprocesser

3) 2CN- + 6OH- - 10e- ® 2CO2 + N2 + 2H2O + 2H+
4) 2H2O - 4e- ® 4H+ + O2

Såfremt der er oxiderbare stoffer i vandet, vil en del af strømmen bruges til en anodisk oxidation af disse stoffer, men der vil også være et vist strømforbrug til sønderdeling af vand under iltudvikling (4).

Såfremt man ved elektrolysen vil undgå bestemte anode- eller katodeprocesser, kan anodekammer og katodekammer holdes adskilt af membraner, der kun tillader passage af bestemte ioner. På den måde kan man f.eks. undgå anodisk oxidation af chlorid til frit chlor i et nikkelbad, hvis der i anoderummet anvendes svovlsyre i stedet for nikkelbad. Med denne teknik er det mulig at lave elektrolyse på et utal af forskellige typer spildevand og procesbade.

Elektrolyse kan anvendes på forskellig vis i forbindelse med spildevandsrensning og renere teknologi løsninger på de enkelte virksomheder.

8.4  Erfaringer, fordele og ulemper

Ved elektrolyseprocessen er man ofte tilbøjelig til at fokusere på metaludfældningen ved katoden, men også andre katode- og anodeprocesser kan have interesse:

Katodeprocesser * Udfældning af rene metaller
* Ændring af iltningstrin (fx. Cr+6 til Cr+3)

Anodeprocesser
* Oxidation af uønskede stoffer
* Ændring af iltningstrin (fx. Fe+2 til Fe+3)

Elektrolyseprocesser kan anvendes på procesbade, skyllevand og spildevand, og problematikken er nærmere beskrevet i det følgende.

Procesbade Mange procesbade må kasseres, fordi de efterhånden kommer til at indeholde urenheder i form af omsatte proceskemikalier, urenheder fra emnerne eller indslæbte kemikalier fra de foregående behandlingstrin. Der er udviklet en række løsninger til regenerering af procesbade ved hjælp af elektrolyse. Det er typisk løsninger, hvor fremmedmetaller fjernes, eller hvor nogle af badets ioner oxideres tilbage til deres oprindelige aktive form. Eksempler herpå, er iltning af ferro til ferri i en jernchlorid ætse samt iltning af chrom+3 til chromat i et forchromningsbad.

Skyllevand
Udslæbte badkemikalier - herunder tungmetaller - kan opsamles og opkoncentreres i et skyllekar umiddelbart efter procesbadet. En løbende elektrolytisk rensning af dette vand vil ofte være den bedste genvindingsløsning, når direkte tilbageføring til procesbadet ikke er teknisk muligt.

Såfremt visse stoffer i skyllevandet giver problemer ved elektrolysen (fx. chlorudvikling fra chlorid), kan man i mange tilfælde med fordel først udfælde metallerne i et lille separat udfældningssystem, hvor det kemisk rensede vand recirkulerer over det pågældende skyllekar. Det udfældede slam kan herefter genopløses i en syre (fx. svovlsyre), der ikke giver generende salte, og der kan laves elektrolyse på denne opløsning.

Metallerne kan udvindes (90-99%), og visse giftige stoffer (fx. cyanid, AOX og EDTA) kan destrueres. På den måde kan koncentrationen af tungmetaller og andre giftige stoffer holdes passende lav i dette skyl. Det reducerer belastningen af disse stoffer på det efterfølgende renseanlæg.

Spildevand
Elektrolytisk udvinding af metaller fra en blandet spildevandsstrøm kan være problematisk. Dels er koncentrationen ofte lav, og dels er der ofte blandet flere metaller sammen. Hvis man skal lave elektrolyse på spildevand, bør det være spildevandsstrømme med kun ét metal i så høj koncentration som mulig. En sådan opkoncentrering kan opnås ved anvendelse af vandbesparende skylleprocesser.

Der kan eventuelt også anvendes ionbytning, hvor metallet efter regenerering af ionbytteren ender i et forholdsvis koncentreret eluat. Her har man mulighed for at undgå salte, der generer elektrolysen. Kationbytteren kan fx. regenereres med svovlsyre, så man på den måde undgår chlorid i det eluat, som skal bruges til elektrolyse.

Når det gælder oxidation af organiske forbindelser, er situationen lidt anderledes. Her må vandet normalt godt være blandet, men en høj koncentration og dermed en lille vandmængde vil næsten altid være at foretrække.

Udformningen af elektrolysecellen har stor betydning for effektiviteten, og de forskellige celletyper har hver deres force. Det er vigtigt, at elektrolytten og/eller katoden bevæges, når der skal opnås en pæn metaludfældning, og det har også betydning for strømudbyttet. Bevægelsen sker på forskellig vis i praksis, og nogle eksempler skal her nævnes: Rotation i tromle, svævende glasperler eller en roterende katode. Det bør nøje vurderes ved valg af elektrolyseanlæg til forskellige specialopgaver.

 

[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste] [Top]