DE2321692A1

DE2321692A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung konzentrierter loesungen

Info

Publication number: DE2321692A1
Application number: DE2321692A
Authority: DE
Inventors: Robert F Hunter; Irving H Spinner
Original assignee: Eco Tec Inc
Current assignee: Eco Tec Inc
Priority date: 1972-05-02
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1973-11-22
Also published as: DE2321692C2; IT1051561B; CA984527A; JPS583757B2; FR2183187A1; SE393540B; GB1433338A; FR2183187B1; IL42116A; JPS4948564A; IL42116A0

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung konzentrierter Lösungen

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung konzentrierterer Lösungen einer Komponente aus einer Lösung durch Ionenaustauscher.

Bei zahlreichen industriellen Prozessen ist es notwendig oder wünschenswert, stärker konzentrierte Lösungen einer bestimmten Komponente einer Lösung zu ermöglichen. Derartige Verfahren werden beispielsweise dann benötigt, wenn Abwässer aus industriellen Verfahren wertvolle Bestandteile in verdünnter Form enthalten. In zahlreichen Fällen könnten die Abwässer wieder als Einsatzmaterial für das Verfahren eingesetzt werden, wenn bestimmte Komponenten in konzentrierterer Form vorlägen; unter den üblichen Bedingungen werden derartige Abwässer aber häufig nur in Wassersysteme eingeleitet und verursachen dadurch eine unerwünschte Verschmutzung des Wassers und führen außerdem zu

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einem Verlust der wertvollen Bestandteile aus dem Verfahren.

Als Beispiel für, ein Verfahren, bei dem die Konzentrierung einer Komponente aus einer Lösung mit besonders guter Wirksamkeit angewendet werden könnte, wird ^uf das Chromplattieren hingewiesen. Das Chromplattieren kann beispielsweise in einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt an etwa 2xlCK bis 5x10 ppm Chromsäure durchgeführt werden. Nach dem Chromplattieren werden die plattierten Gegenstände mit Wasser gespült; dieses verbrauchte Spülwasser enthält etwa 100 bis 500 ppm Chromsäure. Im airgemeinen wird von staatlichen Stellen festgelegt, daß industrielle Abwässer nicht mehr als 1 ppm Chromsäure enthalten dürfen. Hieraus ergibt sich deutlich, daß es sehr vorteilhaft wäre, die Chromsäure in dem verbrauchten Spülwasser so weit zu konzentrieren, daß diese Lösung wieder als Einsatzlösung für das Plattierungsverfahren verwendet werden könnte.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Erzeugung konzentrierterer Lösungen' bestimmter Komponenten aus verdünnten Lösungen bekannt; das gebräuchlichste Verfahren ist das Eindampfen. Allerdings hat sich keines dieser Verfahren im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und andere Paktoren als vollständig zufriedenstellend erwiesen.

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Es sind auch bereits Versuche gemacht worden, für diese Zwecke Ionenaustauscher einzusetzen. Bei der Verwendung von Ionenaustauschern werden die zu konzentrierenden Bestandteile aus der verdünnten Lösung durch Durchlaufen der Lösung in ein erstes Ionenaustauscherbett aufgenommen. Die gewünschte Komponente wird dann aus dem ersten Austauscherbett entfernt, indem durch dieses Bett eine Regenerierungslösung mit einer zweiten Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung durchgeschickt wird. Die Regenerierungslösung aus diesem Bett wird in einem Vorratsbehälter gesammelt und dann durch ein zweites Ionenaustauscherbett geschickt, in dem die zweite Komponente aus der Regenerierungslösung aufgenommen wird. Wenn die Regenerierungslösung stärker konzentriert als die verdünnte Lösung ist, wird auf diese Weise eine höher konzentrierte Lösung der erwünschten Komponente als Produkt des zweiten Austauscherbettes erhalten.

Zur deutlicheren Klarstellung kann davon ausgegangen werden, daß, wenn eine Lösung einer Substanz aus den Komponenten A und B vorliegt und eine konzentriertere Lösung der Komponente B gewünscht wird, dies durch den folgenden Verfahrensablauf erzielt werden kann:

Die Komponenten A und B tragen verschiedene Ladungen, so daß, wenn die Lösung durch einen Ionenaustauscher mit einem Gehalt

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an einer Komponente D mit der gleichen Ladung wie die Komponente B und der Fähigkeit des Austausches mit der Komponente B der Lösung geschickt wird, die Komponente D in Lösung geht und die Komponente B vom Ionenaustauscherbett festgehalten wird. -Um -die Komponente B wiederzugewinnen ist es daher notwendig_s das Bett mit einer Lösung zu regenerieren₉ die die Komponente B aus dem Ionenaustauscher löst. Zur Durchführung ist es daher notwendig, ein Regenerierungsmittel mit einer Komponente mit der gleichen Ladung wie die Komponente B und der Fähigkeit des Austausches mit der Komponente B im Austauscher zu verwenden. Dies kann beispielsweise die Komponente D sein, die vorher mit der Komponente B ausgetauscht wurde. Außer daß die Komponente D die gleiche Ladung wie die Komponente B haben muß, muß die Regenerierungslösung notwendigerweise eine Komponente mit einer entgegengesetzten Ladung zur Komponente D und somit auch entgegengesetzter Ladung zur Komponente B enthalten. Diese Komponente kann als C bezeichnet werden, so daß die Regenerierungslösung aus einer Substanz der Komponenten C und D besteht. Diese Substanz muß in konzentrierterer Form vorliegen als die ursprüngliche Lösung von A-B.

Wenn die Lösung C-D durch das Bett hindurchgeschickt wird, tauscht sich die Komponente D mit der im Bett vorliegenden Komponente B aus, so'daß das Eluat aus dem Austauscherbett eine Lösung von C-B in konzentrierterer Form als die ursprünglich verwendete Lösung von A-B ist.

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Anschließend ist es notwendig, die Komponente B von der Komponente C zu trennen; dies wird meist in einem Ionenaustauscherbett mit entgegengesetzter Ladung zum ersten Ionenaustauscherbett und der Fähigkeit zur Aufnahme der Komponente C aus der -Lösung C-B durchgeführt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Austauscherbett mit einem Gehalt an der Komponente A verwendet werden, so daß, wenn die Lösung C-B durch dieses Bett geschickt wird, die ablaufende Lösung eine Lösung der Komponenten A und B in stärker konzentrierter Form als die ursprünglich eingesetzte Lösung von A-B ist.

Die Basisverfahrensschritte bei solchen Methoden sind die Aufnahme der Komponente B in ein Ionenaustauscherbett, das Aufnehmen der Komponente B aus dem Bett mit einer Regenerierungslösung mit einem Gehalt an einer Komponente C mit einer zur Komponente B entgegengesetzten Ladung und das Aufnehmen der Komponente C aus der ablaufenden Lösung durch Durchschicken durch ein Ionenaustauscherbett mit entgegengesetzter Ladung.

Zur Gewinnung von im Leerraum der Austauscherbetten noch verbleibenden Chemikalien werden beide Betten nach dem Ablaufen der Regenerierungslösung gespült und die Spüllösungen gesammelt.

Ionenaustauscherprozesse haben sich im industriellen Ausmaße zur Konzentration bestimmter Komponenten in Lösungen nicht

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stark durchsetzen können, da bislang keine deutliche technische und wirtschaftliche Überlegenheit dieser Verfahren festzustellen war. Die Hauptkosten bei Ionenaustauscherverfahren werden von den bei dem Verfahren verbrauchten Chemikalien bedingt, so daß jede Verringerung des Chemikalienverbrauches zu einer größeren Wirtschaftlichkeit der Verfahren führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, neue Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung konzentrierterer Lösungen einer Komponente aus verdünnteren Lösungen zu entwickeln, die die beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung konzentrierterer Lösungen einer Komponente vorgeschlagen, bei welcher eine erste Lösung mit dieser Komponente durch ein erstes zur Aufnahme der Komponente aus der Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett hindurchgeschickt, dann durch das erste Bett eine zweite zur Aufnahme der Komponente aus dem ersten Bett befähigte Lösung mit einem Gehalt an einer zweiten Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung hindurchgeschickt und anschließend diese Lösung durch ein zweites zur Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett hindurchgeschickt wird und beide Öetten nach dem Durchfließen der zvreiten Lösung gespült werden, das dadurch gekennzeichnet ist_s daß die zweite

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Lösung direkt aus dem ersten Bett zum und durch das zweite Bett geschickt und die Ionenaustauscherbetten durch Durchschicken einer Spüllösung durch das zweite Bett und dann direkt zum und durch das erste Bett in einer zur Richtung des Durchfließens der zweiten Lösung durch diese Betten entgegengesetzten Richtung gespült werden.

Erfindungsgemäß werden die beiden Ionenaustauscherbetten so zusammengekoppelt, daß die aus dem ersten Ionenaustauscherbett austretende Regenerierungslösung direkt zum und durch das zweite Bett geschickt wird, und zwar ohne einen zwischenzeitlichen Verfahrensschritt des Sammelns dieser Lösung in einem Vorratsbehälter. Erfindungsgemäß werden die beiden Betten durch Durchschicken einer einzigen Spüllösung durch das zweite Bett und dann direkt zum und durch das erste Bett im Gegenstrom zum Fluß der Regenerierungslösung gespült.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verbrauch an Chemikalien auf ein Mindestmaß herabgesetzt, und zwar wird insbesondere der Verlust an Regenerierungslösung vermindert, die nach dem Passieren der Regenerierungslösung durch die Betten in den Leerräumen der Betten zurückbleibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

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Pig. 1 zeigt in einem schematischen Diagramm die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Konzentrierung von ge-brauchten Spüllösungen aus dem Chromplattierungsverfahren.

Fig. 2 zeigt in einem schematischen Diagramm Einzelheiten der Sammelvorrichtung aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Plattierungsbad 3* einem "Spülbad H, einem Kationenaustauscherbett 5 und einer Sammelvorrichtung 6. Das Plattierungsbad 3 ist mit dem Spülbad 4 durch eine Leitung 7 verbunden, das Spülbad H ist mit dem Kationenaustauscherhett 5 durch eine Leitung 8 verbunden, das Kationenaustauscherbett 5 ist- mit der Sammelvorrichtung 6 durch eine Leitung 9 verbunden und die Sammelvorrichtung 6 ist mit dem Plattierungsbad 3 durch eine Leitung 10 verbunden. Außerdem ist die Sammelvorrichtung 6 mit dem Spülbad 4 durch eine Leitung 11 verbunden. Ein Ventil lla in der Leitung 11 ist so einstellbar, daß ein Ablaufen aus der Leitung 11 durch eine Leitung 11b zum Abwasser ermöglicht wird.

Die Vorrichtung weist außerdem eine Zuleitung für Schwefelsäure 12 und einen Vorratsbehälter für Natriumhydroxid 13 auf. Der Behälter für Schwefelsäure 12 ist mit der Sammelvorrichtung 6 durch eine Leitung IH und der Behälter für Natriumhydroxid 13

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ist mit der Sammelvorrichtung 6 durch eine Leitung 15 verbunden. Eine Leitung 16 führt von der Sammelvorrichtung 6 zum Abwasser. Ein Ventil 17 in der Leitung 10 ist so einstellbar, daß die aus der Sammelvorrichtung 6 stammende Lösung durch eine Leitung 18 zur Leitung 8 und zum Rücklauf durch die Sammelvorrichtung verteilt werden kann. Eine Leitung 19 verbindet die Sammelvorrichtung 6 mit einer Leitungswasserquelle.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, besteht die Sammelvorrichtung aus einem Anionenaustauscherbett 20 und einem Kationenaustauscherbett 21. Das obere Ende des Anionenaustauscherbettes 20 ist mit dem Boden des Kationenaustauscherbettes 21 durch eine Leitung 22 verbunden. Ein Ventil 23 am oberen Ende des Kationenaustauscherbettes kann so eingestellt werden, daß das obere Ende des Kationenaustauscherbettes 21 entweder mit der Leitung 10 zum Plattierungsbad 3» mit der Leitung I¹J zum Schwefelsäurebehälter 12 oder mit der Leitung 9 zur Leitungswasserquelle verbunden werden kann.

Ein Ventil 24 am Boden des Kationenaustauscherbettes 21 ist so einstellbar, daß der Boden des Kationenaustauscherbettes mit der Leitung 16 zum Abwasser oder mit der Leitung 22 und dem Kopfende des Anionenaustauscherbettes 20 verbunden werden kann.

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Ein Ventil 25 am unteren Ende des Anionenaustauscherbettes erlaubt die Verbindung des Bodens des Anionenaustauscherbettes 20 mit der Leitung 11 und dem Spülbad 4 oder mit der Leitung 15 und dem Behälter für Natriumhydroxid 13.

Ein Ventil 26 am oberen Ende des Anionenaustauscherbettes ermöglicht die Verbindung des oberen Endes des Anionenaustauscherbettes 20 mit dem Spülbad 4 durch die Leitung 9» mit dem Kationenaustauscherbett 5 und der Leitung 8 oder mit dem Boden des Kationenaustauscherbettes 21 durch die Leitung 22.

Nicht dargestellte Pumpvorrichtungen können zum Bewegen der Lösungen durch die Anlage vorgesehen sein.

Beim Betrieb werden die zu plattierenden Gegenstände im Chromplatt ierungsbad 3 plattiert und dann über einen Gang 7 zum Spülbad 4 transportiert. Das Spülwasser aus dem Spülbad 4 wird durch die Leitung 8 abgezogen und durch das Kationenaustauscherbett 5 geschickt

Das Kationenaustauscherbett 5 enthält einen stark sauren Kationenaustauscher in der Wasserstofform. Wenn das Verfahren mit einem Alkalichromat wie beispielsweise Natriumchromat durchgeführt wird, wird dieses im Kationenaustauscherbett 5 in Chromsäure umgewandelt. Selbst wenn das Plattieren mit Chromsäure durch-

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geführt wird, ist es meist notwendig, die Lösung durch einen Kationenaustauseher zu geben, bevor sie in die Sammelvorrichtung eintritt, und zwar, um eventuell vorhandene Kationen wie Cr , Ni , Pe ^ und Na zu entfernen. Werden die Schwermetallionen nicht entfernt, können sie zu Niederschlagsbildung im Anionenaustauscher bei hohen pH-Bedingungen (pH größer als 6) führen. Natrium- und andere Alkali- oder Erdalkalikationen führen, wenn sie nicht entfernt werden, zu einem Anstieg des pH-Wertes, wenn sie in der Anlage zirkulieren. Wenn der pH-Wert zu weit ansteigt, fallen die Schwermetalle, wie bereits ausgeführt, aus, so daß die Anionenaustauscherkapazität wesentlich weniger wirksam als beim Austausch von Monochromat ist.

Die aus dem Kationenaustauscherbett 5 austretende Lösung wird dann zur Sammeleinrichtung 6 durch die Leitung 9 geleitet. Das Austauscherbett 5 kann mit Schwefelsäurelösung wie beispielsweise IN Schwefelsäure regeneriert werden.

Die in das Anionenaustauscherbett 20 eintretende Lösung ist im wesentlichen eine wässrige Chromsäurelösung. In einer derartigen Lösung existieren verschiedene chromhaltige Ionen und gewisse Mengen nicht dissoziierter Chromsäure CrO,. Als

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chromhaltige Anionen können beispielsweise C^₂Oy , CrO

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₁J und höhere Chromatanionen wie Cr₅O₁₀ oder Cr^O₁,

vorliegen. Die chromhaltigen Anionen werden von dem Anionen-

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austauscherbett aufgenommen und die nichtdissoziierte Chromsäure dissoziiert zu chromhaltigen Anionen, sobald die Wasserstoffionen durch die Hydroxylionen des Bettes neutralisiert werden. Das Anionenaustauscherbett liegt meist in Hydroxid- und niederer Chromatform vor. Soweit das Bett in Hydroxidform vorliegt, tauschen sich die Hydroxylionen des Bettes mit den chromhaltigen Anionen der Lösung aus. Soweit das Bett in niederer Chromatform vorliegt, kann es höhere chromhaltige Anionen aus der Lösung aufnehmen. Das Monochromat aus dem Bett reagiert beispielsweise mit Dichromat und anderen höheren Chromaten aus der Lösung, wodurch diese entfernt werden.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß das Ventil 26 erst so eingestellt wird, daß die Lösung aus dem Kationenaustauscherbett 5 durch das Anionenaustauscherbett 20 vom oberen zum unteren Ende passiert und daß das Ventil 25 so eingestellt ist, daß die vom Böden des Anionenaustauscherbettes abfließende Lösung, die im wesentlichen reines Wasser ist, entweder durch die Leitung 11 als Rücklauf zum Spülbad ¹I oder zum Abwasser geführt wird.

Wenn das Anionenaustauscherbett 20 im wesentlichen mit chromhaltigen Anionen beladen ist, wird das Ventil 26 so eingestellt, daß Natriumhydroxid aus dem Behälter für Natriumhydroxid 13 in den Boden des Anionenaustauscherbettes 20 durch die Leitung

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eintreten kann. Das Ventil 25 am oberen Ende des Anionenaustauscherbettes wird so eingestellt, daß die vom oberen Ende des Anionenaustauscherbettes 20 abfließende Lösung durch die Leitung 22 zum Ventil 24 am Boden des Kationenaustauscherbettes 21 fließt; das Ventil 24 wird so eingestellt, daß die aus dem Anionenaustauscherbett kommende Lösung durch die Leitung 22 im Bodenteil des Kationenaustauscherbettes eintritt und das Ventil 23 wird so eingestellt, daß die vom oberen Ende des Kationenaustauscherbettes 21 abfließende Lösung durch die Leitung 10 zum Plattierungsbad 3 geführt wird.

Im Anionenaustauscherbett werden die chromhaltigen Anionen des Bettes durch die Hydroxyionen der Natriumhydroxidlösung ausgetauscht, so daß die aus dem Anionenaustauscherbett abfließende Lösung Natriumkationen und chromhaltige Anionen enthält und als Natriumchromatsalzlösung bezeichnet werden kann. Das Kationenaustauscherbett besteht aus einem Kationenaustauscherharz in der Wasserstofform; im Kationenaustauscherbett werden die Natriumionen der aus dem Anionenaustauscherbett kommenden Lösung gegen die Wasserstoffionen des Bettes ausgetauscht, so daß sich eine Chromsäurelösung bildet, die im Plattierungsbad 3 verwendet werden kann.

Wenn die chromhaltigen Anionen aus dem Anionenaustauscherbett wiedergewonnen worden sind, wird das Ventil 23 am oberen Ende

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des Kationenaustauscherbettes 21 so eingestellt, daß Leitungswasser durch die Leitung 19 in den oberen Teil des Kationenaustauscherbettes einfließt. Die Ventile 2*1, 26 und .25 werden In der gleichen Stellung belassen, so daß das Leitungswasser abstromig durch das Kationenaustauscherbett 21, durch die Leitung 22 zum oberen Teil des Anionenaustauscherbettes 20, .?;■: nach unten durch das Anionenaustauscherbett 20 und dann durch die Leitung 15 zum Behälter für Natriumhydroxid 13 fließt. Das Spülwasser durchspült die Leerräume im Kationenaustauscherbett, fließt durch die Leitung 22 sowie durch das Anionenaustauseherbett 20 und fließt zum Behälter für Natriumhydroxid 13, so daß gleichzeitig der Leerraum im Anionenaustauscherbett 20 und die darin verbleibende Lösung in den Behälter für Natriumhydroxid gespült werden.

Das zum Spülen der Betten verwendete Leitungswasser enthält Anionen wie Chloride, Sulfate und Nitrate sowie Kationen wie Calcium und Magnesium, die jeweils bis zu einem gewissen Grade von dem Anionen- bzw. Kationenaustauscherbett aufgenommen werden. Allerdings stellen die im Leitungswasser üblicherweise anzutreffenden Mengen dieser Ionen bei Verwendung als Spüllösung kein Problem dar, so daß jedes Wasser zum Spülen verwendet werden kann, das keine Ionen in solchen Mengen enthält_s die den Ablauf des Verfahrens beeinträchtigen. In einigen Fällen hat es sich als günstig erwiesen, eine verdünnte Chrom-

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säurelösung zu verwenden, die beispielsweise durch Abzweigen eines Teiles der Chromsäurelösung beim Eintreten in das Anionenaustauscherbett 20 aus dem Spülbad 4 erhalten werden kann. In diesen Fällen werden die chromhaltigen Anionen des Spülwassers im Anionenaustauscherbett aufgenommen, ohne daß die Wirksamkeit des Verfahrens beeinträchtigt wird.

Beim weiteren Verlauf des Spülens wird die in den Behälter für Natriumhydroxid eintretende Lösung praktisch reines Wasser werden, das die Natriumhydroxidlösung verdünnen könnte. Eine gewisse Verdünnung führt zu keinen Schwierigkeiten, allerdings ist es dann notwendig, den Verlust durch Zugabe von Natriumhydroxid auszugleichen; dies kann durch Zugabe konzentrierter Natriumhydroxidlösung zu dem Behälter von Natriumhydroxid geschehen.

Aus praktischen Gründen ist es allerdings meist günstig, den Spülvorgang so lange fortzuführen, bis die in den Behälter für Natriumhydroxid eingetretene Wassermenge bereits eine wesentliche Verdünnung darstellen könnte. In diesem Fall kann das Ventil 25 so eingestellt werden, daß die abfließende Lösung aus dem Anionenaustauscherbett 20 zum Abwasser geleitet und der Spülgang so lange fortgesetzt werden kann, bis die Austauscherbetten hinreichend gespült worden sind.

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Nach Beendigung des Spülvorganges wird das Ventil 26 am oberen Ende des Anionenaustauscherbettes 20 so eingestellt, daß in dem oberen Teil des Anionenaustauscherbettes verbrauchtes Spülwasser vom Spülbad M durch die Leitung 8, das Kationenaustauscherbett 5 und die Leitung 9 eintreten kann, während das Ventil 25 so eingestellt wird, daß die aus dem Boden des Anionenaustauscherbettes 20 abfließende Lösung durch die Leitung 11 zum Spülbad 4 zurückgeführt wird.

Gleichzeitig wird das Ventil 23 am oberen Ende des Kationenaustauscherbettes 21 so eingestellt, daß Schwefelsäure durch die Leitung 1*1 aus dem Schwefelsäurebehälter 12 in den oberen Teil des Kationenaustauscherbettes eintritt, während die Einstellung des Ventiles 24 so durchgeführt wird, daß die aus dem Boden des Kationenaustauscherbettes abfließende Lösung . . durch die Leitung 16 zum Abwasser geleitet wird. Wenn Schwefelsäure durch das Kationenaustauscherbett fließt, werden die Wasserstoffionen der Lösung gegen die Natriumionen des Bettes ausgetauscht, so daß das Bett durch die Entfernung des Natriums regeneriert wird und die vom Boden des Bettes abfließende Lösung im wesentlichen aus Natriumsulfat und überschüssiger Schwefelsäure besteht.

Unmittelbar nach der Regeneration des Kationenaustauscherbettes ist es günstig, die Schwefelsäure durch eine kurze Spülung mit

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Leitungswasser zu entfernen. Dies kann durch Einstellung des Ventils 23 geschehen, so daß Leitungswasser durch die Leitung 19 in den oberen Teil des Kationenaustauscherbettes 21 eintritt, durch das Kationenaustauscherbett läuft und durch die Leitung 16 zum Abwasser geführt wird.

Nach der Behandlung der verbrauchten Chromsäurespüllösung im Anionenaustauscherbett 20 und der Regeneration des Kationenaustauscherbettes 21 wird der Zyklus wiederholt, wobei die Ventile 25, 26, 24 und 23 so eingestellt werden, daß Natriumhydroxidlösung aus dem Behälter für Natriumhydroxid 13 durch die Leitung 15 zum unteren Ende des Anionenaustauscherbettes, dann durch das Anionenaustauscherbett und anschließend durch die Leitung 22 vom oberen Ende des Anionenaustauscherbettes zum unteren Ende des Kationenaustauscherbettes_s durch das Kationenaustauscherbett und durch die Leitung 10 aus dem oberen Ende des Kationenaustauscherbettes fließen kann.

Die zuerst vom oberen Ende des Kationenaustauscherbettes abfließende Lösung entspricht der im Leerraum des Kationenaustauscherbettes vorhandenen -Menge an Leitungswasser und der Menge des aus dem Leerraum des Anionenaustauscherbettes abfließenden, teilweise behandelten Chromsäurespüllösung. Diese Mischung kann durch Einstellung des Ventils 17 von der aus dem Kationenaustauscherbett abfließenden konzentrierten Chrom-

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säurelösung getrennt werden. Die zuerst abfließende Lösung kann auf diese Weise in Zufluß zum Abwasser oder Zufluß für eine getrennte Behandlung aufgeteilt oder kann durch Leitung 18 zur Sammeleinrichtung zurückgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit aus drei hauptsächlichen Teilschritten: Der erste Teilschritt besteht im Behandeln einer Chromsäurelösung in einem Anionenaustauscherbett zur Entfernung von chromhaltigen Anionen und zur Erzeugung einer im wesentlichen aus reinem Wasser bestehenden Lösung, während gleichzeitig das Kationenaustauscherbett mit Schwefelsäure zur Entfernung von Natriumionen regeneriert wird und dabei als Produkt Natriumsulfat entsteht. Der zweite Schritt besteht in der Regenerierung des Anionenaustauscherbettes mit Natriumhydroxid zur Entfernung der chromhaltigen Anionen und zur Erzeugung einer Natriumchromatsalzlösung, die direkt zum und durch den Kationenaustauscher geleitet wird, in dem die Natriumionen entfernt werden und als Endprodukt eine Chromsäurelösung erhalten wird. Der dritte Teilschritt besteht im Durchschicken von Spülwasser vom oberen Ende des Kationenaustauscherbettes durch das Kationenaustauscherbett direkt zum oberen Ende des Anionenaustauscherbettes, durch das Anionenaustauscherbett und in den Behälter für Natriumhydroxid. .

Am Ende des ersten Teilschrittes ist das Änionenaustauscherbett teilweise mit chromhaltigen Anionen beladen und enthält

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außerdem im Leerraum teilweise behandelte Chromsäurelösung; währenddessen wird das Kationenaustauscherbett regeneriert und enthält im Leerraum Leitungswasser. Am Ende des zweiten Teilschrittes ist das Anionenaustauscherbett regeneriert und -enthält im Leerraum Natriumhydroxid und kleine Mengen Chromsalzlösung, während das Kationenaustauscherbett teilweise mit Natrium beladen ist und im Leerraum Natriumhydroxid-, Natriumchromatsalzlösung und kleine Mengen Chromsäure enthält. Am Ende des dritten Teilschrittes enthalten beide Betten im Leerraum Leitungswasser.

Wichtig bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die aus dem Anionenaustauscherbett abfließende Regenerierungslösung direkt zu und durch das Kationenaustauscherbett geleitet wird und daß die Betten in einer bestimmten Art gespült werden. Erfindungsgemäß wird das Kationenaustauscherbett durch Durchfließenlassen der Spüllösung durch das Bett in Gegenstromrichtung zu der Richtung gespült, in welcher die Regenerierungslösung durch das Bett durchgeflossen war, während das Anionenaustauscherbett mit der aus dem Kationenaustauscher ausfließenden Spüllösung gespült wird, indem diese Spüllösung direkt aus dem Kationenaustauscherbett zum Anionenaustauscherbett geleitet und durch das Anionenaustauscherbett in Gegenrichtung zu der Richtung geführt wird, in welcher die Regenerierungslösung durch das Anionenaustauscherbett geströmt war.

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Diese Verfahrensführung hat eine wesentliche Auswirkung auf die Mengen der im Verfahren verlorengehenden Chemikalien und somit auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die Wirksamkeit läßt sich am besten anhand einer Beschreibung der Art der durch die Austauscherbetten während des Durchfließens der Regenerationslösung und der Spüllösung durchfließenden Lösungen und der am Ende der Regenerationsschritte in den Leerräumen vorliegenden Lösungen beschreiben. Dazu wird zuerst auf den Zustand hingewiesen, bei welchem die aus dem Anionenaustauscherbett ausfließende Regenerationslösung direkt zu dem und durch das Kationenaustauscherbett geleitet wird. Wenn das Anionenaustauscherbett mit Natriumhydroxid regeneriert wird, fließt das Natriumhydroxid durch das Bett und nimmt dabei aus dem Bett die chromhaltigen Anionen auf, so daß eine Natriumchromatsalzlösung das obere Ende des Anionenaustauscherbettes verläßt. Zu Beginn ist diese, den oberen Teil des Anionenaustauscherbettes verlassende, Lösung praktisch eine reine Natriumchromatlösung, anschließend ist es eine Mischung aus Natriumchromatsalz und Natriumhydroxid und schließlich bei der Regeneration des Bettes ist die Lösung eine reine Natriumhydroxidlösung. Nach den bisher bekannten Verfahren wird die aus dem Anionenaustauscherbett ausfließende Lösung in einem Vorratsbehälter gesammelt, so daß sich eine Lösung mit gleichen Konzentrationen an Natriumhydroxid und Natriumchromatsalzen bildet; diese Lösung wurde dann aus dem Vorratsbehälter auf und durch das Kationenaustauscherbett gegeben.

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Im Kationenaustauscherbett werden die Natriumchromatsalze zu Chromsäure und jegliches vorhandenes Natriumhydroxid zu Wasser umgesetzt. Soweit sich das Natriumhydroxid zu Wasser umsetzt, tritt ein Verlust an Natriumhydroxid aus dem System ein. Entsprechend den bekannten Verfahren, bei denen eine Mischung mit gleichen Konzentrationen an Natriumhydroxid und Natriumchromatsalzen durch das Bett geleitet wird, nimmt das Bett zuerst Natriumionen auf, wobei diese Natriumionen aber aus dem Natriumhydroxid und den Natriumchromatsalzen im wesentlichen in den Verhältnissen aufgenommen werden, in denen diese Verbindungen in der Lösung vorliegen. Auf diese Weise wird eine wesentliche Menge des Natriumhydroxid zu Wasser umgesetzt und geht damit aus dem System verloren.

Im Gegensatz dazu wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus dem Anionenaustauscherbett austretende Lösung direkt auf das Kationenaustauscherbett geleitet, so daß die erste durch das Kationenaustauscherbett fließende Lösung im wesentlichen eine reine Natriumchromatsalzlösung ist. Anschließend folgt eine Mischung aus Natriumhydroxid und Natriumchromatsalzen und schließlich folgt eine Lösung aus im wesentlichen reinem Natriumhydroxid. Das Kationenaustauscherbett befindet sich zu Anfang in einem hochgradig regenerierten Zustand und nimmt dabei schnell und wirksam Natriumionen aus

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der durchfließenden Lösung auf. In diesem Verfahrensabschnitt ist die durchfließende Lösung aber im wesentlichen eine Lösung reiner Natriumchromatsalze. Wenn das Bett stärker mit Natrium beladen ist, nimmt seine Fähigkeit zur Aufnahme von Natriumionen ab; beim erfindungsgemäßen Verfahren erreicht zu diesem Zeitpunkt die reine Natriumhydroxidlösung das Kationenaustauscherbett, das mit Natriumionen so stark beladen ist, daß nur wenig Natriumhydroxid zu Wasser umgesetzt wird, so daß dieses im Bett verbleibt und in der im folgenden beschriebenen Weise zur Wiederverwendung gewonnen werden kann.

Durch Überführen der Regenerationslösung direkt vom Anionenaustauscherbett. auf das Kationenaustauscherbett ist es daher möglich, die Wirksamkeit des Verfahrens stark zu erhöhen und den Chemikalienverlust durch Anwendung des Kationenaustauscherbettes in der zur Umwandlung der Natriumchromatsalze in Chromsäure besonders aktiven Form zu verringern, da die Anwendung des Austauscherbettes in aktiver Form zur Umwandlung von Natriumhydroxid in Wasser und damit zu einem zwingenden Verlust von Natriumhydroxid vermieden wird.

Weiterhin wird auf das neuartige Spülverfahren hingewiesen, das nach dem vollständigen Durchströmen der Regenerationslösung durch die Betten das Kationenaustauscherbett im Leerraum im

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wesentlichen am oberen Ende reine Chromsäure, im Mittelteil Natriumchromatsalze' und im unteren Teil Natriumhydroxid enthält, während das Anionenaustauscherbett im Leerraum im oberen Teil geringe Mengen Natriumchromatsalze aufweist, während der Rest des Leerraumes im wesentlichen von reinem Natriumhydroxid ausgefüllt ist.

Wenn beide Betten getrennt wie bei den bekannten Verfahren gespült werden, ist die aus dem Kationenaustauscherbett abfließende Lösung eine Natriumchromatsalzlösung. Diese Natriumchromatsalzlösung kann entweder ins Abwasser abgeleitet oder getrennt zu einem brauchbaren Regenerationsmittel aufgearbeitet werden.

Wenn allerdings die Betten gekoppelt sind und das Spülen in einem einzigen Schritt durchgeführt ist, fließt die aus dem Kationenaustauscherbett austretende Lösung direkt in das Anionenaustauscherbett. Diese Lösung ist anfangs eine Natriumhydroxidlösung, dann eine Natriumchromatsalzlösung und schließlich eine Chromsäurelösung. Zu diesem Zeitpunkt ist das Anionenaustauscherbett hochgradig regeneriert, so daß die Natriumchromatsalze zu Natriumhydroxid umgewandelt werden, das in den Behälter für Natriumhydroxid zurückfließt und wieder für die Regeneration eingesetzt werden kann. Vorhandene Chromsäure wird zu Wasser umgewandelt und fließt ebenfalls in den Behälter für Natriumhydroxid, wodurch nur die

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Lösung im Natriumhydroxidbehälter verdünnt wird, so daß die Spüllösung als Verdünnungswasser wirkt.

Die Beschreibung bezog sich bislang auf Verfahren zur Herstellung konzentrierterer Chromsäurelösungen, allerdings ist das erfindungsgemäße Verfahren überall anwendbar, wo konzentriertere Lösungen einer Komponente aus einer ersten Lösung mit einem Gehalt an dieser Komponente erhalten werden sollen. Hierzu wird die erste Lösung durch ein erstes Ionenaustauscherbett mit der Fähigkeit zur Aufnahme der Komponente aus der ersten Lösung geleitet, dann eine zweite Lösung mit der Fähigkeit zur Aufnahme der Komponente aus dem ersten Bett und einem Gehalt an einer zweiten Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung durch dieses erste Bett geleitet und dann durch ein zweites Ionenaustauscherbett geführt, das die Fähigkeit zur Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung besitzt, woran anschließend beide Betten nach dem Durchfließen der zweiten Lösung gespült werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher beispielsweise auch zur Konzentrierung von Lösungen mit einem Gehalt an Nickelsulfat und Nickelchlorid aus Nickelplattierungsprozessen angewendet werden. In diesem Fällen ist das Nickelkation im Gegensatz zu den chromhaltigen Anionen beim Chromplattierungsprozeß von primärer Wichtigkeit, so daß die Nickellösungen

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zuerst durch ein Kationenaustauscherbett und dann durch ein Anionenaustauscherbett geleitet werden.

Erfindungsgemäß werden Verfahren dieser Art durchgeführt, indem die zweite Lösung direkt aus dem ersten Bett zum und durch das zweite Bett geschickt und die beiden Betten dann durch Durchleiten einer Spüllösung durch das zweite Bett und dann direkt zum und durch das erste Bett in Gegenstromrichtung zur Richtung der zweiten Lösung gespült werden.

Das zweite Ionenaustauscherbett kann nach dem Spülen durch Durchleiten einer zur Aufnahme der zweiten Komponente aus dem zweiten Bett geeigneten Lösung regeneriert werden.

Um eine maximale Wirksamkeit zu erreichen, werden die Lösungen durch die Austauscherbetten vorzugsweise in senkrechter Richtung durchgeschickt, so daß eine bestimmte Lösung durch ein Bett von oberen Ende durchfließt, wenn sie weniger dicht als die vorher durch dieses Bett durchgeflossene Lösung ist, oder indem die Lösung vom unteren Ende des Bettes durchgeleitet wird, wenn sie dichter als die vorher durch das Bett durchgeflossene Lösung ist. Wenn beispielsweise die zweite Lösung eine größere Dichte als die erste Lösung aufweist, wird sie vorzugsweise durch das Anionenaustauscherbett vom unteren Ende aus durchgeleitet, während, wenn sie eine geringere Dichte als die

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erste Lösung aufweist, sie vorzugsweise von oben her durch das Anionenaustauscherbett durchgeleitet wird. Auch wenn beispielsweise die Spüllösung eine geringere Dichte als die zweite Lösung aufweist, wird sie vorzugsweise vom oberen Ende durch beide Betten hindurchgeschickt j wenn die Spüllösung eine größere Dichte als die zweite Lösung aufweist, wird sie vorzugsweise vom unteren Ende her durch beide Austauscherbetten durchgeschickt.

Diese Arbeitsweise reduziert wesentlich die Gefahr der Vermischung der Lösungen; eine detaillierte Erklärung einer solchen Verfahrensweise eines Ionenaustauscherprozesses ist in der US-PS 5385 788 gegeben. Die Wichtigkeit dieser Verfahrensführung hängt natürlich vom Dichteunterschied der beiden Lösungen ab, da, die Wirksamkeit im Gegensatz zu Lösungen mit einem deutlichen Dichteunterschied bei Lösungen mit einem ge- .* ringen Dichteunterschied weniger ausgeprägt ist.

Außerdem wird das Verfahren vorzugsweise so durchgeführt, daß mindestens 50 % der Bettlänge während des Durchfließens der Lösung aktiv sind. Die Vorzüge dieser Verfahrensweise sind beispielsweise in der US-PS 3 386 91¹I angegeben. Nach der dort beschriebenen Verfahrensmethode werden die Lösungen mit einer solchen Flxeßgeschwindigkeit und während einer solchen Zeitspanne durch die Betten geleitet, daß im Fall einer Behandlung

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einer Lösung mindestens 50 % der mit der Lösung in Kontakt befindlichen Bettlänge aktiv zur Aufnahme der Komponenten aus der Lösung befähigt sind, während im Fall eines Regenerationsschrittes mindestens 50 % der mit der Regenerationslösung in Kontakt befindlichen Bettlänge aktiv zur Aufnahme der Komponente aus dem Regenerationsmittel befähigt sind. Die Hauptvorzüge dieser Verfahrensweise liegen darin, daß die zur überführung einer gegebenen Komponente notwendige Harzmenge so klein wie möglich gehalten werden kann und daß das Verfahren in dieser Art im allgemeinen mit verhältnismäßig kurzen Austauscherbetten und kurzen Austauschzeiten durchgeführt werden kann. Die bevorzugten Bettlängen der Austauscherbetten und Austauschzeiten für ein bestimmtes System können beispielsweise gemäß der US-PS 3 386 914 bestimmt werden.

Vorzugsweise wird die erste Lösung durch das erste Bett in einer solchen Pließgeschwindigkeit und während einer solchen Austauschzeit durchgeschickt, daß mindestens 50 % der Austauscherbettlänge aktiv die erste Komponente aus der ersten Lösung während des Durchfließens der ersten Lösung durch das erste Bett aufnehmen.

Vorzugsweise wird auch die zweite Lösung durch das erste und zweite Bett mit einer solchen Pließgeschwindigkeit und während einer solchen Austauschzeit durchgeschickt, daß mindestens 50 %

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der Länge des ersten Bettes aktiv an der Abgabe der ersten Komponente in die zweite Lösung während des Durchfließens der zweiten Lösung durch das Erstbett beteiligt sind und daß mindestens 50 % der Länge des zweiten Bettes aktiv an der Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung während des Durchfließens der zweiten Lösung durch das zweite Bett beteiligt sind.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer stärker konzentrierten Chromsäurelösung eingesetzt wird, ist die erste Lösung eine Chromsäurelösung und die zweite Lösung eine wässrige Lösung eines Alkalihydroxids, und zwar vorzugsweise des Natriumhydroxids, die Spüllösung ist Wasser und das erste Bett ist ein Anionenaustauscherbett, während das zweite Bett ein Kationenaustauscherbett ist.

Das Kationenaustauscherbett kann nach dem Spülen durch Durchleiten einer dritten Lösung mit der Fähigkeit zur Aufnahme von Alkaliionen aus dem Bett regeneriert werden. Vorzugsweise ist diese dritte Lösung eine wässrige Schwefelsäure. Das Kationenbett wird vorzugsweise unmittelbar nach dem Durchfließen der Schwefelsäure mit Leitungswasser gespült.

Wie bereits angegeben, werden alle Lösungen vorzugsweise senkrecht durch die Betten geleitet., _;um ein Vermischen der weniger

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dichten Lösungen zu verhindern, so daß die weniger dichten Lösungen durch die Betten vom jeweils oberen Ende und die dichteren Lösungen jeweils vom unteren Ende durch die Betten geleitet werden. Bei der Konzentration von Chromsäurelösungen hat sich als besonders günstig herausgestellt, die Chromsäurelösung von oben durch das Anionenaustauscherbett durchzuleiten, dann die zweite Lösung durch beide Betten vom unteren Ende durchzuleiten, die Spüllösung durch beide Betten vom oberen Ende durchzuleiten und die dritte Lösung durch das Kationenaustauscherbett vom oberen Ende durchzuleiten.

Die durch das Anionenaustauscherbett durchfließende Chromsäurelösung braucht keine reine Chromsäure zu sein, allerdings sollte sie keine Schwermetalle oder Alkali- oder Erdalkalimetalle in solchen Mengen enthalten, daß die Wirksamkeit der Austauscherbetten beeinträchtigt werden kann. Wenn die Chromsäurelösung beispielsweise durch Behandlung einer Alkalichromat· lösung im Kationenaustauscherbett erzeugt worden ist, ist keine Vorbehandlung notwendig; wenn allerdings die Chromsäurelösung die Spüllösung aus einem Chromsäureplattierungsprozeß ist, ist es meist notwendig, die Lösung in einem Kationenaustauscherbett vorzubehandeln, um eine Chromsäurelösung mit einer für das Verfahren ausreichenden Reinheit zu erhalten. Die Spülwasserlösung kann beliebiges Wasser sein, das keine Anionen oder Kationen in solchen Mengen enthält, daß die Wirksamkeit

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des Verfahrens beeinträchtigt wird. Leitungswasser ist eine geeignete Spüllösung; ebenso brauchbar ist eine verdünnte Chromsäurelösungj

Vorzugsweise werden die in dem Anionenaustauseherbett nach dem Durchfließen der Chromsäurelösung verbleibende Lösung und die im Kationenaustauscherbett nach dem Durchfließen der Schwefelsäurelösung und des Leitungswassers verbleibenden Lösungsreste von der übrigen Lösung, die aus dem Kationenaustauscherbett während des Spülens der Betten mit der Spüllösung ausfließt, getrennt. Die getrennten Lösungen können entweder ins Abwasser geleitet oder zu dem Anionenaustauseherbett zurückgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt werden, die aus einem ersten Ionenaustauscherbett zur Aufnahme der ersten Komponente aus der Lösung besteht, wobei dieses Austauscherbett mit einer Zuleitung für die Lösung und einem Vorratsbehälter für eine zweite Lösung verbunden ist, die ihrerseits die Komponente aus dem ersten Bett aufnehmen kann und eine zweite.Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung enthält. Die Vorrichtung enthält weiterhin ein zweites Ionenaustauscherbett mit der Fähigkeit zur Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung, die an einem Ende mit einer Zuleitung für die Spüllösung verbunden und mit dem anderen Ende mit einem Ende des ersten Bettes,

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und zwar rait dem an den Vorratsbehälter für die zweite Lösung entgegengesetzten Ende des ersten Bettes verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung fließt, wenn das erste Bett mit der Zuleitung für die erste Lösung verbunden ist, diese Lösung durch das erste Bett. Wenn das erste Bett mit dem Vorratsbehälter für die zweite Lösung verbunden und das andere Ende des zweiten Bettes mit dem ersten Bett verbunden sind, fließt die zweite Lösung aus dem Vorratsbehälter durch das erste Bett und dann direkt zum und durch das zweite Bett, und zwar vom anderen Ende des zweiten Bettes hsT= Wenn das eine Ende des weiten Bettes mit der Zuleitung für die Spilllösung verbunden wird und das andere Ende des zweiten Bettes mit dem ersten Bett und das erste Bett mit des Vorratsbehälter für die gleite Lösung verbunden sind, fließt die Spüllösung durch das zweite Bett von einem zum anderen Ende und dann direkt zum und durch das erste Bett und in den Vorratsbehälter für die zweite Lösung.

Vorzugsweise ist das zweite Bett am oberen Ende mit einer Zuleitung für eine dritte Lösung verbunden, die die zweite Komponente aus dem zweiten Bett aufnehmen kann. In dieser Weise kann die dritte Lösung durch das zweite Bett nach dem Durchfließen der Spüllösung durchgeschickt werden.

Bei der Konzentrierung von Chromsäurelösung ist das erste Bett ein Anxonenaustauscherbett mit der Fähigkeit zur Aufnahme von

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chromhaltigen Anionen aus der Chromsäurelösung; die zweite Lösung ist eine Alkalihydroxidlösung in Wasser und das zweite Ionenaustauscherbett ist ein Kationenaustauscherbett in der Wasserstofform mit der Fähigkeit zur Aufnahme von Alkaliionen aus der zweiten Lösung. Vorzugsweise ist das Kationenaustauscherbett am oberen Ende mit einer Zuleitung für eine dritte Lösung verbunden, die Alkaliionen aus dem Kationenaustauscherbett aufnehmen kann. In diesem Falle weist die Vorrichtung also ein Kationenaustauscherbett zur Behandlung der Chromsäurelösung auf, bevor diese in das Anionenaustauscherbett eintritt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zwei Ionenaustauscherbetten mit einer Höhe von 7*6 cm und einer lichten Weite von 40,6 cm wurden in der in Fig. 1 und 2 dargestellten und weiter oben beschriebenen Weise miteinander ge-

koppelt. Das erste Bett wurde mit einem Anionenaustauscherharz (7 1 "DOWEX" l-x8, 100 bis 200 mesh), das zweite Austauscherbett wurde mit einem Kationenaustauscherharz (7 1 "DOWEX" 50 w-x 8, 100 bis 200 mesh) gefüllt. Die Harze wurden an beiden Enden der Betten durch geeignete Siebe zurückgehalten; die Einlaßleitbleche wurden zur Verteilung der Lösungen über die Bettfließfläche verwendet.

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Eine verdünnte Elektrolytlösung mit einer durchschnittlichen

Konzentration von 0,316 g CrO,/l wurde dann aus einem Chromelektroplattierungsspültank gepumpt, durch ein passendes Filter gegeben, um teilchenförmiges Material zurückzuhalten, und dann durch ein 30,5 cm hohes Kationenaustauscherbett (10 1 "DOWEX" 5O-x8, 20 bis 50 mesh) geleitet. Die aus diesem Kationenaustauscherbett austretende Lösung wurde dann in der beschriebenen Weise in das Anionenaustauscherbett eingeleitet. Das 30,5 cm hohe Kationenaustauscherbett wurde mit der Hand alle 2 bis 15 Tage mit Schwefelsäurelösung regeneriert.

Die Plattierungsspüllösung wurde dann mit einer Fließgeschwindigkeit von ^8 l/min während 25 Minuten durch das Anionenaustauscherbett gepumpt. Die aus dem Anionenaustauscherbett ausfließende Lösung ist im wesentlichen chromfrei und wurde in den Spültank zurückgeleitet. Gleichzeitig wurde das 7»6 cm hohe Kationenaustauscherbett durch Einleiten von 1176 g Schwefelsäure (als 100 jSige Säure) und nachfolgendem Spülen mit Leitungswasser regeneriert. Die Regenerationsbedingungen sind in der später folgenden Tabelle aufgeführt.

Nach 25 Minuten wurde der Durchfluß des Plattierungsspülwassers abgestoppt und die Ventile so eingestellt, daß die in den Leerräumen beider Betten vorhandene Lösung durch eine in den unteren Teil des Anionenaustauscherbettes eingepumpte Natriumhydroxid-

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lösung verdrängt wurde. Die verdrängte Lösung besteht aus Wasser aus dem Kationenaustauscherbett und verdünnter Chromsäurelösung aus dem Anionenaustauscherbett,' die am oberen Ende des Kationenaustauscherbettes übergeleitet wurde. Wenn im wesentlichen der ganze Leerraum (9_S88 1) mit dem Natriumhydroxidregenerierungsmittel gefüllt ist, wird der Ausfluß aus dem Kationenaustauscherbett aufgeteilt, so daß etwa 8 1 konzentrierte Elektrolytlösung gesammelt werden können. Der Rest der verdrängten Lösung wurde ins Abwasser eingeleitet, nachdem eine geeignete Behandlung zur Entfernung der geringen noch verbliebenen Mengen an Chrom durchgeführt worden war.

Die konzentrierte Elektrolytlösung hatte folgende Zusammensetzung:

CrO₃ HH₃2 g/l .

SO₄~² 0,16 g/l

-1 +6 Pluorid gleiches Verhältnis von F /Cr

wie im Plattierungsbad

Cl"¹ * 0,09 g/l

Cr⁺³ 0,00 g/l

Die Verdrängungs- und Produktfließgeschwindigkeiten waren 2 bzw. 6 l/min. Während jedes Zyklus wurden HBQ g Natriumhydroxid (berechnet als 100 /Sig) verbraucht; diese Menge wurde automatisch

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wieder aufgefüllt, um eine konstante durchschnittliche Regenerations 15 sungskonzentrat ion aufrecht zu erhalten.

Nachdem 8 1 des Produktstromes gesammelt worden waren, wurden die Ventile wieder in Ausgangsposition gestellt _s so daß Leitungswasser am"oberen Ende des Kationenaustauscherbettes mit einer Fließgeschwindigkeit von h l/min eintreten konnte. Die in den Leerräumen vorliegende Flüssigkeit besteht aus Chromsäure, Natriumehromatsalzen und Natriumhydroxid (5,2 1 in jedem Bett und 0,5 1 zwischen den Betten), wird aus den Betten wieder ausgetrieben und strömt vom Boden des Anionenaustauscherbettes im wesentlichen als für die Wiederverwendung brauchbare Natriuiahydroxidlösung aus. Der Zufluß des Leitungswassers wird weiter aufrechterhalten, um eine ausreichende Verdünnung zur Herstellung des Regenerierungskonzentrates und zum zusätzlichen Spülen bereitzustellen. Nach ausreichendem Zusatz von Verdünnungswasser wird die ausströmende Lösung ins Abwasser eingeleitet und ein weiteres Durchfließen für 30 Sekunden gestattet. Der Arbeitszyklus wird dann wiederholt.

Die Gesamtzeit des Arbeitszyklus beträgt 36 Minuten und die Nettofließgeschwindigkeit beträgt 33s¹* l/min. 98 % der in der Elektroplattierungsspüllösung vorhandenen Chromsäure wurden wiedergewonnen. Die Verluste treten überwiegend in der sauren Regenerationslösung aus dem Kationenaustauscherbett auf. Die

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konzentrierte Elektrolytlösung wird in das Plattierungsverfahren zurückgegeben und teilweise durch Wasser und Elektrolytherstellungslösung ersetzt.

Beispiel 2

Mit der im Beispiel 1 beschriebenen Ausrüstung wurde eine zweite Charge verarbeitet, wobei aber die Konzentration der Plattierungs· spüllösung, die Behandlungszeit der Plattierungsspüllosung, die Fließgeschwindigkeit des sauren Waschwassers und der Chemikalienverbrauch geändert waren. Die Betriebsbedingungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

In diesem.Versuch wurde ein Produktstrom mit einer Konzentration von 55 g CrO-./l erhalten; dies entspricht einer 97 #igen Wiedergewinnung des Elektrolyten. Die als Einsatz verwendete Chromsäurespüllösung enthielt durchschnittlich 4,90 g CrO /1.

Beispiel 3

Mit der im Beispiel 1 beschriebenen Ausrüstung wurde eine dritte Charge bearbeitet, wobei aber die Konzentration der Plattierungsspüllosung, die Behandlungszeit der Plattierungsspüllosung und der Verbrauch an Natriumhydroxid gegenüber den in Beispiel 2 angegebenen Bedingungen geändert wurden. Die Arbeitsbedingungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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In diesem Versuch wurde ein Produktström mit einer Konzentration von 78,9 g CrO,/1 erhalten; dies entspricht einer 97 #igen Wiedergewinnung des Elektrolyten. Die als Einsatz verwendete Chromsäurespüllösung enthielt durchschnittlich 7,74 g CrO.,/1.

Verfahrensbedingungen aus den Beispielen 1 bis 3 Beispiel Nr.

Behandlungszeit des Plattierungsspülwassers in min

Spülzeit mit Alkalilösung in min Zykluszeit in min

Pließgeschwindigkeit des PlattierungsSpülwassers in l/min

Verdrängungsfließgeschwindigkeit in l/min

ProduktStromfließgeschwindigkeit in l/min

umgekehrte Verdrängungsfließgeschwindigkeit in l/min

Fließgeschwindigkeit der Säureregenerationslösung in l/min 2 2 2

Pließgeschwindigkeit des sauren

Waschwassers in l/min 2 4 4

Nettofließgeschwindigkeit in l/min 33,4 29,8 24,3 Verdrängungsleervolumen in 1 9,88 9,88 9,88 Produktvolumen inl 8,0 8,0 8,0

durchschnittliche Einlaßkonzentration in g CrO₃/l 0,316 4,90 7,74

Säureverbrauch in g HgSO^/Zyklus 1177 945 945 Laugenverbrauch in g HgSO^/Zyklus 480 420 480

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1	2	3
25	15	10
0,50	0,30	0,49
36	26	21
28,0	51,5	54,0
2	2	2
6	6	6
4	H	4

Claims

Pat ent ansprüche

Γΐ .J Verfahren zur Herstellung konzentrierterer Lösungen einer Komponente aus verdünnteren Lösungen, wobei eine erste Lösung mit einem Gehalt an dieser Komponente durch ein erstes zur Aufnahme dieser Komponente aus der ersten Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett geleitet, eine zweite zur Aufnahme der Komponente aus dem ersten Bett befähigte Lösung mit einem Gehalt an einer Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung durch das erste Bett geleitet und dann durch ein zweites zur Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett geführt wird und beide Betten nach dem Durchfließen der zweiten Lösung gespült werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lösung direkt aus dem ersten Ionenaustauscherbett zum und durch das zweite Austauscherbett geleitet wird und daß die Betten durch Durchleiten einer Spüllösung durch das zweite Bett und dann direkt zum und durch das erste Bett in einer zur Pließrichtung der zweiten Lösung durch die Betten entgegengesetzten Richtung gespült werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte zur Aufnahme der zweiten Komponente aus dem zweiten

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Bett befähigte Lösung durch das zweite Bett nach dem Durchfließen der Spüllösung durch das zweite Bett durchgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lösungen senkrecht durch die Betten hindurchgeleitet werden und daß die zweite Lösung durch das erste Bett vom unteren Teil des ersten Bettes durchgeleitet wird, wenn sie eine größere Dichte als die erste Lösung aufweist, oder daß sie vom oberen Ende durch das Bett hindurchgeleitet wird, wenn sie eine geringere Dichte als die erste Lösung aufweist, und daß die Spüllösung durch das erste und das zweite Bett jeweils von oben durchgeleitet wird, wenn sie eine geringere Dichte als die zweite Lösung aufweist, oder daß die Spüllösung durch das erste und das zweite Bett von unten durchgeleitet wird, wenn sie eine höhere Dichte als die zweite Lösung aufweist.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lösung durch das erste Bett mit einer solchen Fließgeschwindigkeit und während einer solchen Zeitspanne durchgeleitet wird, daß mindestens 50 % der Länge des Bettes aktiv die erste Komponente aus der ersten Lösung während des Durchfließens der ersten Lösung durch das erste Bett aufnehmen.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lösung durch das erste und zweite Bett mit einer solchen Fließgeschwindigkeit und während einer solchen Zeitspanne durchgeleitet wird, daß mindestens' 50 % der Länge des ersten Bettes aktiv die erste Komponente in die zweite Lösung während des Durchfließens der zweiten Lösung durch das erste Bett abgeben und daß mindestens 50 % der Länge des zweiten Bettes aktiv die zweite Komponente aus der zweiten Lösung während des Durchfließens der zweiten Lösung durch das zweite Bett aufnehmen. -

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung einer stärker konzentrierten Lösung von Chromanionen, wobei eine wässrige Chromsäurelösung durch ein zur Aufnahme von chromhaltigen Anionen aus der Lösung befähigtes Anionenaustauscherbett geleitet, eine zweite Lösung eines zur Aufnahme von chromhaltigen Anionen aus dem Anionenaustauscherbett befähigten Alkalihydroxids in Wasser durch das Anionenaustauscherbett geleitet und dann durch ein Katipnenaustauscherbett in Wasserstofform mit der Fähigkeit zum Austausch von Wasserstoffionen des Bettes gegen Alkaliionen der zweiten Lösung geführt wird und beide Betten mit einer Wasserlösung nach dem Durchströmen der zweiten Lösung gespült werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lösung direkt von dem Anionenaustauscherbett zum und durch das Kationen-

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austauscherbett geführt wird und daß die Betten durch Durchleiten einer Spülwasserlösung durch das zweite Bett und dann direkt zum und durch das erste Bett in einer zur Strömungsrichtung der zweiten Lösung durch die Betten entgegengesetzten Richtung gespült werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte zur Aufnahme von Alkaliionen aus dem Kationenaustauscherbett befähigte Lösung durch das Kationenaustauscherbett nach dem Durchströmen der Spüllösung durch dieses Bett geleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß alle Lösungen in senkrechter Richtung durch die Betten geleitet werden und daß die Chromsäurelösung durch das Anionenaustauscherbett von oben her, die zweite Lösung durch beide Betten von unten her und die Spüllösung durch beide Betten von oben her geleitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromsäurelösung durch das Anionenaustauscherbett mit einer solchen Pließgeschwindigkeit und während einer solchen Zeit durchgeleitet wird, daß mindestens 50 % der Länge des Bettes aktiv chromhaltige Anionen aus der Chromsäurelösung während des Durchfließens der Lösung durch das Bett aufnehmen.

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IQ, Verfahren nach Anspruch 9v-dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lösung durch äie Betten mit einer solchen Fließgeschwindigkeit und während einer solchen Zeitspanne durchgeleitet wird, daß mindestens 5Q % der Länge des Anionenaustauscherbettes aktiv chromhaltige Anionen an die Lösung während des Durchfließens der Lösung durch das Anionenaustauscherbett abgeben und daß mindestens 50 % der Länge des Katxonenaustauscherbettes aktiv Alkaliionen aus der zweiten Lösung während des Durchfließens dieser Lösung durch das Kationenaustauscherbett aufnehmen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

die wässrige durch das Anionenaustauscherbett durchfließende Chromsäurelösung durch Behandlung einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt an Alkalichromatverbindungen in einem Kationenaustauscherbett hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige, durch das Anionenaustauscherbett durchgeleitete Chromsäurelösung durch Behandlung einer Spülwasserlösung aus einem Chromsäureplattierungsverfahren in einem Kationenaustauscherbett hergestellt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülmittellösung Leitungswasser enthält.

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Ik. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüllösung verdünnte Chromsäurelösung enthält.

15· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalihydroxid Natriumhydroxid verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lösung eine wässrige Schwefelsäurelösung ist, daß das Kationenaustauscherbett unmittelbar nach Durchströmen der Schwefelsäurelösung mit Leitungswasser gespült wird und daß die Schwefelsäurelösung und das Leitungswasser von oben durch ein Kationenaustauscherbett im wesentlichen gleichzeitig mit dem Durchströmen der Chromsäurelösung durch das Anionenaustauscherbett geleitet werden.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Durchströmen der Chromsäurelösung im Anionenaustauscherbett verbleibende Lösung und die nach dem Durchströmen der Schwefelsäurelösung und des Leitungswassers durch das Kationenaustauscherbett in diesem verbleibende Lösung von dem Rest der aus dem Kationenaustauscherbett während des Durchfließens der zweiten Lösung durch die

es

Betten ausströmenden Lösung getrennt werden.

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18. Verfahren nach. Anspruch 17> dadurch gekennzeichnet, daß

die abgetrennte Lösung zu dem Anionenaustauscherbett zurückgeführt wird.

19. Vorrichtung zur Herstellung einer stärker konzentrierten Lösung einer Komponente aus einer verdünnteren Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes zur Aufnahme der Komponente aus der Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett mit einer Zuleitung für diese Lösung und einem Vorratsbehälter für eine zweite zur Aufnahme der Komponente aus dem ersten Bett befähigten Lösung mit einem Gehalt an einer zweiten Komponente mit einer zur ersten Komponente entgegengesetzten Ladung verbindbar ist, daß ein zweites zur Aufnahme der zweiten Komponente aus der zweiten Lösung befähigtes Ionenaustauscherbett an einem Ende"mit einer Zuleitung für eine Spüllösung und am anderen Ende mit dem der Verbindungsstelle des ersten Bettes mit dem Vorratsbehälter für die zweite Lösung entgegengesetzten Ende des ersten Bettes verbindbar ist, so daß beim Verbinden des ersten Bettes mit der Zuleitung der ersten Lösung diese Lösung durch das erste Bett fließt, daß beim Verbinden des ersten Bettes mit dem Vorratsbehälter für die zweite Lösung und beim Verbinden des anderen Endes des zweiten Bettes mit dem ersten Bett die zweite Lösung aus dem Vorratsbehälter durch das erste Bett und direkt zum und durch

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das zweite Bett vom anderen Ende des zweiten Bettes fließt und daß beim Verbinden des einen Endes des zweiten Bettes mit der Zuleitung für die Spüllösung und beim Verbinden des anderen Endes des zweiten Bettes mit dem ersten Bett und beim Verbinden des ersten Bettes mit dem Vorratsbehälter für die zweite Lösung die Spüllösung durch das zweite Bett von einem Ende aus direkt zum und durch das erste Bett und in den Vorratsbehälter für die zweite Lösung fließt.

20. Vorrichtung nach'Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bett am oberen Ende mit einer Zuleitung für eine dritte zur Aufnahme der zweiten Komponente aus dem zweiten Bett befähigten Lösung verbindbar ist, so daß die dritte Lösung nach dem Durchfließen der Spüllösung durch das zweite Bett fließen kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20 zur Herstellung einer konzentrierteren Lösung mit einem Gehalt an chromhaltigen Anionen aus verdünnteren Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Aufnahme von chromhaltigen Anionen aus einer Chromsäurelosung befähigtes Anionenaustauscherbett am oberen Ende mit einer Zuleitung für eine Chromsäurelösung und am unteren Ende mit einem Vorratsbehälter für eine zweite Lösung eines Alkalihydroxids in Wasser verbindbar ist, daß

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ein in der Wasserstofform vorliegendes zur Aufnahme von Alkaliionen aus der zweiten Lösung befähigtes Kationenaustauscherbett am oberen Ende mit einer Zuleitung für eine Spüllösung und am unteren Ende mit dem oberen Ende des Anionenaustauscherbettes verbindbar ist, so daß, wenn das Anionenaustauscherbett am oberen Ende mit der Zuleitung für die Chromsäurelösung verbunden ist, diese Lösung nach unten durch das Anionenaustauscherbett fließt, daß wenn das Anionenaustauscherbett am unteren Ende mit dem Vorratsbehälter für die Alkalihydroxidlösung und am oberen Ende mit dem unteren Ende des Kationenaustauscherbettes verbunden ist, die zweite Lösung nach "oben durch das Anionenaustauscherbett und dann direkt zum und durch das Kationenaustauscherbett von unten her fließt und daß, wenn das obere Ende des Katxonenaustauscherbettes mit der Zuleitung für die Spüllösung verbunden und das untere Ende des Katxonenaustauscherbettes mit dem oberen Ende des Anionenaustauscher· bettes und das untere Ende des Anionenaustauscherbettes mit dem Vorratsbehälter für die zweite Lösung verbunden sind, die Spüllösung nach unten durch das Kationenaustauscherbett und dann direkt zum und durch das Anionenaustauscherbett und in den Vorratsbehälter fließt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kationenaustauscherbett am oberen Ende mit einer Zulei-

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tung für eine dritte zur Aufnahme von Alkaliionen aus dem Kationenaustauscherbett befähigten Lösung verbunden ist, so daß diese dritte Lösung nach dem Durchströmen der Spüllösung durch das zweite Austauscherbett fließen kann.

23· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kationenaustauscherbett zur Behandlung der Chromsäurelösung vor dem Eintreten in den oberen Teil des Anionenaustauscherbettes vorgesehen ist.

si:kö

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