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Verfahren zur Eliminierung von fluororganischen Tensiden (PFT) aus dem Abwasser der Galvaniken - Ergänzung des Arbeitsprogramms

Galvaniken verwenden fluorierte Tenside als Netzmittel in den Chrom(VI)-Prozessbädem, da sie gegenüber den stark oxidativen Badbedingungen stabil sind. Andererseits ist diese Stabilität der perfluorierten Tenside (PFT) mit einer Langlebigkeit und auch hohen Verweildauer in lebenden Organismen verbunden, die zu einer unerwünschten kontinuierlichen Anreicherung in der Umwelt führt. Galvaniken verwenden seit wenigen Jahren insbesondere schwach basische Anionenaustauscher während oder nach der betrieblichen Abwasserbehandlung, um die fluorierten, anionischen Tenside den Gewässern fernzuhalten. Nach einer vollständigen Beladung der lonentauscher müssen diese entsorgt bzw. verbrannt werden. Dies ist mit einem hohen Wertstoffverlust verbunden. Auch werden bei der Adsorption ebenfalls Stoffe dem Abwasser entzogen, die in der biologischen Kläranlage eliminiert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Flockungsverfahrens, das zu einem frühen Zeitpunkt der betrieblichen Abwasserbehandlung (Teilstrom) angewendet wird und die überwiegend anionischen Fluortenside gezielt bindet, dem Abwasser durch Fällung/Flockung entnimmt, zu einem festen Abfall führt und hierüber einer sicheren Entsorgung oder einer Verwertung zuführt. In zwei nachbewilligten Arbeitspaketen sollen zudem die Abtrennung von PFT mit Polyamidadsorbern sowie mittels einer elektrochemische Behandlung untersucht werden. Ziel des Projektes war die Eliminierung von Fluortensiden aus dem Abwasser von Galvaniken. Dazu wurden drei verschiedene Verfahren untersucht. Mit der ersten Methode sollten die PFT mit Kationenpolymeren lonenpaare bilden, die dann nach Ausfällung des Polymers aus dem zu reinigendem Wasser entfernt werden können. Die Eliminierung mit dem Flockungsverfahren konnte zwar im Laborversuch zu 90% erzielt werden, war aber nur für das Tensid PFOS und unter Einsatz eines Fällungshilfsmittels (Alginat) möglich. Im Vergleich zu den oft eingesetzten Anionentauschem, die Eliminierungsraten von größer als 95% aufweisen, ist die Effektivität nur mäßig. Da zudem bei der Abtrennung mit dem Kationenpolymer vergleichsweise hohe Konzentrationen an Fällungsmittel und Flockungshilfsmittel benötigt werden, ist das Verfahren derzeit aus ökologischer und ökonomischer Sicht nicht zu empfehlen. Bei dem zweiten Verfahren wurde für die Abwasserbehandlung erstmals Polyamid als Adsorbermaterial verwendet. Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, dass die PFT-Beladung der Module reversibel ist und sowohl das Polyamid als auch die zurückgewonnenen PFT dem Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können. (Text gekürzt)

Verfahren zur Eliminierung von Fluororganischen Tensiden (PFT) aus dem Abwasser der Galvaniken

Galvaniken verwenden fluorierte Tenside als Netzmittel in den Chrom(Vl)-Prozessbädern, da sie gegenüber den stark oxidativen Badbedingungen stabil sind. Andererseits ist diese Stabilität der perfluorierten Tenside (PFT) mit einer Langlebigkeit und auch hohen Verweildauer in lebenden Organismen verbunden, die zu einer unerwünschten kontinuierlichen Anreicherung in der Umwelt führt. Galvaniken verwenden seit wenigen Jahren insbesondere schwach basische Anionenaustauscher während oder nach der betrieblichen Abwasserbehandlung, um die fluorierten, anionischen Tenside den Gewässern fernzuhalten. Nach einer vollständigen Beladung der Ionentauscher müssen diese entsorgt bzw. verbrannt werden. Dies ist mit einem hohen Wertstoffverlust verbunden. Auch werden bei der Adsorption ebenfalls Stoffe dem Abwasser entzogen, die in der biologischen Kläranlage eliminiert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Flockungsverfahrens, das zu einem frühen Zeitpunkt der betrieblichen Abwasserbehandlung (Teilstrom) angewendet wird und die überwiegend anionischen Fluortenside gezielt bindet, dem Abwasser durch Fällung/Flockung entnimmt, zu einem festen Abfall führt und hierüber einer sicheren Entsorgung oder einer Verwertung zuführt. In zwei nachbewilligten Arbeitspaketen sollen zudem die Abtrennung von PFT mit Polyamidadsorbern sowie mittels einer elektrochemische Behandlung untersucht werden. Ziel des Projektes war die Eliminierung von Fluortensiden aus dem Abwasser von Galvaniken. Da wurden drei verschiedene Verfahren untersucht. Mit der ersten Methode sollten die PFT mit Kationenpolymeren Ionenpaare bilden, die dann nach Ausfällung des Polymers aus dem zu reinigendem Wasser entfernt werden können. Die Eliminierung mit dem Flockungsverfahren konnte zwar im Laborversuch zu 90% erzielt werden, war aber nur für das Tensid PFOS und unter Einsatz eines Fällungshilfsmittels (Alginat) möglich. Im Vergleich zu den oft eingesetzten Anionentauschern, die Eliminierungsraten von größer als 95% aufweisen, ist die Effektivität nur mäßig. Da zudem bei der Abtrennung mit dem Kationenpolymcr vcrglcichowcioc hoho Konzontrationon an Fällungsmittel und Flockungshilfsmittel benötigt werden, ist das Verfahren derzeit aus ökologischer und ökonomischer Sicht nicht zu empfehlen. (Text gekürzt)

Technische und kostenmaessige Pruefkriterien von Verwertungs- und Vermeidungsmassnahmen im Bereich des industriellen Sonderabfalls

Das Vorhaben dient der Unterstuetzung der Arbeiten der AG 7 TA-Abfall, die das Ziel haben, die im Abfallgesetz und im Bundes-Immissionsschutzgesetz genannten Kriterien fuer die Vermeidung und Verwertung von Reststoffen und Abfaellen auszufuellen. Hierbei is neben rein technischen Verfahrensbeschreibungen u.a. auch die Konkretisierung des Kriteriums 'wirtschaftliche Zumutbarkeit' erforderlich. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung einer Methodik, die 'wirtschaftliche Zumutbarkeit' differenziert nach Abfall-/Reststoffgruppen zu ermitteln, um damit die Arbeiten der AG 7 zu vereinheitlichen und die Pruefung im Einzelfall zu ermoeglichen. Das Vorhaben geht von den Produktionsverfahren der metallverarbeitenden Industrie aus, da dieser Bereich stark zum Sonderabfallaufkommen beitraegt. Typische Sonderabfaelle dieses Bereichs sind verbrauchte Oel- und Schleifemulsionen, CKW-haltige Loesemittelabfaelle, Galvanikschlaemme, Lackschlaemme, Giessereialtsande. Entwicklung und Erprobung der Methodik sollen durch empirische Befragungen von Industriebetrieben dieser Bereiche erfolgen, wobei vorzugsweise auf Betriebe in Niedersachsen zurueckgegriffen wird. Eine Ausweitung der Befragung auf Betriebe der ehemaligen DDR ist beabsichtigt.

Recycling von Galvanikschlaemmen

Untersuchung der pyrometallurgischen Recyclingmoeglichkeiten von Galvanikschlaemmen. Fragestellungen: Welche pyrometallurgischen Verfahrensmoeglichkeiten stehen zur Verfuegung, welche Legierungen und Schlacken lassen sich erzeugen, welche Schlackenbildner sind noetig?Aufgaben: Charakterisierung von Galvanikschlaemmen unterschiedlicher Herkunft durch chemische Analyse, bestimmung des Wassergehaltes und Elution. Pyrometallurgische Behandlung (Ausgluehen, Einschmelzen im Elektroofen und Flash-Ofen) und Untersuchung der erzeugten Produkte Legierung, Schlacke und Flugstaub. Ergebnisse: Allein die Cr-Gehalte fuehren bei vielen Galvanikschlaemmen zu einer Einstufung in eine hohe Deponieklasse, die Konzentrationen der anderen relevanten Stoffe im Eluat wuerden ohne das Cr i.d.R. zu einer niedrigeren Einstufung fuehren.Eeine Abtrennung entsprechender Abwsserstroeme ist zu ueberdenken, evtl. Fe- und Cr-haltige Abwaesser von NE-metallhaltigen trennen. Nur Hochtemperaturverfahren eignen sich zur pyrometallurgischen Verwertung von Galvanikschlaemmen. Das Gluehen fuehrt i.d.R. zu einer Einstufen in eine hoehere Deponieklasse des Galvanikschlamms durch die Wasserentfernung ( Konzentration ). Hochtemperaturprozesse erbringen je nach Einsatzstoff und Reaktor Cu-Legierungen bzw. Fe-Cu-Legierungen, die Schlacken sind eluatsicher (Deponieklasse 1, NRW). Cr kann je nach Vorbehandlung des Schlammes und Wahl des Reaktors wahlweise in die Legierung oder in die Schlacke ueberfuehrt werden.

Filtration gequollener Abfallkunststoffe aus Galvanik-Verbund-Abfällen zur Abreinigung der Galvanometalle und zur Produktion hochwertiger Sekundärkunststoffe für den Spritzgusseinsatz

Ziel des Verbundvorhabens FiltraSolv war die Gewinnung hochwertiger technischer Kunststoffprodukte aus kunststoffhaltigen Galvanikabfällen, die in der Produktion des Projektpartners WAFA Kunststofftechnik GmbH anfallen. Bei einer Jahresproduktion galvanisierter Kunststoffteile von über 5000 Tonnen ist der Rohstoffbedarf der WAFA immens: Pro Tonne werden im Mittel 80% Kunststoff (ca. 60% Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und 40% PC/ABS, ein Blend aus ABS und Polycarbonat (PC)), 0,4% Chrom, 7,8% Nickel und 11,8% Kupfer eingesetzt. Dabei entstehen über 150 Tonnen Ausschuss, die bei WAFA nicht wieder eingesetzt werden können. Allein über den Kunststoffanteil verliert WAFA damit Wertstoffe im Wert von ca. 210.000 Euro pro Jahr. Gleichzeitig entsteht bei der Abwasserreinigung der WAFA Galvanikschlamm, der in der heutigen Form nicht recycelt werden kann und als Sondermüll deponiert wird. Das Schließen dieses Rohstoffkreislaufs durch ein innovatives hochwertiges Kunststoffrecycling aus galvanisierten Kunststoffabfällen und die Aufwertung des Galvanikschlamms durch die im Recyclingprozess abgetrennte Galvanikmetallfraktion würde Kosten (und entsprechende CO2-Äquivalente) für ca. 450 Jahrestonnen Abfall (150 Tonnen Galvanikschrott und 300 Tonnen Galvanikschlamm) und rund 200 Jahrestonnen Neukunststoffe einsparen. Vor allem aber reduzierten diese Maßnahmen die CO2-Emission beim Kunststoffhersteller allein durch den Verzicht auf die genannte Neuwaremenge. Das Recycling galvanisierter Kunststoffe zu hochwertigen und bei WAFA wieder einsetzbaren Recyclaten scheitert bislang aber an der nur unzureichenden Trennung der Galvanikbeschichtung vom Basispolymer. So erzeugen kostengünstige Recyclingverfahren wie die Reextrusion mit einer State-of-the-art Schmelzefiltration Recyclate mit hohem Restgehalt an Kupfer-, Chrom- und Nickel-haltigen Partikeln, die die mechanischen Eigenschaften der Recyclate und eventuell daraus hergestellter Produkte sehr negativ beeinflussen. Daher wurde im FiltraSolv-Projekt ein auf Polymerquellung basierendes Recyclingverfahren entwickelt und getestet, dass aufgrund eines geringeren Lösungsmitteleinsatzes mit herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen umsetzbar ist. So wäre diese technische Neuentwicklung auf einem Extruder mit Schmelzefiltration und einer Vakuumentgasung umzusetzen. Ein solches System würde die Polymerquellung, Filtration von Galvanometallen und die Lösungsmittelrückgewinnung in einer Linie bewerkstelligen und im Vergleich zu bisher entwickelten lösungsmittelbasierten Kunststoffrecyclingverfahren (z.B. CreaSolv®-Prozess) deutlich geringere Investitions- und Betriebskosten nach sich ziehen. Zusammenfassend wird festgestellt, dass im Projekt eine erfolgreiche Verfahrensentwicklung für Produktionsabfälle galvanisierter Kunststoffe durchgeführt wurde. Das Verfahren erzeugt hochwertige Polymerregranulate sowie ein nickel- und kupferreiches Metall-Reject. Es entstehen keine nennenswerten Nebenprodukte. usw

Entwicklung einer neuen Frästechnik für die schnelle und zugleich hochgenaue Trocken- und Minimalmengenbearbeitung von gekrümmten Aluminiumgroßblechen mit dem Ziel der Substitution galvanischer Abtragsverfahren

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Gegenstand des Projektes war die Verfahrensentwicklung Hochgeschwindigkeitsfräsen von großflächig gekrümmten Aluminium-Dünnblechen als umweltverträglichere Alternative zum chemischen Abtragen. Im Flugzeugbau sind innovative Lösungen des Leichtbaus entscheidend, um Kraftstoffverbrauch und Zuladung zu optimieren. Es werden sphärisch gekrümmte Aluminiumbleche für die Flugzeugaußenhaut eingesetzt. Nach dem Stand der Technik muss zur gewichtsreduzierenden Bearbeitung der 3 bis 10 mm dicken bis zu 40 m2 großen Bleche auf minimal 2 mm Wandstärke das chemische Abtragen eingesetzt werden. Neben dem hohen Energieeinsatz entstehen erhebliche Mengen problematische Abfälle. Ziel des Projekts war die Entwicklung einer Verfahrenstechnik für die hochgenaue spanende Trockenbearbeitung von dünnen im Raum geformten Aluminium-Großblechen, um Abwasser und zu deponierenden Sondermüll zu vermeiden sowie Rohstoffe und Energie einzusparen. Fazit: Diese Projektergebnisse zeigen, dass für die erforderlichen hohen Oberflächen- und Formgenauigkeiten beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von dünnwandigen Aluminiumblechen eine großflächige und steife Aufspannung erforderlich ist. Ein ursprünglich angestrebter sensorgeführter flexibler Gegenhalter führt zu keinem ausreichenden Fräsergebnis. Auch die hierzu vorgesehene direkte Messung der Wandstärke im Prozess über Sensoren ist nur als Zusatzfunktion für eine auf jeden Fall zu wählende steife Werkstückauflage praktikabel. Eine stabile Maschinenkonstruktion und ebenso Werkstückaufspannung führt zwangsläufig zu einer aufwändigen Anlagenkonzeption. Diese ist aber unumgänglich, wie dies auch durch Untersuchungen anderer Entwicklungseinrichtungen bestätigt wird. Insofern kann man das Fräsen dünner Bleche aus Aluminium mit einer einfachen Blechaufspannung und einer flexiblen Haltevorrichtung auch bei einer Sensorführung für die Wanddickenmessung nicht realisieren. Aufgrund der erreichbaren hohen Schneidleistungen, Präzision und Oberflächengüte werden wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten für das im Projekt entwickelte Blechbearbeitungsverfahren erwartet.

Recycling von Katalysatoren, Recycling von Nickel/Cobalt/Molybdän- und Vanadium/ Wolfram/ Molybdän-Katalysatoren - halbtechnische und technische Verfahrensentwicklung, Teilvorhaben 2

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines ökonomisch vertretbaren Verfahrens zum Recycling komplex zusammengesetzter Nichtedelmetallkatalysatoren. Bei letzteren handelt es sich speziell um Nickel, Kobalt / Molybdän, Nickel / Wolfram / Molybdän und Vanadium /Wolfram / Molybdän- Katalysatoren. In der Literatur beschriebene Untersuchungen zum Recycling von Nichtedelmetall-Katalysatoren beschränken sich meist auf maximal 2 bis 3 Wertmetalle. In der Industrie werden zukünftig immer mehr komplex zusammengesetzte Katalysatoren eingesetzt (z.B. Erdölindustrie). Darüber hinaus erfolgt meist keine sortenreine Lagerung der verbrauchten Katalysatoren. Aus diesen Gemischen werden heute mit klassischen pyrometallurgischen Prozessen 1 bis maximal 2 Wertkomponenten gewonnen. Eine Rückgewinnung aller Wertkomponenten ist mit den derzeit zur Verfügung stehenden Verfahren im technischen Maßstab unter Berücksichtigung ökonomischer Gesichtspunkte nicht möglich. Die ständige Weiterentwicklung moderner Trennverfahren wie Solventextraktion und Membrantechnologie ermöglicht heute prinzipiell die Gewinnung aller Wertmetalle auch aus komplex zusammengesetzten Stoffen. Allerdings steigen mit der Anzahl der zu gewinnenden Wertkomponenten und Verunreinigungen auch die Zahl der notwendigen Trennoperationen und damit der technische Aufwand stark an. So wurde eine Marktrecherche durchgeführt. Darüber hinaus wurden Katalysatoren als Untersuchungsproben beschafft und chemisch charakterisiert. Auf der Grundlage dieser Aussagen werden Katalysatoren mit einem hohen Anteil an wertintensiven Metallen und einem hohen Marktvolumen für das Recycling ausgewählt. Dabei müssen aufgrund der sich ständig ändernden Marktsituation die Mengen und Zusammensetzungen verbrauchter Katalysatoren über den gesamten Zeitraum des Verbundprojektes weiterverfolgt werden. Auf der Grundlage einer vom Projektpartner TU Bergakademie Freiberg durchgeführten Literaturstudie können Aussagen für die weiteren experimentellen Untersuchungen getroffen werden. Das zu entwickelnde Verfahren lässt sich auch auf andere Katalysatoren und Zusammensetzungen übertragen und liefert damit Metallerzeugern und Recyclingbetrieben wirtschaftliche Möglichkeiten der Stoffkreislaufschließung komplex zusammengesetzter metallhaltiger Sekundärrohstoffe (z.B. Galvanikschlämme, Stäube). Die Zielsetzungen des Verbundvorhabens dienen somit einer Ressourcenschonung durch Rückführung aller in den verbrauchten komplex zusammengesetzten Katalysatoren enthaltenen Wertkomponenten. Darüber hinaus wird mit der Entwicklung von Technologien zum Recycling komplex zusammengesetzter Katalysatoren auch ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz durch eine drastische Reduzierung der Lagermenge und der Lagerzeit von u.a. mit toxischen organischen Bestandteilen kontaminierten verbrauchten Katalysatoren geleistet. ...

BIOLEACHING - Mikrokinetische und technologische Untersuchungen zur heterotrophen Laugung metallhaltiger Abfallstoffe und Altlasten

Mikrobielle Prozesse spielen eine wichtige Rolle im globalen Metallkreislauf. Biologische Laugungs- und Remediationsprozesse stellen ein wichtiges Forschungsgebiet v.a. mit Bedeutung für die Zukunft dar, in der Aspekte einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Entwicklung immer stärker zu berücksichtigen sind. Sie besitzen eine hohe Relevanz für saubere Technologien, Materialrecycling und Abfallminimierung. Ziel des gesamten Projektes war es, weitere Erkenntnisse auf dem Gebiet der heterotrophen Laugung zu erreichen. Mit dem steigenden grundlegenden Verständnis derartiger Prozesse sollen bessere Einsichten in allgemeine natürliche Vorgänge sowie rationelle Lösungsansätze für eine Anwendung auf Abfälle und Altlasten möglich werden. Das gesamte Projekt wurde in 3 wesentlichen Etappen durchgeführt - Es wurden mikrobielle Laugungsprozesse in alkalischen Ablagerungen und Rückständen (silikatisches Schlackenmaterial) durchgeführt- Mikrobielle Laugungsprozesse wurden in sauren Ablagerungen untersucht (in pyritischem Tailingmaterial aus einer Flussniederung- Der Mechanismus der heterotrophen mikrobiellen Laugung wurde näher untersucht (mit einem Galvanikschlamm in verschiedenen Reaktorsystemen). Als Ergebnis der gesamten Arbeit wurde herausgearbeitet, dass heterotrophe mikrobielle Laugungs- und Verwitterungsprozesse nicht nur in neutralen pH-Bereichen, sondern auch in sauren und alkalischen Umgebungen unter günstigen Voraussetzungen ablaufen können. Die umfassenden Ergebnisse dieser Arbeit geben tiefe Einblicke in den Ablauf und die Wirkung mikrobieller Verwitterungsprozesse in natürlichen Systemen und anthropogenen Ablagerungen. Derartige Prozesse spielen eine wichtige Rolle bei der natürlichen Verwitterung von Mineralen sowie von anthropogen verursachten Ablagerungen letztere stellen schließlich global eine beträchtliche Kontaminationsquelle für Grund- und Oberflächenwasser dar. Biologische Laugungsprozesse sind jedoch auch anwendbar zur Behandlung metallkontaminierter Abfällen und Altlasten. Sie besitzen eine hohe Relevanz für saubere Technologien, Materialrecycling und Abfallminimierung.

Recycling von Katalysatoren, Prozessintegrierter Umweltschutz in der Kupfermetallurgie - Schließung von Metallkreisläufen und Reduzierung von CO2-Emissionen - Teilvorhaben 2: Großtechnische Verfahrensentwicklung

Schadlose Beseitigung von Galvanikschlaemmen durch Zusatz zur Ziegelherstellung

Es ist zu pruefen, ob Zusaetze von 5-10 v.H. Galvanikschlaemmen zur Herstellung von Mauerziegeln die Ziegelqualitaet, die Sicherheit am Arbeitsplatz und die Emissionen unguenstig beeinflussen.

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