Taschenbuch der Abwasserbehandlung

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1 TECHNISCHE HOCHSCHULE DARMSTADT. ^ -. INSTITUT FÜR WASSERVERSORGUNG, KIV<'Tli> ABWASSERBESEITIGUNG U STADTBAUW6SEN Mf Taschenbuch der Abwasserbehandlung für die metallverarbeitende Industrie Band 1: Chemie Von Dr. Ludwig Hartinger Mit 187 Bildern und 72 Tabellen 4J Carl Hanser Verlag München Wien 1976

2 Inhalt Vorwort 5 Hinweise zur Themenbegrenzung und zur Benutzung des Bandes 12 Benutzte Symbole Verunreinigungen der Abwässer Herkunft, Arten, prinzipielle Behandlung Konzentration Spülabwässer Konzentrate und-halbkonzentrate Austauscherregenerate Schadstofffracht Toxikologie Einleitebedingungen Allgemeines Einleitung in Gewässer Einleitung in die Kanalisation Physikalische Möglichkeiten zur Abwasserbehandlung Mechanische Trennverfahren Abtrennung grober Teilchen Abtrennen der mit Wasser nicht mischbaren flüssigen bis pastösen Stoffe Sedimentation Filtration Schlammentwässerung Ultrafiltration und umgekehrte Osmose ' Theorie Diffusion Osmotischer Druck Ultrafiltration Umgekehrte Osmose Elektrolytische Verfahren..: Elektrolyse Theorie und Metallabscheidung Reduzierende und oxidierende Vorgänge Elektrodialyse Elektroosmose Elektroflotation Adsorptionsverfahren Theorie Adsorbentien und ihr Einsatz Heterogene Katalyse Thermische Verfahren Emulsionsspaltung Cyanidentgiftung Konzentrataufbereitung Schlammtrocknung und -verröstung Chemische Reaktionen bei der Abwasserbehandlung Grundsätzliches zur chemischen Reaktion Reaktionsgeschwindigkeit 67

3 Inhalt Reaktionsgleichgewicht ; Cyanidentgiftung Cyanidentgiftung mit Natriumhypochlorit Entgiftungsreaktionen Oxidation des Cyanids zu Chlorcyan (Reaktion I) Hydrolyse des Chlorcyans zu Cyanat (Reaktion II) Oxidation des Cyanats zu Kohlensäure und Stickstoff (Reaktionlll) Hydrolyse des Cyanats Verhalten der Metallcyanidkomplexe Chemikalien zur Cyanidentgiftung Cyanidoxidation mit aktivem und aktiviertem Sauerstoff Cyanidoxidation mit aktivem Sauerstoff Cyanidoxidation mit Ozon Cyanidoxidation mit Wasserstoffperoxid Cyanidoxidation mit Peroximonoschwefelsäure Elektrolytißche Cyanidoxidation (ohne Chloride) Katalytische Cyanidoxidation Cyanidentgiftung durch Ausfällen mit Eisen-II-Salzen Thermische Zersetzung der Cyanide Cyanidentgiftung durch Erhitzen Cyanidverbrennung Andere Verfahren zur Cyanidentgiftung Schlußbetrachtung zur Cyanidentgiftung Entgiftung sechswertiger Chromverbindungen Chromatreduktion mit Schwefeldioxid und Sulfiten Chromatreduktion mit Eisen-II-Salzen Elektrolytische Reduktion des Chromats Ausfällen als schwerlösliches Bariumchromat Schlußbetrachtung zur Chromatentgiftung Nitritentgiftung Nitritentgiftung durch Oxidation Nitritentgiftung durch Reduktion Oxidative Behandlung anderer Abwasserinhaltsstoffe Neutralisation ph-wert Vorgänge bei der Neutralisation Neutralisationschemikalien Metallausfällung Fällungsmittel und Fällungsprodukte Fällungs-pH-Wert Löslichkeitsprodukt Entfernen der Metalle aus dem Abwasser Fällung Sedimentation schwerlöslicher Metallverbindungen Flockulation ' Verhalten der einzelnen Metalle bei ihrer Ausfällung aus Spülwasserkonzentrationen Kupfer Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte 142

4 Inhalt Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Zink Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Verhalten von Abwässern cyanidfreier Zinkbäder bei der Fällung Nickel Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Cadmium Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Blei Fällungs-pH-Wert...' Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Eisen Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Aluminium Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Chrom Fällungs-pH-Wert Zusammensetzung der Fällungsprodukte Löslichkeiten und Löslichkeitsprodukte Sedimentation Andere Metalle Zusammenfassung zur Ausfällung einzelner Metalle aus Spülwasserkonzentrationen Verhalten der Metalle bei ihrer Ausfällung aus konzentrierten Lösungen Löslichkeit in Abhängigkeit von der Konzentration Konzentrierte Kupferlösungen Konzentrierte Zinklösungen Konzentrierte Nickellösungen Einfluß des ph-wertes bei der Ausfällung von Metallen aus konzentrierten Lösungen Sedimentation und Schlammvolumina bei der Fällung aus konzentrierten Lösungen 207

5 Inhalt Gemeinsame Ausfällung mehrerer Metalle Ausfällung störender Anionen Ausfällung des Fluorids Ausfällung des Sulfats Ausfällung des Phosphats Ausfällung des Sulfids Komplexverbindungen der Metalle Herkunft der Komplexbildner im Abwasser Die Chemie der Metallkomplexverbindungen Metallkomplexverbindungen Hydroxokomplexe Cyanokomplexe Amminkomplexe Komplexe mit kondensierten Phosphaten Komplexe mit Triäthanolamin (TEA) Komplexe mit Nitrilotriessigsäure (NTA) Komplexe mit Äthylendiamin Komplexe mit Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) 24, Komplexe mit Weinsäure Komplexe mit Zitronensäure Komplexe mit Glukonsäure Komplexe mit anderen organischen Verbindungen Einfluß der Komplexbildner auf die Abwasserreinigung Möglichkeiten zur Behandlung von Abwässern, die Metallkomplexverbindungen enthalten Ausfällung der Metalle als schwerlösliche Verbindungen Fällung als Hydroxid Fällung als Sulfid Reduktion des komplex gebundenen Metalls Oxidation des Komplexbildners Andere Möglichkeiten Chemie der Ionenaustauschvorgänge Ionenaustauschharze Definition ' Physikalische Eigenschaften Austauschreaktion Reaktionsgleichgewicht Reaktionsgeschwindigkeit Austauschgleichgewicht - Austauschgeschwindigkeit - Kolonnentechnik ' Kenndaten der Ionenaustauscher Austauscherarten Stark saure Kationenaustauscher Schwach saure Kationenaustauscher Schwach basische Anionenaustauscher Stark basische Anionenaustauscher Kreislaufführung von Spülabwässern Rohwasser Entsalzen des Spülwassers Kationenaustausch (Entbasen) 280

6 10 Inhalt Anionenaustausch Verhalten der Ionenaustauscher gegenüber nichtiogenen organischen Stoffen Reinwasser Qualität - Reststoffe - Meßwerte : Qualitätsverbesserung durch zusätzliche Behandlung Stoffe, die die Arbeitsweise der Harze beeinträchtigen oder diese schädigen Mechanisch-physikalische Schädigungen Anorganische Stoffe Organische Stoffe Regenerieren der Harze Normale Regenerierung Spezielle Regenerierung Reinigung von konzentrierten Lösungen Reinigung chromsäurehaltiger Konzentrate Reinigung von Phosphorsäurebeizen Reinigung anderer Konzentrate Rückgewinnung von Stoffen aus Spülwässern Rückgewinnung von Chromsäure Rückgewinnung von Buntmetallen Rückgewinnung von Edelmetallen Schlußreinigung mit Ionenaustauschern Rückgewinnung von Stoffen und Prozeßlösurigen ohne Ionenaustauscher Rückgewinnung von Stoffen aus Spülwässern Rückgewinnung und Erhaltung von Prozeßlösungen Schwefelsaure Eisenbeizen Salzsaure Eisenbeizen Beizen und Ätzlösungen für Kupfer Elektrolyte und Prozeßlösungen der Galvanotechnik Behandlung emulsionshaltiger Abwässer Herkunft und Definition der Emulsionen Physikalische Eigenschaften der Emulsionen Brechen der Emulsionen Chemische Verfahren Physikalische Verfahren Thermische Verfahren Mechanische Verfahren Behandlung spezieller Abwässer Abwässer der graphischen Industrie Tiefdruck Offsetdruck Klischeeherstellung Härtereien Ätzereibetriebe und Leiterplattenherstellung Abwässer, die feinste Schwebestoffe und Farbstoffe enthalten Neutralsalzlast Neutralsalze Wirkung der Neutralsalze, 343

7 Inhalt Betrachtungen zur Statistik der Wasserversorgung der metallverarbeitenden Industrie Aufsalzung bei Ableitung und Kreislaufführung von Spülwässern - Möglichkeiten zur Reduzierung der Salzlast Feste Rückstände bei der Abwasserbehandlung Zusammensetzung der Abwasserschlämme Verhalten der Schlämme auf der Deponie Thermische Schlammentwässerung 362 Anhang: Tabellen und Diagramme 365 Stoffäquivalente bei Ionenaustausch-Reaktionen 366 Diagramme zum Verdünnen von Schwefelsäure, Salzsäure und Natronlauge zur Abwasserbehandlung 368 Diagramme zum Verdünnen von Schwefelsäure, Salzsäure und Natronlauge zur Regenerierung von Ionenaustauschern 371 Diagramme zum Ansetzen verschiedener Lösungen zur Abwasserbehandlung. 374 Literatur Stichwortverzeichnis 393 Namensverzeichnis 402