Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE19724786A1 - Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals - Google Patents

Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals

Info

Publication number
DE19724786A1
DE19724786A1 DE19724786A DE19724786A DE19724786A1 DE 19724786 A1 DE19724786 A1 DE 19724786A1 DE 19724786 A DE19724786 A DE 19724786A DE 19724786 A DE19724786 A DE 19724786A DE 19724786 A1 DE19724786 A1 DE 19724786A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cathode
leaching agent
contaminated
chamber
heavy metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19724786A
Other languages
German (de)
Inventor
Jorg Dr Thoeming
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Original Assignee
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH filed Critical GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority to DE19724786A priority Critical patent/DE19724786A1/en
Priority to PCT/DE1998/001556 priority patent/WO1998055239A1/en
Publication of DE19724786A1 publication Critical patent/DE19724786A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4676Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
    • C02F1/4678Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction of metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08Reclamation of contaminated soil chemically
    • B09C1/085Reclamation of contaminated soil chemically electrochemically, e.g. by electrokinetics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/26Treatment of water, waste water, or sewage by extraction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B43/00Obtaining mercury
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115Electrolytic cell with membranes or diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4618Supplying or removing reactants or electrolyte
    • C02F2201/46185Recycling the cathodic or anodic feed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

The invention relates to an electro-chemical method and to a device for decontaminating soils and silts contaminated by heavy metals, specially mercury-containing substances. The contaminated substances are extracted with a leaching agent containing hypochlorite ions/hypochlorous acid which dissolves the heavy metal, e.g. mercury. The leaching agent charged with the heavy metal is then transferred into a cathode chamber in which the heavy metal is electrodeposited on the cathode. The depleted leaching agent is then fed into an anode chamber where the chlorite ions are subjected to anodic oxidation to form hypochlorite ions. The leaching agent thus obtained is subsequently re-used for extraction. Easily-adjustable and extremely low-cost recirculation is thus possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches Verfahren zur Dekontamination schwermetallverunreinigter, insbe­ sondere quecksilberverunreinigter Stoffe, insbesondere Böden und Schluffe, und eine Vorrichtung zur elektro­ chemischen Dekontamination der genannten Stoffe.The invention relates to an electrochemical method for decontamination of heavy metal contaminants, esp special mercury-contaminated substances, in particular Soils and slacks, and a device for electro chemical decontamination of the substances mentioned.

Weltweit gibt es eine große Anzahl von Standorten, die mit Schwermetallen und insbesondere mit Quecksilber kontaminiert sind. Zu diesen Standorten zählen in der Bundesrepublik Deutschland vornehmlich ehemalige Indu­ striestandorte. Zur Beseitigung dieser sogenannten Altlasten sind erhebliche finanzielle und auch tech­ nische Aufwendungen erforderlich.There are a large number of locations worldwide that with heavy metals and especially with mercury are contaminated. These locations include in the Federal Republic of Germany primarily former Indu beach locations. To eliminate this so-called  Contaminated sites are considerable financial and also tech African expenses required.

Obwohl sich die Erfindung auf die Dekontamination schwermetallverunreinigter Stoffe bezieht, wird die Erfindung nachstehend anhand der Dekontamination von mit Quecksilber verunreinigten Stoffen näher erläutert, denn dies stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Damit soll keine Einschränkung vorgenommen sondern vielmehr die Darstellung erleichtert werden.Although the invention relates to decontamination relates to substances contaminated with heavy metals, the Invention below based on the decontamination of with Mercury contaminated substances explained in more detail, because this represents a preferred embodiment is not meant to be a limitation but rather the presentation will be facilitated.

Zu den zu behandelnden Stoffen zählen nicht nur Böden und sogenannte Schluffe sondern auch andere Stoffe wie beispielsweise Gummidichtungen und Bauschutt.The substances to be treated do not only include floors and so-called sows, but also other substances such as for example rubber seals and rubble.

Kontaminierte Böden wurden bisher beispielsweise dadurch gereinigt, daß die belastete Feinfraktion sandiger Böden durch eine Bodenwäsche abgetrennt wurde, so daß sauberes Grobkorn zurückblieb. Den eigentlich zu reinigenden Stoff stellt dann das kontaminierte Feinkorn dar.So far, for example, contaminated soils cleaned that the contaminated fine fraction of sandy soils was separated by a floor wash, so that clean Coarse grain remained. The one actually to be cleaned The contaminated fine grain is then the substance.

Die Reinigung derartiger Stoffe und beispielsweise auch der genannten Gummidichtungen oder Bauschutt, in die beispielsweise Quecksilber eindifundiert ist, wird heutzutage häufig mit Hilfe einer thermischen Behandlung vorgenommen. So existieren schon großtechnische Anlagen, die auf diesem Verfahren beruhen. Das üblicherweise angewandte Prinzip, den Schadstoff in die Gasphase zu überführen, hat jedoch den Nachteil, daß dadurch eine Verdünnung erzielt wird und eine aufwendige Abluftrei­ nigung erforderlich ist. Dies führt zu einem hohen Energieverbrauch sowie großen Investitionskosten. Auch Akzeptanzprobleme bei der Bevölkerung und den Behörden gehen damit einher. Zudem wird eine vollständige Dekon­ tamination nicht erreicht. Restkonzentrationen von 10 bis 20 mg/kg sind durchaus üblich.The cleaning of such substances and, for example, also of the above-mentioned rubber seals or rubble into which for example, mercury is diffused nowadays often with the help of a thermal treatment performed. So there are already large-scale plants based on this process. Usually principle applied to the pollutant in the gas phase convince, however, has the disadvantage that it Dilution is achieved and a complex exhaust air agreement is required. This leads to a high one Energy consumption as well as large investment costs. Also Problems of acceptance among the population and the authorities go along with that. It also has a full decon  tamination not reached. Residual concentrations of 10 up to 20 mg / kg are quite common.

Die Probleme, die auftreten, wenn der Schadstoff in die Gasphase überführt wird, können dadurch umgangen werden, daß der Schadstoff in eine Flüssigphase extrahiert wird. So liegt beispielsweise Quecksilber in verunreinigten Stoffen, insbesondere in dem "Reaktor"-Boden, in Form vielfältiger Spezies vor, die sich durch die Oxidati­ onsstufe (Hg0, Hg⁺ bzw. Hg2 2⁺ und Hg2⁺) und der Art der Feststoffbindung unterscheiden. So liegt in Kapillaren kondensiertes Quecksilber als Hg° vor. Zudem kann es als ausgefallenes Salz oder als an Oberflächen chemiesor­ biertes oder von einer organischen Matrix komplexge­ bundenes Kation vorliegen. In amorphen und kristallinen Strukturen liegt okkludiertes Hgx⁺ vor. Bei der Extrak­ tion müssen diese physikalischen und chemischen Fest­ stoffbindungen gelöst und in energetisch günstigere Bindungen der Flüssigphase überführt werden.The problems that arise when the pollutant is converted to the gas phase can be avoided by extracting the pollutant into a liquid phase. For example, mercury is present in contaminated substances, especially in the "reactor" bottom, in the form of diverse species, which are characterized by the oxidation level (Hg 0 , Hg⁺ or Hg 2 2 ⁺ and Hg 2 ⁺) and the type of Differentiate solid binding. Condensed mercury is present in capillaries as Hg °. In addition, it can be present as a precipitated salt or as a cation chemically sorbed on surfaces or complex-bound by an organic matrix. Occluded Hg x ⁺ is present in amorphous and crystalline structures. During the extraction, these physical and chemical solid bonds have to be loosened and converted into energetically more favorable bonds in the liquid phase.

Aus der US-PS 3 476 552 ist es bekannt, daß Quecksilber mit Hilfe einer Hypochloritlaugung aus sulfidischen Erzen technisch extrahiert werden kann. Für die Abtren­ nung des gelösten Quecksilbers wird dabei Aktivkohle zur Anwendung gebracht. Dies stellt eine teure Feinreini­ gungstechnik dar und ist für eine Abtrennung großer Mengen äußerst unökonomisch.From US Pat. No. 3,476,552 it is known that mercury with the help of hypochlorite leaching from sulfidic Ores can be extracted technically. For the assignments The solution of the dissolved mercury becomes activated carbon Applied. This represents an expensive fine clean technology and is great for a partition Quantities extremely uneconomical.

Es ist auch schon beschrieben worden, Quecksilber aus kontaminierten Stoffen mit Hilfe halogenhaltiger Lau­ gungsmittel zu extrahieren und dann zu fällen. Diesbe­ züglich wird beispielsweise verwiesen auf die US-PS 3 732 094. Das gelaugte Quecksilber wird dabei durch Reduktion gefällt, wobei eine große Menge an wiederauf­ zubereitendem Fällschlamm anfällt. It has also been described as being made out of mercury contaminated substances with the help of halogen-containing lau extract and then cut down. This With regard to this, reference is made, for example, to US Pat. No. 3,732,094. The leached mercury is thereby Reduction pleases, taking a large amount of revival preparation sludge.  

In der US-PS 3 639 221 ist ferner die Möglichkeit be­ schrieben, die Ausbeute durch elektrolytische in-situ- Produktion von Hypochlorit zu verbessern. Bei dem in der DE-OS 42 12 322 beschriebenen Verfahren wird diese Idee übernommen und Chlor in-situ dadurch erzeugt, daß Elektroden in eine Suspension von kontaminiertem Stoff und Kochsalzlösung getaucht werden. Die Abscheidung des gelösten Quecksilbers bei dieser Suspensionselektrolyse an der Kathode stellt jedoch ein mechanisches Problem dar, da diese von der abrasiven Suspension umströmt wird. Das führt zu einem Abrieb des abgeschiedenen Quecksilbers, welches dann wieder suspendiert, oxidiert und erneut gelöst wird.In US Pat. No. 3,639,221 the possibility is also provided wrote the yield by electrolytic in situ Improve hypochlorite production. The one in the DE-OS 42 12 322 described method is this idea taken over and chlorine generated in situ by the fact that Electrodes in a suspension of contaminated substance and saline. The separation of the dissolved mercury in this suspension electrolysis on the cathode, however, poses a mechanical problem because the abrasive suspension flows around it becomes. This leads to abrasion of the deposited Mercury, which is then resuspended, oxidizes and is solved again.

Auch die internationale Anmeldung WO 94/0 09 167 befaßt sich mit der Extraktion von Quecksilberverbindungen aus kontaminierten Stoffen und Lösungen. Dabei wird eben­ falls eine halogeniertes Laugungsmittel eingesetzt.International application WO 94/0 09 167 is also concerned deal with the extraction of mercury compounds contaminated substances and solutions. It will be if a halogenated leaching agent is used.

Insbesondere wird dabei das mit Jod/Jodid gelaugte Quecksilber elektrolytisch abgetrennt, wobei eine konventionelle Elektrolysezelle Anwendung findet.In particular, the leached with iodine / iodide Mercury separated electrolytically, one conventional electrolytic cell is used.

Ganz allgemein unterscheiden sich Laugungen mit Chlor, hypochloriger Säure und Hypochlorit nur durch die Prozeßführung, beispielsweise den pH-Wert, da die drei Substanzen durch Disproportionierung bzw. Dissoziation im Gleichgewicht miteinander stehen. Der Mechanismus der Laugung ist eine Oxidation von elementarem oder einwer­ tigem Quecksilber zu zweiwertigem Quecksilber mit anschließender Komplexierung durch Chloridionen. Bei einer ausreichend hohen Konzentration an Chlorid bildet sich der stabile gut lösliche Tetrachloromercurat-Kom­ plex, so daß eine Reabsorption ionischen Quecksilbers verhindert wird. Generally speaking, leaches with chlorine differ, hypochlorous acid and hypochlorite only through the Process control, for example the pH, since the three Substances by disproportionation or dissociation to be in balance with each other. The mechanism of the Leaching is an oxidation of elemental or single mercury to divalent mercury with subsequent complexation by chloride ions. At a sufficiently high concentration of chloride the stable, readily soluble tetrachloromercurate com plex so that reabsorption of ionic mercury is prevented.  

Eine Alternative zu den oben beschriebenen Laugungen stellt das in der DE-PS 33 12 986 beschriebene Dekonta­ minationsverfahren für schwermetallverunreinigte Böden, speziell für Quecksilber, dar. Dabei wird ein Gemisch aus HNO3 und NaCL eingesetzt und die oxidierende Wirkung von Nitrat bei niedrigen pH-Werten ausgenutzt. Auch hier muß Chlorid zur Komplexierung des oxidierten Quecksil­ bers vorhanden sein, um eine Reabsorption zu verhindern. Ferner fällt bei diesem bekannten Verfahren ebenfalls eine große aufzubereitende Fällschlammenge an.An alternative to the leachings described above is the decontamination process described in DE-PS 33 12 986 for soils contaminated with heavy metals, especially for mercury. A mixture of HNO 3 and NaCL is used and the oxidizing effect of nitrate at low pH Exploited values. Here too, chloride must be present to complex the oxidized mercury to prevent reabsorption. Furthermore, this known method also produces a large amount of precipitation sludge to be processed.

Alle bisher beschriebenen Dekontaminationsverfahren mittels Extraktion von Quecksilber durch Laugung haben die wesentlichen Nachteile, daß sie einerseits für eine Kreislaufführung nicht geeignet sind und daß anderer­ seits Quecksilber aus dem Laugungsmittel nur unbefrie­ digend abgeschieden wird.All decontamination procedures described so far by extracting mercury by leaching the main disadvantages that on the one hand for a Circulation are not suitable and that others mercury from the leaching agent only unfree is just deposited.

Um beispielsweise die gewünschte Kreislaufführung realisieren zu können, muß das Laugungsmittel zurückge­ führt und die Abwassermenge minimiert werden, so daß der Anteil an inreversibel verbrauchten Laugungsmittel klein bleibt. Bei keinem der oben beschriebenen Verfahren ist eine derartige Kreislaufprozeßführung vorgesehen. Zudem sind diese Verfahren dafür auch nicht geeignet. Das in der DE-PS 33 12 986 beschriebene Verfahren hat außerdem den Nachteil, daß durch den niedrigen pH-Wert < 2 ein relativ hoher Anteil der Bodenphasen aufgelöst wird. Dies führt nicht nur zu einem ausgeprägten Abwasserrei­ nigungsproblem, sondern hat auch einen hohen, irrever­ siblen Säureverbrauch zur Folge, so daß eine Kreislauf­ führung kaum möglich ist.For example, the desired circulation To be able to realize, the leach must return leads and the amount of waste water are minimized, so that Small amount of leaching agent used irreversibly remains. None of the procedures described above such a cycle process control is provided. In addition these methods are also not suitable for this. This in DE-PS 33 12 986 method also has the disadvantage that the low pH <2 relatively high proportion of the soil phases is dissolved. This not only leads to a pronounced wastewater free problem, but also has a high, irreversible sible acid consumption, so that a cycle leadership is hardly possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbes­ sertes Verfahren bereitzustellen, das frei von den Nachteilen der Verfahren des Standes der Technik ist und als Kreislaufprozeß bzw. Kreislaufverfahren ausgestaltet werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.The object of the present invention is a verbes to provide a procedure that is free of  Disadvantages of the prior art methods is and designed as a cycle process can be. It is also an object of the invention to provide appropriate device.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß der Lehre der Patentansprüche.This task is solved by a procedure according to the Teaching the claims.

Die einfache Reihenschaltung von anodischer Laugungsmit­ telerzeugung, die dann bei der Kreislaufführung in eine anodische Laugungsmittel-Regenierung übergeht, von Lau­ gung und von katodischer Quecksilberabscheidung ermög­ licht einen leicht regelbaren und äußerst kostengünsti­ gen Kreislaufprozeß. Durch die erfindungsgemäße Verfah­ rensgestaltung kann die Laugung mit hypochloriger Säure im Kreislauf betrieben werden. Bezüglich des Verhältnis­ ses von Chlor, hypochloriger Säure und Hypochlorit gilt im übrigen das eingangs Gesagte, wonach diese drei Substanzen miteinander im Gleichgewicht stehen.The simple series connection of anodic leachate tel generation, which then in the circulation in a anodic leaching regeneration passes from Lau tion and made possible by cathodic mercury separation light an easily controllable and extremely inexpensive circulatory process. By the inventive method The leaching can be done with hypochlorous acid operated in a cycle. Regarding the relationship of chlorine, hypochlorous acid and hypochlorite applies otherwise what was said at the beginning, according to which these three Substances are in balance with each other.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet somit eine sequenzierte Durchströmung der Anodenkammer in der Stufe a), des Laugungsbehälters in der Stufe b) und der Kathodenkammer in der Stufe c) statt.In the method according to the invention, there is therefore a sequenced flow through the anode chamber in the stage a), the leach tank in stage b) and Cathode chamber in stage c) instead.

Das Quecksilber wird dabei in der Stufe c) als Metall zurückgewonnen. Eine aufwendige Aufbereitung von Fäll­ schlamm ist nicht erforderlich.The mercury is in step c) as a metal recovered. A complex preparation of precipitation mud is not required.

Das in der Stufe c) erhaltene, an Schwermetall bzw. Quecksilber abgereicherte Laugungsmittel wird dann wieder in die Anodenkammer der Stufe a) zurückgeführt. Die beladene Extraktphase wird somit nach der Metallab­ scheidung nicht verworfen sondern im Sinne einer Abwas­ serminimierung zurückgeführt.The heavy metal or Mercury depleted lye then becomes returned to the anode chamber of stage a). The loaded extract phase is thus removed after the metal  divorce not rejected but in the sense of a waste water minimization.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur wenig und außerdem äußerst kostengünstiges Laugungsmittel-Edukt (Kochsalz) zugegeben wird, da es an sich nicht ver­ braucht wird. Lediglich ein kleiner Teil wird mit dem gereinigten Stoff bzw. beispielsweise mit dem Spülwasser aus dem Prozeß ausgetragen und muß erneuert werden.Another advantage is that little and also extremely cost-effective lye starting material (Table salt) is added because it does not ver is needed. Only a small part is with the cleaned substance or, for example, with the rinse water removed from the process and must be renewed.

Die Abtrennung des im Laugungsmittel gelösten Quecksil­ bers erfolgt energiesparend, da sie auf einem hohen Konzentrationsniveau stattfindet. Bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren kann nämlich das im Kreislauf geführte Laugungsmittel eine "Basiskonzentration" von 10 bis 200 mg/l an Quecksilber je nach behandeltem Stoff und erwünschtem, maximalen Restgehalt aufweisen. Da für die elektrolytische Metallabscheidung der Aufwand mit sinkender Konzentration erheblich steigt, erlaubt diese "Basiskonzentration" eine elektrolytische Abscheidung des Quecksilbers mit geringem Aufwand. Eine Feinreini­ gung ist nur für die auszuschleusende Flüssigkeit erforderlich. Im Gegensatz dazu muß bei den bisher bekannten Verfahren, bei denen das Laugungsmittel nicht zurückgeführt wird, das gesamte Laugungsmittel einer Feinreinigung unterzogen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Laugungsmittel nach der Stufe b) und somit nach dem Austritt aus dem Laugungsbehälter filtriert, damit keine ungelösten Partikel oder ähn­ liches in die Kathodenkammer gelangen.The separation of the mercury dissolved in the leaching agent bers is energy-saving because it is on a high level Concentration level takes place. In the fiction This is because the circulating method Leaching agents have a "base concentration" of 10 to 200 mg / l of mercury depending on the substance treated and have the desired maximum residual content. As for the electrolytic metal deposition with the effort decreasing concentration increases significantly, this allows "Base concentration" is an electrolytic deposition of mercury with little effort. A fine clean is only for the liquid to be discharged required. In contrast, the previously known methods in which the leaching agent is not the entire leaching agent is returned Undergo fine cleaning. According to a preferred The embodiment is the leaching agent after the step b) and thus after exiting the leach tank filtered so that no undissolved particles or the like Liches get into the cathode chamber.

Nach einer weiterhin bekannten Ausführungsform bilden die Anodenkammer der Stufe a) und die Kathodenkammer der Stufe c) zusammen einen Elektrolyseur bzw. eine Elek­ trolysevorrichtung. Die beiden Kammern sind dabei durch ein Diaphragma voneinander getrennt. Die sequenzielle Durchströmung der zwei Kammern bzw. der Kathodenkammer und der Anodenkammer dieses Elektrolyseurs ermöglichen es somit, eine hohe Konvektion und damit verbunden einen hohen Stoffaustausch an den Elektroden zu erhalten. Bei entsprechender Strömungsführung kann auch die Gaspro­ duktion an den Elektroden kontrolliert werden. Ein Aufstrom an der Kathode fördert den Austrag von entste­ hendem Wasserstoff, während ein Abstrom an der Anode die Absorption von Chlor verbessert. Dabei können auch entsprechende Umlaufpumpen eingesetzt werden.Form according to a further known embodiment the anode chamber of stage a) and the cathode chamber of Stage c) together an electrolyser or an elec trolysis device. The two chambers are through  a diaphragm separated. The sequential Flow through the two chambers or the cathode chamber and the anode chamber of this electrolyzer it, therefore, high convection and associated one to maintain a high mass exchange at the electrodes. At Corresponding flow control can also Gaspro production on the electrodes. A Upflow at the cathode promotes the discharge of entste hydrogen, while an anode effluent Chlorine absorption improved. You can also appropriate circulation pumps are used.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur elektrochemischen Dekontamination schwermetallverunrei­ nigter, insbesondere quecksilberverunreinigter Stoffe, insbesondere Böden und Schluffe, gemäß der Lehre der Ansprüche.The invention also relates to a device for electrochemical decontamination not heavy metal niger, especially mercury contaminated substances, especially soils and silt, according to the teaching of Expectations.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigenThe invention will now be described with reference to the accompanying Figures explained in more detail. Show

Fig. 1 den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 1 shows the schematic sequence of the procedure according to the invention,

Fig. 2 eine Kurve betreffend die Laugung eines konta­ minierten Bodens (220 mg/kg Quecksilber) und Fig. 2 is a curve relating to the leaching of a contaminated soil (220 mg / kg mercury) and

Fig. 3 eine Kurve bezüglich der Abreicherungskinetiken von Bodenlaugen bei 2 Kathodenpotentialen (Referenzelektrode: Ag/AgCl/3M KCl). 3 is a graph with respect to the Abreicherungskinetiken of soil leaching at 2 cathode potentials (reference electrode: Ag / AgCl / 3M KCl)..

Der zu kontaminierende Stoff wird in einen Laugungsbe­ hälter 1 gefüllt. Dies kann ein Rührkessel sein, in dem der auszulaugende Stoff suspendiert wird. Es kann sich aber auch um eine Kolonne oder ein Becken handeln, in denen der Stoff vom Laugungsmittel durchströmt wird.The substance to be contaminated is filled in a Laugungsbe container 1 . This can be a stirred tank in which the substance to be leached is suspended. However, it can also be a column or a tank in which the leaching agent flows through the substance.

Das Laugungsmittel ist zuvor in einer Anodenkammer 2 produziert worden. Dazu wird am Anfang des Verfahrens eine natriumchloridhaltige Lösung in die Anodenkammer 2 zugeführt, in der das Chloridion anodisch zum Hypochlo­ rit oxidiert wird. Das so erhaltene, hypochlorige Säure enthaltende Laugungsmittel wird dann aus dem Auslaß 14 ausgeführt und über die Leitung 12 und den Einlaß 18 zur Laugung in den Laugungsbehälter 1 überführt.The leaching agent has previously been produced in an anode chamber 2 . For this purpose, a solution containing sodium chloride is fed into the anode chamber 2 at the beginning of the process, in which the chloride ion is anodically oxidized to hypochlorite. The thus obtained hypochlorous acid-containing leaching agent is then discharged from the outlet 14 and transferred to the leaching tank 1 via line 12 and inlet 18 for leaching.

Die Laugung hängt von dem Stoffübergang ab. Ist z. B. elementares Quecksilber in tiefen Kapillaren poröser Stoffe kondensiert oder ausgefallenes Salz in Mineral­ phasen eingebunden, dann ist die Laugung eines gering durchströmten Haufwerks diffusionskontrolliert und langsam. Handelt es sich dagegen um einen durchschnitt­ lich kontaminierten Boden, der in einem Rührkessel gelaugt wird, dann dauert die Laugung nur wenige Minu­ ten. Dies ist in der Fig. 2 grafisch dargestellt.The leaching depends on the mass transfer. Is z. B. elemental mercury condensed in deep capillaries of porous substances or precipitated salt in mineral phases, then the leaching of a low-flow mass is diffusion-controlled and slow. If, on the other hand, it is an average contaminated soil which is leached in a stirred kettle, the leaching takes only a few minutes. This is shown graphically in FIG. 2.

Das mit Quecksilber beladene Laugungsmittel wird aus dem Auslaß 15 abgeführt, dann filtriert (nicht gezeigt) und über eine Leitung 3 und einen Einlaß 19 in die Katho­ denkammer 4 einer Elektrolysezelle bzw. eines Elektro­ lyseurs 5 überführt. Dieser Elektrolyseur ist durch ein Diaphragma 6 geteilt.The mercury-laden leaching agent is discharged from the outlet 15 , then filtered (not shown) and transferred via a line 3 and an inlet 19 into the cathode chamber 4 of an electrolysis cell or an electrolyzer 5 . This electrolyzer is divided by a diaphragm 6 .

Die Verweilzeit in der Kathodenkammer 4 ist abhängig von dem gewünschten Konzentrationsverhältnis beladen/abge­ reichert, von dem Verhältnis Kathodenoberfläche/Zell­ kammervolumen und von der Konvektion. The residence time in the cathode chamber 4 is loaded / enriched depending on the desired concentration ratio, on the ratio of the cathode surface / cell chamber volume and on the convection.

Die Verweilzeit kann man beispielsweise dadurch mini­ mieren, daß man als Kathode 7 eine metallbeschichtete Schaumelektrode einsetzt. Gut geeignet sind auch Elek­ troden, die aus einer versetzt angeordneten Batterie senkrechter Stahl-, Blei- oder Graphitstangen bestehen. Die Konvektion kann durch Umpumpen gemäß dem Pfeil 8 deutlich erhöht werden. Zudem kann die kathodische Stromdichte durch eine große Elektrodenoberfläche niedrig gehalten werden, wodurch die Stromausbeute bezüglich Quecksilber steigt. Trotzdem entsteht Wasser­ stoff, dessen Austrag durch eine Aufstromführung begün­ stigt wird.The residence time can be minimized, for example, by using a metal-coated foam electrode as the cathode 7 . Electrodes consisting of a staggered battery of vertical steel, lead or graphite rods are also suitable. Convection can be significantly increased by pumping around according to arrow 8 . In addition, the cathodic current density can be kept low by a large electrode surface, which increases the current yield with respect to mercury. Nevertheless, hydrogen is produced, the discharge of which is facilitated by an upstream duct.

Das an Schwermetall abgereicherte Laugungsmittel wird durch den Auslaß 16 aus der Kathodenkammer 4 über eine Leitung 9 und den Einlaß 17 in die Anodenkammer 2 zu­ rückgeführt und somit im Kreislauf geführt. Als Anode 10 wird dabei zur anodischen Laugungsmittel-Produktion eine dimensionsstabile, mischoxidbeschichtete Titanelektrode eingesetzt, die im Abstrom umspült wird, um eine maxi­ male Absorption des Chlors zu erhalten. Auch in der Anodenkammer 2 wird das Laugungsmittel vorzugsweise gemäß dem Pfeil 11 umgepumpt. Das erneut mit Hypochlori­ tionen beladene Laugungsmittel wird dann über die Leitung 12 wieder zum Laugungsbehälter 1 geleitet. Das elektrolytisch regenerierte Laugungsmittel wird somit im Kreislauf geführt.The depleted of heavy metal leaching agent is recycled through to the outlet 16 from the cathode chamber 4 through a line 9 and the inlet 17 into the anode chamber 2 and thus recycled. As anode 10 , a dimensionally stable, mixed oxide-coated titanium electrode is used for anodic leaching agent production, which is washed around in the outflow in order to obtain maximum absorption of the chlorine. In the anode chamber 2 too, the leaching agent is preferably pumped around according to the arrow 11 . The leaching agent, which is again loaded with hypochlorite ions, is then passed via line 12 back to leaching tank 1 . The electrolytically regenerated leaching agent is thus circulated.

Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bei zwei Kathodenpotentialen erhaltenen Abreicherungskinetiken sind in der Fig. 3 grafisch dargestellt.The depletion kinetics obtained with the aid of the method according to the invention at two cathode potentials are shown graphically in FIG. 3.

Die Abreicherungsergebnisse für unterschiedliche Mate­ rialien können der folgenden Tabelle 1 entnommen werden. The depletion results for different mate rialien can be found in the following Table 1.  

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise bei einem pH-Wert des Laugungsmittels von 4 bis 8, insbesondere 5 bis 7 durchgeführt. Das Laugungsmittel kann zudem beim gewünschten pH-Wert gepuffert sein, beispielsweise mit Essigsäure/Acetat-Puffer.The method according to the invention is expedient at a pH of the leaching agent of 4 to 8, performed in particular 5 to 7. The leaching agent can also be buffered at the desired pH, for example with acetic acid / acetate buffer.

Abreicherungsergebnisse für unterschiedliche MaterialienDepletion results for different materials

Abreicherungsergebnisse für unterschiedliche MaterialienDepletion results for different materials

Claims (8)

1. Elektrochemisches Verfahren zur Dekontamination schwermetallverunreinigter, insbesondere quecksilberver­ unreinigter Stoffe, insbesondere Böden und Schluffe, bei dem
  • a) in einer Anodenkammer Chloridionen in einem Laugungs­ mittel anodisch zu Hypochloritionen oxidiert werden,
  • b) der verunreinigte Stoff mit dem aus der Stufe a) stammenden, Hypochloritionen/hypochlorige Säure enthal­ tenden Laugungsmittel behandelt wird,
  • c) das in Stufe b) schwermetallbeladene Laugungsmittel in eine Kathodenkammer überführt wird, in der das Schwermetall zumindest teilweise elektrolytisch an einer Kathode abgeschieden und abgetrennt wird und
  • d) das in Stufe c) erhaltene, an Schwermetall abge­ reicherte Laugungsmittel wieder in die Anodenkammer der Stufe a) zurückgeführt und dort erneut wie in Stufe a) behandelt wird.
1. Electrochemical process for the decontamination of heavy metal contaminated, in particular mercury contaminated, in particular soils and silt, in which
  • a) chloride ions are anodically oxidized to hypochlorite ions in a leaching agent in an anode chamber,
  • b) the contaminated substance is treated with the leaching agent from step a) containing hypochlorite ions / hypochlorous acid,
  • c) the leaching agent loaded in heavy metal in stage b) is transferred into a cathode chamber in which the heavy metal is at least partially separated and separated electrolytically on a cathode and
  • d) the leaching agent obtained in step c), depleted in heavy metal, is returned to the anode chamber of step a) and treated there again as in step a).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laugungsmittel nach der Stufe b) filtriert wird, bevor es in die Kathodenkammer überführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the leaching agent is filtered after step b), before it is transferred to the cathode chamber. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kathodenkammer der Stufe c) und die Anodenkammer der Stufe a) zusammen einen Elektrolyseur bilden und durch ein Diaphragma getrennt sind.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the cathode chamber of step c) and Anode chamber of stage a) together an electrolyzer form and are separated by a diaphragm. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode eine metall­ beschichtete Schaumelektrode oder eine versetzt ange­ ordnete Batterie von senkrechten Stahl-, Blei- oder Graphitstangen eingesetzt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a metal as cathode coated foam electrode or a staggered arranged battery of vertical steel, lead or Graphite rods is used. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Anode eine mischoxidbe­ schichtete dimensionsstabile Titanelektrode eingesetzt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a mixed oxide as anode layered dimensionally stable titanium electrode becomes. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laugungsmittel in Stufe a) an der Anode im Abstrom und in Stufe c) an der Kathode im Aufstrom bewegt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the leaching agent in step a) at the anode in the outflow and in stage c) at the Cathode is moved in the upstream.   7. Vorrichtung zur elektrochemischen Dekontamination schwermetallverunreinigter, insbesondere quecksilber­ verunreinigter Stoffe, insbesondere Böden und Schluffe, aus einer eine Anode (10) aufweisenden Anodenkammer (2), einem Laugungsbehälter (1) und einer eine Kathode (7) aufweisenden Kathodenkammer (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkammer (2) der Laugungsbehälter (1) und die Kathodenkammer (4) hintereinander und im Kreis geschaltet sind.7. Device for the electrochemical decontamination of heavy metal contaminated, in particular mercury contaminated substances, in particular soils and silt, from an anode ( 10 ) having an anode chamber ( 2 ), a leaching tank ( 1 ) and a cathode ( 7 ) having cathode chamber ( 4 ), thereby characterized in that the anode chamber ( 2 ) of the leach tank ( 1 ) and the cathode chamber ( 4 ) are connected in series and in a circuit. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkammer (2) und die Kathodenkammer (4) einen Elektrolyseur (5) bilden und durch ein Diaphragma (6) voneinander getrennt sind.8. The device according to claim 7, characterized in that the anode chamber ( 2 ) and the cathode chamber ( 4 ) form an electrolyzer ( 5 ) and are separated from one another by a diaphragm ( 6 ).
DE19724786A 1997-06-06 1997-06-06 Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals Ceased DE19724786A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19724786A DE19724786A1 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals
PCT/DE1998/001556 WO1998055239A1 (en) 1997-06-06 1998-06-08 Electro-chemical method and device for decontaminating soils and silts contaminated by heavy metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19724786A DE19724786A1 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19724786A1 true DE19724786A1 (en) 1998-12-10

Family

ID=7832241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19724786A Ceased DE19724786A1 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19724786A1 (en)
WO (1) WO1998055239A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000061827A1 (en) * 1999-04-12 2000-10-19 Ea Technology Limited An electrochemical cell for use in the recovery of mercury from aqueous solutions
DE102010017075A1 (en) 2010-05-25 2011-12-01 Sascha Schröder Method for decontamination of ground soil loaded with mercury and/or volatile carbon containing organic pollutants or oil, involves supplying exhaust stem to condenser where pollutant-specific separation takes place
WO2012093284A3 (en) * 2011-01-07 2012-08-23 VWS (UK) Limited Wastewater treatment apparatus and method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4973600A (en) * 1999-05-24 2000-12-12 Richard G. Sheets Reclamation of materials in a closed environment with remedial water
CN113651507A (en) * 2021-09-14 2021-11-16 中国科学院南京土壤研究所 Method for removing heavy metals in livestock and poultry manure/biogas residues and EKR-PRB coupling device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3719570A (en) * 1970-01-16 1973-03-06 Resource Control Electrolytic process
DE4212322A1 (en) * 1992-04-13 1993-10-14 Battelle Institut E V Removal of mercury@ and other heavy metals - from soil or slurries in electrolysis cell by suspending in electrolyte-contg. soln.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3476552A (en) * 1966-09-07 1969-11-04 Mountain Copper Co Of Californ Mercury process
US3639222A (en) * 1970-10-30 1972-02-01 Us Interior Extraction of mercury from mercury-bearing materials
US4171250A (en) * 1975-10-29 1979-10-16 David B. Dean Method for zinc ore extraction
US5209774A (en) * 1992-04-28 1993-05-11 Universal Dynamics Limited Hydrometallurgical process for treating mercury contaminated muds
NL9201908A (en) * 1992-11-02 1994-06-01 Victoire Van Der Pas Method of removing heavy metals from materials contaminated with such metals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3719570A (en) * 1970-01-16 1973-03-06 Resource Control Electrolytic process
DE4212322A1 (en) * 1992-04-13 1993-10-14 Battelle Institut E V Removal of mercury@ and other heavy metals - from soil or slurries in electrolysis cell by suspending in electrolyte-contg. soln.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RULKENS, W.H., ASSINK, J.W.: Extraction as a Method for Cleaning Contaminated Soil: Possibilities, Problems and Research, Hazardous Materials Control Research Institute, Silver Spring,Md/USA Managment of Uncontrolled Hazardous Waste Sites, 1984, S. 576-583 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000061827A1 (en) * 1999-04-12 2000-10-19 Ea Technology Limited An electrochemical cell for use in the recovery of mercury from aqueous solutions
DE102010017075A1 (en) 2010-05-25 2011-12-01 Sascha Schröder Method for decontamination of ground soil loaded with mercury and/or volatile carbon containing organic pollutants or oil, involves supplying exhaust stem to condenser where pollutant-specific separation takes place
WO2012093284A3 (en) * 2011-01-07 2012-08-23 VWS (UK) Limited Wastewater treatment apparatus and method
US9611160B2 (en) 2011-01-07 2017-04-04 Vws (Uk) Ltd. Wastewater treatment apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998055239A1 (en) 1998-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2158847C2 (en) Process for the electrolytic removal of impurities from waste water and device for carrying out the process
DE2424091C3 (en) Process for anodic oxidation of organic pollutants in water in a fluidized bed made of conductive adsorbent
DE1140907B (en) Process for the production of chlorine from brine solutions
DE2203222A1 (en) Process for producing metallic copper
DE102006056017B4 (en) Process for the recovery of precious metals
DE19724786A1 (en) Electrochemical process and device for the decontamination of soils and silt contaminated with heavy metals
CH621750A5 (en)
US5942098A (en) Method of treatment of water and method and composition for recovery of precious metal
DE60212716T2 (en) DISTANCE FROM NITRATE
DE2539137A1 (en) METHOD FOR ELECTROLYTIC EXTRACTION OF NICKEL AND ZINC, AND ELECTROLYSIS CELLS FOR THEREFORE
DE2607512C2 (en) Process for the production of a metal powder, electrolysis cell for carrying out the process and application of the process
DE2150344A1 (en) Process for the separation of metal chlorides from an aqueous mixture thereof
DE4407448C2 (en) Electrolysis process for regenerating an iron (III) chloride or iron (III) sulfate solution, in particular for spray etching steel
EP3797178A1 (en) Method and device for extracting gold and/or silver and/or at least one platinum group metal
DE2218124A1 (en) Process for reducing the metal content of a solution
FI68423C (en) REFERENCE TO A TRAILER
DE19953056B4 (en) Electrochemical process for breaking down organometallic compounds in dredged material and plant for carrying out the process
EP0748396B1 (en) Electrolysis process for regenerating a ferric chloride or sulphate solution, in particular for spray etching steel
DE69104882T2 (en) Electrolytic cleaning reactor.
JP2001026827A (en) Treatment of metal element-containing aqueous solution
DE4241867A1 (en) Increasing working life of electrolytic bath contg. heavy metals - by removing harmful organic material with adsorption polymer which is then itself regenerated with acid or alkali
DE102015110179B3 (en) Process for the treatment of solid starting material
DE2316238A1 (en) PROCESS FOR REMOVING HEAVY METALS FROM AQUATIC SOLUTION
DD148795A5 (en) RECOVERY OF CYANIDES FROM SPOIL WATERS OF CYANIDIC PROCESSES OF ELECTROLYTIC METAL SEPARATION
DE2711508C3 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection