Modell- und experimentell gestützte Evaluierung von Verfahren zur physikalisch/chemischen Aufbereitung von Altsalpetersäure (engl.: Model- and experiment-based evaluation of processes for the physical/chemical treatment of waste nitric acid)

Publikation: Hochschulschrift/AbschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

In dieser Arbeit wurde die Aufbereitung einer Salpetersäure aus einem galvanischen Prozess untersucht. Nach einer Betrachtung verschiedener Verfahren anhand einer Literaturrecherche konnten die Verfahren Retardation und Diffusionsdialyse für die Aufbereitung einer Altsäure und die Biochemische Kupferreduktion (BKR) als unkonventionelles, weiterführendes Verfahren zur Rückgewinnung von Kupfer gewählt werden. Mittels Vorversuche im Labormaßstab mit synthetischer Salpetersäure wurde für jedes Verfahren der Einfluss einiger Prozessparameter untersucht. Bei den Vorversuchen zur Retardation wurden zwei verschiedene Volumenströme während der Be- und Entladung sowie die Auswirkung unterschiedlicher Säurestärken untersucht. Die dabei auftretenden Effekte sind überwiegend auf die Strömungsverhältnisse und Schichtung des Harzes zurückführen. Die Vorversuche der Diffusionsdialyse bei verschiedenen Verhältnissen des Volumenstroms von Aufnehmerlösung und Säure zeigten Zusammenhänge zwischen der Säurerückgewinnung und Säurekonzentration im Diffusat. Verschiedene Volumenströme wirkten sich auf Metallschlupf, Protonentransferrate sowie die Qualität des Dialysat und Diffusat aus. Die Säurestärke der Altsäure verhindert eine Bildung von elementarem Kupfer bei der BKR. In den anschließenden Versuchen konnte die Altsäure mittels Retardation und Diffusionsdialyse aufbereitet werden, wobei durch die Retardation eine höhere Protonenkonzentration und durch die Diffusionsdialyse eine bessere Kupferabtrennung im Produkt erreicht werden konnte. Mit der BKR war es möglich, die Nebenprodukte der Retardation teilweise und der Diffusionsdialyse vollständig aufzubereiten und enthaltenes Kupfer abzuscheiden. Anhand der gewonnenen Daten konnten zwei Anlagenkonzepte für eine kontinuierliche Aufbereitung erstellt werden.

In this work, the treatment of a nitric acid from a galvanic process was investigated. After considering various processes based on a literature search, the processes retardation and diffusion dialysis could be chosen for the reprocessing of a waste acid and the biochemical copper reduction (BKR) as an unconventional, further process for the recovery of copper. By means of preliminary tests on a laboratory scale with synthetic nitric acid, the influence of some process parameters was investigated for each process. In the preliminary retardation tests, two different volume flows were investigated during loading and unloading, as well as the effect of different acid strengths. The effects that occurred were mainly due to the flow conditions and stratification of the resin. The preliminary tests of diffusion dialysis at different ratios of volumetric flow rate of pick-up solution and acid showed correlations between acid recovery and acid concentration in the diffusate. Different volume flows affected metal slip, proton transfer rate and the quality of the dialysate and diffusate. The acid strength of the waste acid prevents the formation of elemental copper during BKR. In the subsequent experiments, it was possible to process the waste acid using retardation and diffusion dialysis. Retardation resulted in a higher proton concentration and diffusion dialysis resulted in better copper separation in the product. With the BKR, it was possible to treat the by-products of retardation partially and diffusion dialysis completely and to separate out any copper contained. Based on the data obtained, two plant concepts for continuous processing could be created.

Details

OriginalspracheDeutsch
QualifizierungsstufeMaster of Science
Gradverleihende Hochschule
Betreuer:in / Berater:in
  • Lerch, André Paul, Prüfern:in
  • Apelt, Susann, Prüfern:in, Externe Person
  • Bönisch, Gerold, Betreuer:in
  • Brückner, Heike, Betreuer:in
Datum der Verteidigung (Datum der Urkunde)18 Apr. 2018
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018
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Schlagworte

Forschungsprofillinien der TU Dresden

Fächergruppen, Lehr- und Forschungsbereiche, Fachgebiete nach Destatis

Ziele für nachhaltige Entwicklung

Schlagwörter

  • Retardation, Diffusionsdialyse, Biochemische Kupferreduktion, salpetersaure Beizlösung, Kupferelimination, AquaC