• Öl und/oder Fett können zum Korrosionsschutz beim Lagern eingesetzt werden. Der Nachteil ist, dass die Teile gereinigt werden müssen.

• Vermeiden von Strippen, Nacharbeit und Schrott

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 214 Link

• die Bildung von Blausäure wird dadurch verhindert, dass Säuren und Zyanide getrennt gelagert werden

• Säuren und Laugen sind getrennt zu lagern

• durch getrenntes Lagern von brennbaren und oxidierenden Stoffen wird die Brandgefahr vermindert

• alle Chemikalien, die unter Feuchtigkeit selbstentzündlich sind, müssen in einem Trockenbereich und getrennt von oxidierenden Stoffen gelagert werden, um die Brandgefahr zu vermindern. Dieser Lagerbereich ist entsprechend zu kennzeichnen, um zu verhindern, dass beim Brandbekämpfen Wasser eingesetzt wird

• die Verschmutzung des Bodens und der Gewässer durch Verschütten von Chemikalien oder Leckagen muss verhindert werden

• das Korrodieren von Lagertanks, Rohrleitungen, Förder- und Überwachungssystemen durch aggressive Chemikalien oder Chemikaliendämpfe ist zu verhindern

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 394 Link

Vermeidung oder Verkürzung der Lagerzeit zwischen zwei Arbeitsgängen, z. B. zwischen Herstellung und Oberflächenbehandlung oder zwischen Oberflächenbehandlung und Versand, kann eine Zusatzbehandlung zum Korrosionsschutz überflüssig machen.

• Realisierung durch JIT- (just in time) System oder gute Produktionsplanung
• Vermeiden von Strippen oder Nacharbeit von Ausschuss

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 212 Link

Werkstücke oder Grundmaterial können mit absorptionsfähigen oder korrosionshemmenden Materialien, wie Spezialpapier oder Holzspänen verpackt werden.

• Verhinderung von Korrosion und mechanischen Beschädigungen beim Transport

• erhöhter Rohstoffverbrauch kann durch Verwendung von rückgewinnbaren Verpackungssystemen ausgeglichen werden

• weniger Strippen und Nacharbeit

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 213 Link

• internetfähiger, grafisch strukturierter Leitfaden mit spezifischen Entscheidungshilfen für die Umstellung bestehender Galvanikanlagen auf Prozesstechniken mit möglichst geringem Chemikalienverbrauch für die Zusammenarbeit von Galvanikbetrieben und Chemikalienzulieferern

• Stoffverlustminimierung durch neue Formen der Zusammenarbeit und Abrechnung von Leistungen zwischen Betreibern galvanotechnischer Anlagen und Fachfirmen für Prozesschemie

• die Berechnung auf der Basis von Verfahrensindikatoren beteiligt die Fachfirma am Erfolg der Einsparmaßnahmen durch die Definition und finanzielle Bewertung von Erfolgskriterien

Die Werkstücke werden so auf die Gestelle gehängt, dass die größten Flächen senkrecht positioniert sind, damit die anhaftende Flüssigkeit zur unteren Kante der Werkstücke hin ablaufen kann. Wenn die Gestelle aus der Prozesslösung ausgehoben werden, sollten sie so geschwenkt werden, dass sich schneller große Tropfen bilden und von der untersten Kante der Teile abtropfen können. Die Abtropfzeit über dem Prozessbehälter sollte so lang sein, dass die anhaftende Flüssigkeit zusammenlaufen und von den Teilen abtropfen kann. Durch langsames Ausheben der Gestelle aus der Prozesslösung kann die Austragsmenge beträchtlich verringert werden.
Sacklöcher sollen so weit wie möglich vermieden und schöpfende Teile mit der Öffnung schräg nach unten so aufgehängt werden, dass möglichst wenig Prozesslösung in das Spülwasser eingetragen wird. Manchmal kann mit dem Kunden vereinbart werden, dass schöpfende Teile, die viel austragen, Auslauföffnungen erhalten. Das Abtropfen von Prozesslösung auf am Gestell im unteren Bereich angeordnete Teile wird normalerweise durch geschicktes Anordnen der Werkstücke so weit wie möglich vermieden.
Der Austrag durch Gestelle kann durch Neigen des Tragarms am Transportwagen reduziert werden; dadurch werden horizontal liegende Flächen, von denen die anhaftende Lösung nur schwer ablaufen kann, geneigt. Es gehört zu einer normalen Inspektion und Wartung, die Isolationsbeschichtung der Gestelle zu überprüfen, um festzustellen, ob die Oberfläche der Isolierschicht glatt und frei von Rissen und Spalten ist, in denen Lösung eingeschlossen und festgehalten werden kann. Es ist gute betriebliche Praxis, Gestelle auf defekte Isolation hin zu untersuchen und sie, wenn erforderlich, zu reparieren oder zu ersetzen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Der Kunststoff, aus dem die Trommeln gefertigt sind, hat normalerweise eine glatte Oberfläche und wird auf Verschleißstellen, Bruchstellen oder Grate im Bereich der Bohrlöcher untersucht. Die Bohrlöcher in den Trommelwandungen sollen einen genügend großen Querschnitt haben, um die Kapillarwirkung zu minimieren, die Stirnwände der Trommel sollen ausreichend dick sein, um den Festigkeitsanforderungen zu genügen. Der perforierte Anteil am gesamten Trommelkörper soll so groß wie möglich sein, damit die ausgetragene Lösung leicht in den Prozessbehälter zurücklaufen kann. Dies verbessert auch den Wirkungsgrad des gesamten Galvanisierprozesses durch erleichterten Lösungsaustausch und verminderten Spannungsabfall.
Der Austrag kann durch intermittierende Drehung der Trommel während des Abtropfvorganges über dem Behandlungsbehälter (wie z. B. Drehen um etwa 90°, Stillstand von mindestens 10 s, danach Wiederholung der Abfolge usw.) weiter reduziert werden.
Eine weiter Reduzierung des Austrags kann durch Drainageleisten im Inneren der Trommel erreicht werden: Sie führen die Flüssigkeit zusammen, die aus der sich drehenden Trommel ausläuft.
Der Austrag kann ganz erheblich reduziert werden, wenn die überschüssige Flüssigkeit aus der Trommel während des Abtropfvorganges über dem Arbeitsbehälter ausgeblasen wird. Über heißen Lösungen können die Trommeln zusätzlich mit Wasser gespült oder besprüht werden. Eine Innenspülung der Trommel ist noch effizienter: Die Innenspülung erfolgt über ein Verteilerrohr in der Trommel, durch die das Wasser in das Innere der Trommel geführt wird und dann durch die Teile ablaufen kann.
In einer Trommel liegen die Teile üblicherweise so, dass sich die größten Flächen waagrecht anordnen. Zur Verbesserung des Auslaufens kann die Trommel schräg geneigt aus dem Behälter gehoben werden. Der Hubmechanismus des Transportwagens muss entsprechend ausgelegt sein. Siebstopfen statt Bohrlöchern in der Trommelwandung haben sich durch die geringeren Bohrungslängen als günstig erwiesen. Austrag und Spannungsabfall in der Perforation können durch Siebstopfen wirksam verringert werden.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Durch sachgemäße Behandlung der Oberflächen von Werkstücken oder Substraten durch geeignete und richtig angewandte Verfahrensführung wird vermieden, dass beträchtliche Mengen an Metall wieder abgetragen (gestrippt) werden müssen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 199 f. Link

Wenn Gestelle oder Trommeln aus dem Arbeitsbehälter mit beheizter Lösung gehoben werden, ist es gute betriebliche Praxis, sie während des Hubvorgangs mit Spülwasser zu besprühen. Dadurch wird eine Reduzierung der Austragsverluste bei gleichzeitigem Ausgleich der Verdunstungsverluste erreicht. Diese Behandlung kann mit einem Vorspülen kombiniert werden, wodurch mit Wasser verdünnte Prozesslösung aus der ersten Standspüle in die Prozesslösung zurückgeführt wird. Kombinierte Wasser-Luft-Düsen können eingesetzt werden, um anhaftende oder in Spalten eingeschlossene Lösung über dem Arbeitsbehälter, oder besser noch, in einem leeren Behälter zu entfernen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

• der bei der Abgasreinigung des Verzinkungsbads m.H. filternder Abscheider anfallender Staub kann ohne Probleme zur Rückgewinnung von Flussmittelsalzen aufgearbeitet werden
• staubförmige Emissionen im gereinigten Abgas erreichen nur 1/25 der zulässigen Obergrenze von 10 mg/cbm, bei Cadmium liegen sie unterhalb der Nachweisgrenze von 0,0002 mg/cbm
• Hubgerüste bei allen Prozessbädern der Vorbehandlungslinie: Absenken der Salzsäurekonzentrationen durch intervallartige Hubbewegungen der Ware und somit geringere Verschleppungsrate in Folgebädern
• geringere Chlorwasserstoff-Emissionen am Arbeitsplatz

• Ein anderes Bearbeitungsöl, das in die Mikro-Struktur eingepresst wird, kann sich einer normalen Entfettung widersetzen.

• Verminderung der in der mechanischen Vorfertigung eingesetzten Öle und Fette durch: Verwendung flüchtiger Schmierstoffe, Bearbeitung unter Einsatz der Minimalschmierung, Abtropfen lassen und/oder Schleudern der Werkstücke, Vorreinigung der Werkstücke am Herstellungsort, Verkürzen der Lagerzeit, Bohren mit Pressluftkühlung, Verwendung von Schmierfilmen aus Kunststoff beim Stanzen.

• eine somit optimierte Reinigung reduziert Nacharbeit

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 200, S. 215 Link

Mechanische Vorreinigung (Abschleudern)

• überschüssige Öle und Fette können weitestgehend mechanisch, d. h. durch Abschleudern oder ein Luftmesser, entfernt werden, bevor die Teile chemisch in wässriger Lösung oder durch Lösemittel entfettet werden. Das verlängert die Standzeit von Entfettungslösungen und reduziert Chemikalien,  Aufwand für die Entfettung und Abfall.

Lösemittelentfettung

• wird für anspruchsvolle Arbeiten benutzt, z. B. einige Raumfahrt- oder militärische Anwendungen und dann, wenn eine wässrige Behandlung die Oberfläche beschädigen kann.

Entfetten in wässriger Lösung m.H. von Chemikalien (Heißentfetten)

• bietet sich in fast allen Fällen als wohlerprobte Alternativen zu Verfahren auf Lösemittelbasis an. Die verwendeten Säuren und Laugen sind in herkömmlichen Abwasseranlagen einfach und leicht zu behandeln, es sei denn, sie enthalten starke Komplexbildner.

Entfetten in schwach emulgierenden Lösungen

• schwach emulgierende Lösungen sind leicht zu warten und stellen eine Variante der chemischwässrigen Entfettung dar. Die in schwachen Emulsionen verwendeten oberflächenaktiven Substanzen sind chemisch so beschaffen, dass sie mit den entfernten Ölen und Fetten keine stabilen Emulsionen bilden. Der Inhalt der Entfettungsbehälter wird in einen Auffangbehälter (üblicherweise einer für eine Gruppe von Entfettungsbehältern) abgelassen, um aufschwimmendes Öl und absetzbare Stoffe zu entfernen. In schwachen Emulsionen geschieht die Trennung von selbst, so dass einfache mechanische Einrichtungen (Skimmer) für die Entfernung des Öls eingesetzt werden können. Durch kontinuierliche Entfernung von Verunreinigungen im Auffangbehälter und Rückführung der gereinigten Entfettungslösung in den Arbeitsbehälter wird eine lange Standzeit der Lösung erreicht.

Biologisches Entfetten

• ist nur eine Wartungstechnik für schwachalkalische Entfettungslösungen, deren kurze Standzeit durch kontinuierliche Regenerierung im Bypass überwunden wird

Trockeneis 

•  Entfernung von Öl und Fett, Partikeln, Farbe usw., ohne Lösemittel zu verwenden. Trockener Abfall, der nur aus den entfernten Bestandteilen besteht.

Reinigen mit Ultraschall

• Beim Reinigen mit Ultraschall werden hochfrequente Schallwellen eingesetzt, um die Reinigungswirkung von wässrigen, halbwässrigen und Lösemittelreinigern zu verstärken. Die Schallwellen erzeugen in der Flüssigkeit Zonen hohen und niederen Drucks, wodurch sich mikroskopisch kleine Dampfbläschen bilden, die implodieren, wenn die Schallwelle sich bewegt und die Zone von negativem zu positivem Druck wechselt; diesen Vorgang nennt man Kavitation. Geschieht dies an der zu reinigenden Oberfläche, führen die Druckschwankungen zu örtlichem Aufprall, der an der Oberfläche eine mechanische Wirkung hervorruft. Theoretisch entstehen örtlich begrenzte Drücke von >1000 bar, durch die Fett und Schmutz verdrängt werden. Passende Reinigungsmittel machen dies zu einem in wässrigen Lösungen gangbaren Verfahren --> wirkungsvollere Reinigung mit weniger gefährlichen Chemikalien in wässrigen Lösungen.

Elektrolytische Reinigung mit Überwachnung des pH-Wertes

• der pH-Wert der Entfettungslösung wird kontinuierlich überwacht, um ihre Wirkung festzustellen und die Zugabe neuer Lösung zu steuern. Das minimiert den Verbrauch von Entfettungslösung und die Menge der verworfenen Lösung, die behandelt werden muss. Reduziert die Abwasser- und Schlammmenge der Abwasserbehandlungsanlage.

Hochleistungs-Entfettungssysteme

• für die hochqualitative Reinigung werden wässrige Verfahren eingesetzt, die durch elektrolytische Maßnahmen ergänzt werden können. Hochqualitatives Reinigen ist bei den modernen Elektrolyten, wie sauer Zink usw., von entscheidender Bedeutung. Für stark ölige Teile kann eine mehrstufige Entfettung vorteilhaft sein. In der ersten Stufe wird zum Vorentfetten heißes Wasser oder ein schwach emulgierender Reiniger, in der zweiten Stufe ein stark emulgierender Reiniger eingesetzt. Bei zwei in Reihe angefahrenen Entfettungen kann die Standzeit der Lösungen noch dadurch beträchtlich verlängert werden, dass mit der Lösung aus dem zweiten Behälter die erste verunreinigte Lösung ergänzt oder ganz ersetzt wird. Die Standzeit der Entfettungslösungen wird verlängert und Nacharbeit wird reduziert.

Heißwasser

• Heißwasser (80 - 90 °C) kann Öl und Fett zum größten Teil ohne Chemikalien entfernen. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in der Automobilindustrie zur Reinigung von Blechkarosserien eingesetzt. Die Verwendung eines Hochdruck-Wasserstrahls erhöht den Reinigungseffekt zusätzlich.

Abwischen von Hand

• Große und/oder hochwertige Teile können von Hand mit Stoff oder Papierwischtüchern gereinigt werden.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 291 Link

Ein Teil des Austrags aus Prozesslösungen, die (aber nicht ausschließlich) bei Raumtemperatur betrieben werden, kann durch Einsatz einer einzigen Spülstation zurückgewonnen werden, in die die Warencharge vor und nach der Behandlung getaucht wird. Die Ökospüle (oder Vortauchspüle) kann von Anfang an mit verdünnter Prozesslösung oder nur mit entsalztem Wasser angesetzt werden. In letzterem Fall wird die Gleichgewichts-Konzentration von 0.5 C0 (50 %) erst nach einiger Zeit erreicht. Die Lösung braucht nur gewechselt zu werden, wenn der Behälter und/oder die Behälterwände gereinigt werden müssen. Während eines normalen Betriebs muss, unter der Annahme, dass der Eintrag dem Austrag mengenmäßig gleich ist, kein Wasser zugeführt werden. Die Austragsrückführrate beträgt (beim Gestell- und Trommelgalvanisieren) etwa 50 %.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 239 Link

Eintrag kann eine Prozesslösung verunreinigen, wenn nach der vorhergehenden Prozessstufe ungenügend gespült wurde. Der Eintrag von sauberem Spülwasser kann eine Prozesslösung beträchtlich verdünnen. Eintrag von Spülwasser kann durch (das Vortauchen in) eine Öko-Spüle minimiert werden oder dadurch, dass so viel Spülwasser wie möglich durch z. B. Luftmesser oder mit Abquetschrollen von Blechen oder Bandmaterial entfernt wird. Auch chemische Systeme (Lancy) können den Wassereintrag verringern.

Reduzieren des Eintrags führt zu einer Verlängerung der Standzeit der Prozesslösungen, Verbesserung der Prozessqualität und Reduzierung der Materialkosten für Ansatzchemikalien.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Mehrfaches Verwenden von Entfettungslösungen in Kaskadenform

• beträchtliche Reduzierung des Elektrolyt- und Wasserverbrauchs und die sich daraus ergebende, reduzierte Abwassermenge

Einfache Verfahren - Filtration mit Zellulosefiltern, mechanische Trennung durch Skimmer, Schwerkraft-Ölabscheider

• Verlängerung der Standzeit der Entfettungslösung durch Entfernen von Öl

Statischer Abscheider für Entfettungslösungen

• großes Absenken des CSB-Werts im Abwasser, in manchen Fällen bis zu 50 %; beträchtliche Reduzierung des Verwurfs verbrauchter Lösungen: in den meisten Fällen werden 50 bis 70 % Reduzierung erreicht; etwa 50% weniger Netzmittel müssen gekauft werden

Biologisches Regenerieren der Entfettungslösung

• arbeitet im neutralen Bereich bei einer Temperatur von etwa 45 °C; reduziert den Chemikalienverbrauch, da die Lösung nur selten neu angesetzt werden muss; reduziert den Einsatz gefährlicher Chemikalien und den Chemikalienverbrauch zur Neutralisation abgelassener, verbrauchter Prozesslösung, verbunden mit weniger Auswirkungen von Tensiden auf die Abwasserbehandlung; geringere Verdunstungsverluste, deshalb weniger Bedarf an Wasserdampfabsaugung

Zentrifugieren von Entfettungslösungen

• reduziert das Verwerfen von Entfettungslösungen, die mit Öl und Feststoffen verunreinigt sind; Verunreinigungen werden in der Entfettungslösung auf einem niederen Niveau gehalten, wodurch auch der Austrag und die Verunreinigung des Spülwassers verringert werden; das Öl wird am Austritt der Trennzentrifuge konzentriert aufgefangen und kann ggf. wieder aufbereitet und zurückgewonnen werden; Schlämme werden getrennt gesammelt; die Häufigkeit des Verwerfens wird reduziert (zwischen 30-80 %), je nach Größe und Kapazität der Anlage und vielen anderen anlagenspezifischen Parametern, einschließlich des Heizungsbedarfs und nötiger Stillstandszeiten; waschaktive Substanzen gehen nicht verloren

Membranfiltration von emulgierenden Entfettungslösungen - Mikro- oder Ultrafiltration

• reduziert den Chemikalien- und Energieverbrauch beim Entfetten stark verunreinigter Werkstücke oder Substrate; verlängert die Standzeit von Entfettungslösungen (bis zum 10-fachen); reduziert den Netzmittelverbrauch um 50 % und nach Angaben der Wasserbehörde die Verschmutzung durch Verringerung des CSB um 30 -70 %; weniger verbrauchte Lösungen (üblicherweise mit Ölgehalten zwischen 10 und 15 g/l) werden verworfen

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 320 Link

• Umweltfreundliche Reinigungsmittel und technologische Innovationen zur Reduktion des Verbrauchs großer Mengen an Wasser und Chemikalien

• Ersatz der Beizmittel Chrom- und Salpetersäure

• fortlaufende Regeneration der Beizlösung

• Kupferrückgewinnung mittels Elektrolyse bzw. Membranelektrolyse

• abwasserfreies Verfahren

• Regenerierung der Salzsäure beim Ätzen von Verbundmetallen

• Kosteneinsparungen von etwa 25.000 €/a, da der Verbrauch von Prozess- und Neutralisationschemikalien sowie die Menge des anfallenden Schlamms um 90% reduziert wird

• Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren fällt kein Spülwasser an, das aufwendig entsorgt werden muss.

• Ionenquelle mit ablenkbarem Strahl zur sekundären Ionenstrahlbeschichtung als Alternative zur Galvanik

• Reduzierung des Bedarfs an Frischsäure, weiteren Zusatzstoffen in den Beizbädern und Bedarf an Behandlungschemikalien für die Abwasserbehandlung

• Reduzierung von Altsäure- sowie  Abfall- und Abwasseraufkommen

• Kostenminimierung für Frischsäure, Behandlungschemikalien, Behandlungsaufwand für Altsäure, Stillstandszeiten für Badneuansatz etc.

• erhebliche Verlängerung der Standzeit des Entfettungsbades

• Einführung eines Kaskadenbeizsystem: Qualität der Beize im Vergleich zum Ausgangszustand deutlich besser und  Ausnutzungsgrad der Beizsäure erheblich gesteigert

• Prozesslösungen können mit Wärme aus den Prozessstufen beheizt werden, in denen Wärme erzeugt wird.

• Wasser aus Kühlkreisläufen verschiedener Prozesslösungen kann zur Beheizung von Lösungen mit niederer Arbeitstemperatur genutzt werden.

• Alternativ kann das warme Kühlwasser in einem zentralen Behälter gesammelt und durch eine passende Wärmepumpe gekühlt werden. Die gewonnene Energie kann genutzt werden, um Prozesslösungen mit einer Arbeitstemperatur von bis zu 65 °C oder Wasser für andere Anwendungszwecke zu erwärmen.

• Verwendung isolierter Behälter und aufschwimmender Kugeln zum Abdecken der Flüssigkeitsoberfläche zur Isolation von Prozesslösungen

• Reduzierung der Betriebstemperatur von Prozesslösungen

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 222, S. 396 Link

Bewegung der Prozesslösungen, um innerhalb der gesamten Prozesslösung eine gleichmäßige Konzentrationsverteilung zu erhalten und  um die Bildung von Gasblasen und Verunreinigungen an der Oberfläche der Werkstücke und Substrate, die Unebenheiten der Schicht, Narben usw. zu verhindern. 

Elektrolytbewegung durch:

• Druckluft durch Düsen

• hydraulische Bewegung

• Bewegung der Werkstücke durch Bewegen des Warenträgers oder der Warenschiene durch Exzenterscheiben oder Motoren

• Bei der Behandlung in Trommeln wird gewöhnlich schon durch die Drehung der Trommel und die sich darin bewegenden Werkstücke eine ausreichende Bewegung erzielt.

• Lufteinblasung: 

  • in Elektrolyte, um eine Verdunstungskühlung zu unterstützen, wenn der Austrag zurückgeführt werden soll 
  • in Anodisierlösungen
  • in anderen Prozessen, wo die Elektrolytbewegung notwendig ist, um die erforderliche Qualität zu erreichen
  • in Lösungen, in denen die Luft für die Oxidation von Zusätzen notwendig ist
  • wo es erforderlich ist, reaktive Gase (z. B. Wasserstoff) auszutreiben

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 216, S. 395 Link

Galvanisieren mit Cr(VI) kann bei geschlossenem Chromsäurekreislauf durchgeführt werden. Dies wird durch eine Kombination von Kaskadenspülen und einem Verdunster erreicht, der ein Gleichgewicht zwischen Spülwassereinsatz und Wasserverdunstung herstellt. Kationen, die sich im Elektrolyten anreichern werden durch Ionenaustausch entfernt. Cr(VI) oder andere Stoffe gelangen nicht ins Abwasser. Das minimiert die Kapitalkosten sowie den Chemikalien- und Energieverbrauch bei der Behandlung. Chromsäure und andere Komponenten (wie Entschäumungsmittel, z. B. PFOS) werden in den Prozess zurückgeführt.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 264 Link

Um die hohen Standards hinsichtlich Korrosionsvermeidung zu erreichen, werden immer häufiger Mehrschichtsysteme eingesetzt. Dies versetzt die Hersteller in die Lage, ihren Kunden alternative Systeme anzubieten, die den gleichen Leistungskriterien gerecht werden und die Möglichkeit eröffnen, sich von solchen Verfahren zu trennen, die die Umwelt mehr belasten (Reduzierung toxischer Emissionen).
Beispiele:

• Stromlos Nickel in einigen Anwendungsfällen statt Hartchrom,
• Zinklegierungen in Verbindung mit organischen Lacken, die im Tauchverfahren oder elektrophoretisch aufgebracht werden, anstelle von Zink und Chrompassivierung.
• Elektrophoretische Lackierung in Verbindung mit Phosphatierung

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 299 Link

Suspendierte Partikel können sich in Elektrolyten negativ auf die Qualität der abgeschiedenen Schicht auswirken (insbesondere dann, wenn die Partikel in die Schicht eingebaut werden). Die Filtration von Prozesslösungen dient dazu, diese Partikel (z. B. Späne oder Schmutz), die durch die Werkstücke/Substrate in die Lösung eingetragen worden sind sowie Anodenschlamm, Staub aus der Luft oder die im Prozesses entstandenen unlöslichen Verbindungen (meist Metallhydrolysate) zu entfernen und Standzeiten von Prozesslösungen zu verlängern. Um eine kontinuierliche Entfernung der Feststoffe sicherzustellen wird der Filterkreislauf im Bypass zum Behandlungsbehälter betrieben.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 308 Link

• Der Einsatz geschlossener Kühlsysteme spart Wasser.

• Die Zusammensetzung des Elektrolyten optimieren und den Betriebstemperaturbereich anheben, um überflüssiges Kühlen zu vermeiden. Die Temperatur des Elektrolyten soll im optimierten Bereich überwacht werden.

• Kälteaggregate in neue Anlage und beim Ersetzen vorhandener Kühlsysteme einsetzen,

• überschüssige Energie im Elektrolyten durch Verdunstungskühlung abführen, wenn das Elektrolytvolumen reduziert werden muss, um Chemikalien zudosieren zu können, oder der Elektrolytaustrag mit dem Wasser aus der nachgeschalteten Spülkaskade in den Prozess zurückgeführt werden kann und sich dadurch die Abwasser- und Stoffverluste aus dem Prozess vermindern lassen.

• Vorzugsweise einen Verdunster an Stelle eines Kühlsystems installieren, wenn die Energiebilanz zu Gunsten des Verdunsters ausfällt und die Chemie des Prozesses nicht beeinträchtigt wird.

• offene Kühlsysteme so konstruieren, installieren und  warten, dass sich Legionellen weder bilden noch übertragen werden können

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 233 + S. 396 Link

Die Reduzierung des Austrags ist eine Primärmaßnahme für die

• Minimierung der Chemikalienverluste

• Reduzierung des Spülbedarfs

• Reduzierung der Kosten für Rohstoffe

• Reduzierung von Qualitäts- und Wartungsproblemen in nachfolgenden Prozessen

• Reduzierung von Umweltproblemen im Zusammenhang mit Spülwässern

Der Austrag hängt von vielen Parametern ab und kann nur durch Zusammenarbeit aller Beteiligten erreicht werden. Deshalb ist auch ein gründliches Verständnis der komplexen Zusammenhänge durch das Betriebspersonal erforderlich, um diese Sachlage erfolgreich verbessern zu können.

Maßnahmen zur Reduktion des Austrags:

• Der Einsatz von zueinander passenden Chemikalien (z. B. die Verwendung der gleichen Säure zum Beizen oder Dekapieren der Oberfläche vor der Behandlung in einem sauren Elektrolyten) reduziert die Folgen des Chemikalienaustrags in den Folgeprozess.

• Gestellbehandlung: Die Werkstücke werden so auf die Gestelle gehängt, dass die größten Flächen senkrecht positioniert sind damit die anhaftende Flüssigkeit zur unteren Kante der Werkstücke hin ablaufen. Wenn die Gestelle aus der Prozesslösung ausgehoben werden, sollten sie so geschwenkt werden, dass sich schneller große Tropfen bilden und von der untersten Kante der Teile abtropfen können. Die Abtropfzeit über dem Prozessbehälter sollte so lang sein, dass die anhaftende Flüssigkeit zusammenlaufen und von den Teilen abtropfen kann. Durch langsames Ausheben der Gestelle aus der Prozesslösung kann die Austragsmenge beträchtlich verringert werden. Sacklöcher sollen so weit wie möglich vermieden, schöpfende Teile mit der Öffnung schräg nach unten so aufgehängt werden, dass möglichst wenig Prozesslösung in das Spülwasser eingetragen wird. Manchmal kann mit dem Kunden vereinbart werden, dass schöpfende Teile, die viel austragen, Auslauföffnungen erhalten. Das Abtropfen von Prozesslösung auf am Gestell im unteren Bereich angeordnete Teile wird normalerweise durch geschicktes Anordnen der Werkstücke so weit wie möglich vermieden.  Der Austrag durch Gestelle kann durch Neigen des Tragarms am Transportwagen reduziert werden; dadurch werden horizontal liegende Flächen, von denen die anhaftende Lösung nur schwer ablaufen kann, geneigt. Es gehört zu einer normalen Inspektion und Wartung, die Isolationsbeschichtung der Gestelle zu überprüfen, um festzustellen, ob die Oberfläche der Isolierschicht glatt und frei von Rissen und Spalten ist, in denen Lösung eingeschlossen und festgehalten werden kann. Es ist gute betriebliche Praxis, Gestelle auf defekte Isolation hin zu untersuchen und sie wenn erforderlich. zu reparieren oder zu ersetzen.

• Trommelbehandlung: Der Kunststoff, aus dem die Trommeln gefertigt sind, hat normalerweise eine glatte Oberfläche und wird auf Verschleißstellen, Bruchstellen oder Grate im Bereich der Bohrlöcher untersucht. Die Bohrlöcher in den Trommelwandungen sollen einen genügend großen Querschnitt haben, um die Kapillarwirkung zu minimieren, die Stirnwände der Trommel sollen ausreichend dick sein, um den Festigkeitsanforderungen zu genügen. Der perforierte Anteil am gesamten Trommelkörper soll so groß wie möglich sein, damit die ausgetragene Lösung leicht in den Prozessbehälter zurücklaufen kann. Dies verbessert auch den Wirkungsgrad des gesamten Galvanisierprozesses durch erleichterten Lösungsaustausch und verminderten Spannungsabfall. Der Austrag kann durch intermittierende Drehung der Trommel während des Abtropfvorganges über dem Behandlungsbehälter (wie z. B. Drehen um etwa 90°, Stillstand von mindestens 10 s, danach Wiederholung der Abfolge usw.) weiter reduziert werden. Eine weiter Reduzierung des Austrags kann durch Drainageleisten im Inneren der Trommel erreicht werden: Sie führen die Flüssigkeit zusammen, die aus der sich drehenden Trommel ausläuft.  Der Austrag kann ganz erheblich reduziert werden, wenn die überschüssige Flüssigkeit aus der Trommel während des Abtropfvorganges über dem Arbeitsbehälter ausgeblasen wird. Über heißen Lösungen können die Trommeln zusätzlich mit Wasser gespült oder besprüht werden. Eine Innenspülung der Trommel ist noch effizienter: Die Innenspülung erfolgt über ein Verteilerrohr in der Trommel, durch die das Wasser in das Innere der Trommel geführt wird und dann durch die Teile ablaufen kann. In einer Trommel liegen die Teile üblicherweise so, dass sich die größten Flächen waagrecht anordnen. Zur Verbesserung des Auslaufens kann die Trommel schräg geneigt aus dem Behälter gehoben werden. Der Hubmechanismus des Transportwagens muss entsprechend ausgelegt sein. Siebstopfen statt Bohrlöchern in der Trommelwandung haben sich durch die geringeren Bohrungslängen als günstig erwiesen. Austrag und Spannungsabfall in der Perforation können durch Siebstopfen wirksam verringert werden.

• Eigenschaften der Prozesslösungen: Der Austrag kann dadurch verringert werden, dass die Temperatur der Prozesslösung erhöht wird, was in der Regel die Viskosität herabsetzt. Wenn man die Konzentration der Prozesslösung herabsetzt, wird der Austrag wirksam reduziert, zum einen durch die im Austrag verminderte Stoffmenge, zum anderen durch die verringerte Oberflächenspannung und Viskosität normaler ionischer Lösungen. Die Zugabe von Tensiden in die Lösung verringert den Austrag durch Verringerung der Oberflächenspannung. Um übermäßig hohe Konzentrationen zu vermeiden, sollte die Prozesslösung bei der Regeneration und Wartung auf ihre Zusammensetzung hin überprüft werden. Dies und die Auswahl entsprechender Prozesslösungen sind ein wichtiger Schritt, um den Austrag zu reduzieren.

• Verringern des Austrags durch Abtropfen - Spülen: Wenn Gestelle oder Trommeln aus dem Arbeitsbehälter mit beheizter Lösung gehoben werden, ist es gute betriebliche Praxis, sie während des Hubvorgangs mit Spülwasser zu besprühen. Dadurch wird eine Reduzierung der Austragsverluste bei gleichzeitigem Ausgleich der Verdunstungsverluste erreicht. Diese Behandlung kann mit einem Vorspülen kombiniert werden, wodurch mit Wasser verdünnte Prozesslösung aus der ersten Standspüle in die Prozesslösung zurückgeführt wird. Kombinierte Wasser-Luft-Düsen können eingesetzt werden, um anhaftende oder in Spalten eingeschlossene Lösung über dem Arbeitsbehälter, oder besser noch, in einem leeren Behälter zu entfernen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Eintrag kann eine Prozesslösung verunreinigen, wenn nach der vorhergehenden Prozessstufe ungenügend gespült wurde. Der Eintrag von sauberem Spülwasser kann eine Prozesslösung beträchtlich verdünnen. Eintrag von Spülwasser kann durch (das Vortauchen in) eine Öko-Spüle minimiert werden oder dadurch, dass so viel Spülwasser wie möglich durch z. B. Luftmesser oder mit Abquetschrollen von Blechen oder Bandmaterial entfernt wird. Auch chemische Systeme (Lancy) können den Wassereintrag verringern.

Reduzieren des Eintrags führt zu einer Verlängerung der Standzeit der Prozesslösungen, Verbesserung der Prozessqualität und Reduzierung der Materialkosten für Ansatzchemikalien.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Gebrauchtes Spülwasser kann regeneriert werden und somit zu Einsparungen im Wasserverbrauch führen und die Menge des zu behandelnden Wassers verringern. Gleichzeitig reduzieren sich die Kosten für die Abwasserbehandlung, für das eingesetzte Kapital, und für den Energie- und Chemikalienverbrauch.

• Regeneration durch Ionenaustausch: Wird das Spülwasser über Kationen- und/oder Anionenaustauscherharze geleitet, werden die Kationen gegen H+-, und die Anionen gegen OH--Ionen ausgetauscht und man erhält annähernd ein Wasser von der Qualität entsalzten Wassers. Dieses wird den Spülbehältern wieder zugeführt.

• Regeneration durch Umkehrosmose: Die Umkehrosmose wird benutzt, um Spülwässer aufzukonzentrieren und Stoffe zurückzugewinnen und Abwasser sowie Rohwasser oder im Kreislauf geführtes Wasser zu behandeln.. Die Umkehrosmose nutzt ein hydrostatisches Druckgefälle an einer semipermeablen Membran, um Wasser aus einer Salzlösung abzutrennen. Der aufgewandte Druck übersteigt den osmotischen Druck der zugeführten Lösung und zwingt das Wasser, aus der konzentrierten in die verdünntere Lösung zu fließen; das ist die Umkehr der natürlichen osmotischen Diffusion. Gelöste Stoffe werden an der Membran zurückgehalten. Viele mehrwertige Ionen können zu über 99% zurückgehalten werden. Einwertige Ionen haben charakteristische Rückhalteraten in der Größenordnung von 90 - 96%.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 243, S. 261 Link

Retardation ist eine Trenntechnik zur Rückgewinnung von verbrauchten Säuren, die auf dem Ionenaustausch beruht. Das Retardationsverfahren wird in erster Linie zur Regeneration von verbrauchten Beizen und zur Konstanthaltung des Aluminiumgehalts beim Anodisieren eingesetzt. In der ersten Stufe wird eine hochkonzentrierte metallhaltige (oder eine saure Salze enthaltende) Lösung im Aufstrom durch ein Ionenaustauscherharzbett gepumpt, wo der größte Teil der Säure vom Ionenaustauscherharz adsorbiert wird, während die Metallkationen elektrostatisch abgestoßen werden und vorbeiströmen. In einer zweiten Stufe wird Wasser im Abstrom durch das Harzbett gepumpt, das die freigesetzte Säure aufnimmt. Die zurückgewonnene Säure kann wiederverwendet werden. Abhängig von der Art der Säure und des Metalls lässt sich eine Abreicherungsrate von 40 – 60 % erzielen.

Das Retardationsverfahren kann eingesetzt werden für:

• Säuren, die bei der Regeneration von Kationenaustauschern anfallen
• Schwefelsaure Elektrolyte zum Anodisieren von Aluminium
• Schwefel- oder Salpetersäurebeizen, Ätzlösungen oder Glanzbeizen für Kupfer und Messing
• Salpeter-/Flusssäurebeizen für die Edelstahlbehandlung
• Phosphor- und/oder Schwefelsäurebeizen für Edelstahl oder das Elektropolieren von Aluminium
• Schwefel- oder Salzsäurebeizen für blanken oder feuerverzinkten Stahl

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 309 Link

Ökospülen oder Vortauchen:
Ein Teil des Austrags aus Prozesslösungen, die (aber nicht ausschließlich) bei Raumtemperatur betrieben werden, kann durch Einsatz einer einzigen Spülstation zurückgewonnen werden, in die die Warencharge vor und nach der Behandlung getaucht wird. Die Ökospüle (oder Vortauchspüle) kann von Anfang an mit verdünnter Prozesslösung oder nur mit entsalztem Wasser angesetzt werden. In letzterem Fall wird die Gleichgewichts-Konzentration von 0.5 C0 (50 %) erst nach einiger Zeit erreicht. Die Lösung braucht nur gewechselt zu werden, wenn der Behälter und/oder die Behälterwände gereinigt werden müssen. Während eines normalen Betriebs muss, unter der Annahme, dass der Eintrag dem Austrag mengenmäßig gleich ist, kein Wasser zugeführt werden. Die Austragsrückführrate beträgt (beim Gestell- und Trommelgalvanisieren) etwa 50 %.

Spühspülen:

• über der Behandlungslösung oder in einem separaten Behälter. Sprühspülen über der Behandlungslösung vor Tauchspülen ist eine wirksame Spülmethode. Das Spülwasser wird auf die Teile gesprüht während sie sich noch über der Behandlungslösung befinden. Die für das Sprühspülen verwendete Wassermenge darf nicht größer sein, als die aus der Behandlungslösung verdunstende Wassermenge, um den Wasserhaushalt im Gleichgewicht zu halten. Das Vorspülen bewirkt eine direkte Rückführung von Prozesslösung in den Arbeitsbehälter. Sprühspülen in einem separaten Behälter ist die erste Spülstufe, aus der das Spülwasser der Prozesslösung zugeführt werden kann, um die Verdunstungs- und Austragsverluste auszugleichen. Dies ist ein wesentlicher Behandlungsschritt, durch den der Verlust von Chemikalien aus Prozessbehältern verringert werden kann.

Spültechniken für handbediente oder halbautomatisierte Anlagen:

• werden bei kleinem Durchsatz oder für Entwicklungsarbeiten eingesetzt. Die Steuerung des Wasserverbrauchs sowie des Ein- und Austrags können sich als schwieriger erweisen. Um in einer handbedienten Anlage eine angemessene Abtropfzeit einhalten zu können, sollten Gestelle oder Trommeln auf ein stationäres Stützgestell über dem Arbeitsbehälter gehängt werden. Dies ermöglicht das Sprühspülen zur Rückführung des Austrags direkt über dem Behandlungsbehälter und sorgt für genügend langes Abtropfen vor dem folgenden Tauchspülen. In halbautomatischen Anlagen kann das Sprühspülen auch von Hand durchgeführt werden.

Chemisches Spülen (kann nur bei zyanidfreien Prozessen angewendet werden):

• Technik, genannt Lancy-Verfahren, mit der eine wirksame Reinigung der Teile durch chemische Spülung erreicht wird. Hierbei reagiert die ausgetragene Prozesslösung gleichzeitig chemisch mit der Spüllösung. Reduziert die erforderliche Kapazität der Abwasseranlage dadurch, dass sie die Stufen für die primäre Abwasserbehandlung überflüssig macht oder verringert. Die Einbindung chemischer Spülen kann die Anzahl der benötigten Spülstationen reduzieren mit einem daraus folgenden Anstieg der Verunreinigungen in den Spülen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 239 Link

Prozesslösungen werden in zunehmendem Maße unwirksam, wenn die Betriebskonzentration bestimmter Verfahrenschemikalien unter den Sollwert abfällt. Durch Nachdosieren der Chemikalien kann die Standzeit einer Lösung verlängert werden. Ein Hauptproblem aber bleibt bestehen, nämlich, dass das Bedienungspersonal dazu neigt, mehr Chemikalien als notwendig nachzufüllen. Womöglich ist die automatische Zudosierung die beste Möglichkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erreichen, sie ermöglicht regelmäßige Zugaben und vermeidet Konzentrationsschwankungen. Sie kann gesteuert werden durch Parameter, wie Zeit, Temperatur, Durchflussmenge oder andere Führungsgrößen wie pH-Wert oder rH-Wert. Bestehende Verfahren können bezüglich der Absenkung der Chemikalienkonzentration durch Chemikalienlieferanten oder durch eigene Fachleute optimiert werden; dies gilt insbesondere für die Chemikalien mit bedeutenden Auswirkungen auf Umwelt oder Gesundheit.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 267 Link

Eine höhere anodische Stromausbeute führt zu einem Anstieg der Metallionenkonzentration. Das lässt sich bei einigen Elektrolyten, wie etwa in Nickel- und Zinklösungen, beobachten.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit diesem Problem umzugehen, die einzeln oder in Kombination angewandt werden können:

• wo es die Chemie des Elektrolyten erlaubt, werden unlösliche Anoden eingesetzt und die Metalle außerhalb des Arbeitsbehälters bei überwachter Lösungsdichte gelöst.

• Ersetzen der löslichen Anoden durch Membrananoden mit eigenem Stromkreis,

• Einsetzen spezieller unlösliche Anoden, die es ermöglichen, die Lösungskonzentration im Gleichgewicht zu halten.

• Behandlung von Werkstücken oder Substraten, die höhere Schichtdicken verlangen.

• "Ausgalvanisieren" auf Stahlblech.

• Entfernung von Anoden.

Erreichter Nutzen für die Umwelt

• Minimierung des Energieverbrauchs und des Abfalls, der durch Austrag von Metallionen aus dem Prozess entsteht.

• Reduzieren der Metallabscheidung auf das verlangte spezifizierte Maß.

• Reduzieren der Auswirkungen auf die Umwelt durch Nacharbeit wegen Überbeschichtung.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 269 Link

• Ersatz der Beizmittel Chrom- und Salpetersäure

• fortlaufende Regeneration der Beizlösung

• Kupferrückgewinnung mittels Elektrolyse bzw. Membranelektrolyse

• abwasserfreies Verfahren

• Ein prozessintegriertes Messgerät für den industriellen Einsatz überwacht die Galvanisierung und hilft die Schichtdicke besser einzuhalten.
• Allein durch verminderten Materialeinsatz werden im Unternehmen so mehrere Tausend Euro pro Jahr eingespart. Auch der Durchsatz der Anlagen wird gesteigert.

• Erneuerung der Steuerungselemente und Austausch von ineffizienten Altgeräten durch neue Gleichrichter
• Stromeinsparung von 688 MWh innerhalb einer 10 jährigen Nutzungsdauer

• Vorzeitiger Ersatz der alten Gleichstromversorgung der Galvanikanlage durch luftgekühlte Gleichrichter

• Stromeinsparung von 514 MWh innerhalb der Nutzungsdauer

• Energieeinsparungen von bis zu 57 %  durch das relativ niedrige Spannungsniveau

• Verfahren in einer Zentrifugenanlage weist gegenüber herkömmlichen cyanidfreien Verfahren einen besseren Korrosionsschutz auf

• die Verschleppung liegt in Zentrifugenanlagen nur noch bei ca. 10-25% im Vergleich zu konventionellen Anlagen mit vergleichbarer Kapazität, weil die Lösung nach der Behandlung abgeschleudert und zurückgeführt wird

• Erforschung eines neuen Ansatzes für die elektrochemische Abscheidung der Metall- oder Legierungsschichten aus ionischen Flüssigkeiten
• Erfolgreiche Abscheidung von technisch verwertbaren Aluminiumschichten aus einem sehr kostengünstigen und regenerierbaren Elektrolyten im Labormaßstab
• Prüfung der Hochskalierbarkeit des Verfahrens
  

• Härten von hochlegiertem Aluminium mittels elektrolytischer Oxidation
• im Vergleich zu herkömmlichen Härtungsverfahren wird beim Eloxieren im Mittel 45% Energie gespart; der Härtungsprozess ist außerdem erheblich kostengünstiger

• Ionenquelle mit ablenkbarem Strahl zur sekundären Ionenstrahlbeschichtung als Alternative zur Galvanik

• Technik, genannt Lancy-Verfahren, mit der eine wirksame Reinigung der Teile durch chemische Spülung erreicht wird. Hierbei reagiert die ausgetragene Prozesslösung gleichzeitig chemisch mit der Spüllösung

• Reduziert die erforderliche Kapazität der Abwasseranlage dadurch, dass sie die Stufen für die primäre Abwasserbehandlung überflüssig macht oder verringert

• die Einbindung chemischer Spülen kann die Anzahl der benötigten Spülstationen mit einem daraus folgenden Anstieg der Verunreinigungen in den Spülen reduzieren

• die Hauptanwendung des Lancy-Verfahrens, nämlich die Oxidation ausgetragener Zyanide durch Spülen in einer Chlorbleichlaugelösung, ist derzeit wegen der damit verbundenen und gefürchteten AOX-Bildung eingeschränkt

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 242, S. 239 Link

In manchen Fällen ist Einfachspülen notwendig und zwar dort, wo zu intensives Spülen der Oberfläche zu einem Qualitätsverlust führt, z. B. nach Schwarzpassiviern von Zink, Dickfilmpassivieren oder Spülen zwischen Nickel und Glanzchrom.
In anderen Fällen gelingt die Unterbrechung einer chemischen Reaktion auf der Oberfläche nur, wenn eine schnelle Verdünnung in der ersten Spülstation erfolgt, was einen hohen Wasserverbrauch nach sich zieht, wenn die Chemikalienkonzentration in der ersten Spüle niedrig gehalten werden soll. Andere Beispiele für den Einsatz von Einfachspülen sind handbediente und halbautomatische Anlagen mit geringem Durchsatz, oder Entwicklungsarbeiten.

Um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, kann

• das hier benötigte Wasser regeneriert und innerhalb des Prozesses im Kreislauf geführt werden, z. B. durch einen Ioneneaustauscher, oder es kann regeneriertes Wasser aus anderen Quellen benutzt werden,

• dort, wo es technisch möglich ist, durch die Wahl zueinander passender Chemikalien in aufeinander folgenden Lösungen die Notwendigkeit zum Spülen minimiert werden (z. B. gleiche Säurebasis).

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 244 Link

Kaskadenspülsysteme für eine messbare Verringerung der Abwassermenge und Abwasserbehandlung. Mehrfachspülen ist besonders geeignet, eine hohe Verdünnungsrate (bzw. hohes Spülkriterium) mit wenig Wasser zu erreichen. Beim Gegenstrom- (Kaskaden-)spülen fließt das Wasser entgegen der Warentransportrichtung. Es wird ein geringerer Spülwasserbedarf durch die Auswahl des richtigen Spülsystems erreicht. Die größte Wasserersparnis ergibt sich beim Übergang von einstufiger zu zweistufiger Spülung. Die Wassersparwirkung nimmt mit steigender Zahl der Spülstationen ab. Allerdings braucht die Wassermenge nicht kleiner gewählt zu werden, als zum direkten Ausgleich von Wasserverlusten aus den Lösungen, die bei Raumtemperatur betrieben werden, erforderlich ist. Die erzielbare Rückgewinnungsrate ist bei einer vorgegebenen Verdunstungsmenge direkt proportional der Chemikalienkonzentration in der ersten Spülstufe.
Bei der Kreislaufschließung innerhalb eines Prozesses wird Wasser zum Ausgleich von Verdunstungs- und Austragsverlusten aus der ersten Spüle in die Prozesslösung geführt. Prozesslösungen, die bei höheren Temperaturen betrieben werden und nach denen mehrstufig gespült wird, eröffnen diese Möglichkeit. Durch die Einführung von Mehrfach-Spülsystemen, kombiniert mit einem Spülwasserkreislauf-System und anderen Techniken, kann der Abwasseranfall um bis zu 90 % gesenkt werden. Bei einer Bandanlage wird von einer Reduzierung um 30 m3 pro Stunde berichtet.

• Mehrfach-Gegenstromspülung

• Mehrfach-Standspülen

• Zweifach-Standspüle vor einer abschließenden Kreislaufspüle

• Mehrfach-Kaskadenspülen bei begrenztem Platz in der Behandlungsanlage (Kaskaden außerhalb der Behandlungsanlage aus Platzgründen; dabei befindet sich nur ein Spülbehälter pro Verfahrensschritt in der Behandlungslinie. Jeder Spülbehälter ist mit mehreren externen Behältern verbunden, die nach dem Kaskadenprinzip betrieben werden. Die Werkstücke oder Substrate werden in den Spülbehälter gebracht und nacheinander mit dem Wasser der jeweiligen Spülstufe beaufschlagt und so zunehmend sauberer. Das Spülen kann durch Sprühen erfolgen oder durch Tauchen der Werkstücke oder Substrate, wenn der Behälter mit Wasser gefüllt wird.)

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 245, S. 252, S. 340 Link

Ein Teil des Austrags aus Prozesslösungen, die (aber nicht ausschließlich) bei Raumtemperatur betrieben werden, kann durch Einsatz einer einzigen Spülstation zurückgewonnen werden, in die die Warencharge vor und nach der Behandlung getaucht wird. Die Ökospüle (oder Vortauchspüle) kann von Anfang an mit verdünnter Prozesslösung oder nur mit entsalztem Wasser angesetzt werden. In letzterem Fall wird die Gleichgewichts-Konzentration von 0.5 C0 (50 %) erst nach einiger Zeit erreicht. Die Lösung braucht nur gewechselt zu werden, wenn der Behälter und/oder die Behälterwände gereinigt werden müssen. Während eines normalen Betriebs muss, unter der Annahme, dass der Eintrag dem Austrag mengenmäßig gleich ist, kein Wasser zugeführt werden. Die Austragsrückführrate beträgt (beim Gestell- und Trommelgalvanisieren) etwa 50 %.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 239 Link

Maßnahmen zur Reduktion des Austrags:

• Verringern des Austrags durch Abtropfen - Spülen: Wenn Gestelle oder Trommeln aus dem Arbeitsbehälter mit beheizter Lösung gehoben werden, ist es gute betriebliche Praxis, sie während des Hubvorgangs mit Spülwasser zu besprühen. Dadurch wird eine Reduzierung der Austragsverluste bei gleichzeitigem Ausgleich der Verdunstungsverluste erreicht. Diese Behandlung kann mit einem Vorspülen kombiniert werden, wodurch mit Wasser verdünnte Prozesslösung aus der ersten Standspüle in die Prozesslösung zurückgeführt wird. Kombinierte Wasser-Luft-Düsen können eingesetzt werden, um anhaftende oder in Spalten eingeschlossene Lösung über dem Arbeitsbehälter, oder besser noch, in einem leeren Behälter zu entfernen.

• Der Einsatz von zueinander passenden Chemikalien (z. B. die Verwendung der gleichen Säure zum Beizen oder Dekapieren der Oberfläche vor der Behandlung in einem sauren Elektrolyten) reduziert die Folgen des Chemikalienaustrags in den Folgeprozess.

• optimierte Gestellbehandlung damit ausgetragene Lösung leicht in den Prozessbehälter zurücklaufen kann

• optimierte Trommelbehandlung  damit ausgetragene Lösung leicht in den Prozessbehälter zurücklaufen kannen Lösungen können die Trommeln zusätzlich mit Wasser gespült oder besprüht werden. Eine Innenspülung der Trommel ist noch effizienter: Die

• Eigenschaften der Prozesslösungen (z.B. erhöhte Temperatur der Prozesslösung)

Die Reduzierung des Austrags ist eine Primärmaßnahme für die

• Minimierung der Chemikalienverluste

• Reduzierung des Spülbedarfs

• Reduzierung der Kosten für Rohstoffe

• Reduzierung von Qualitäts- und Wartungsproblemen in nachfolgenden Prozessen

• Reduzierung von Umweltproblemen im Zusammenhang mit Spülwässern

Der Austrag hängt von vielen Parametern ab und kann nur durch Zusammenarbeit aller Beteiligten erreicht werden. Deshalb ist auch ein gründliches Verständnis der komplexen Zusammenhänge durch das Betriebspersonal erforderlich, um diese Sachlage erfolgreich verbessern zu können.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Eintrag kann eine Prozesslösung verunreinigen, wenn nach der vorhergehenden Prozessstufe ungenügend gespült wurde. Der Eintrag von sauberem Spülwasser kann eine Prozesslösung beträchtlich verdünnen. Eintrag von Spülwasser kann durch (das Vortauchen in) eine Öko-Spüle minimiert werden oder dadurch, dass so viel Spülwasser wie möglich durch z. B. Luftmesser oder mit Abquetschrollen von Blechen oder Bandmaterial entfernt wird. Auch chemische Systeme (Lancy) können den Wassereintrag verringern.

Reduzieren des Eintrags führt zu einer Verlängerung der Standzeit der Prozesslösungen, Verbesserung der Prozessqualität und Reduzierung der Materialkosten für Ansatzchemikalien.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Gebrauchtes Spülwasser kann regeneriert werden und somit zu Einsparungen im Wasserverbrauch führen und die Menge des zu behandelnden Wassers verringern. Gleichzeitig reduzieren sich die Kosten für die Abwasserbehandlung, für das eingesetzte Kapital, und für den Energie- und Chemikalienverbrauch.

• Regeneration durch Ionenaustausch: Wird das Spülwasser über Kationen- und/oder Anionenaustauscherharze geleitet, werden die Kationen gegen H+-, und die Anionen gegen OH--Ionen ausgetauscht und man erhält annähernd ein Wasser von der Qualität entsalzten Wassers. Dieses wird den Spülbehältern wieder zugeführt.

• Regeneration durch Umkehrosmose: Die Umkehrosmose wird benutzt, um Spülwässer aufzukonzentrieren und Stoffe zurückzugewinnen und Abwasser sowie Rohwasser oder im Kreislauf geführtes Wasser zu behandeln.. Die Umkehrosmose nutzt ein hydrostatisches Druckgefälle an einer semipermeablen Membran, um Wasser aus einer Salzlösung abzutrennen. Der aufgewandte Druck übersteigt den osmotischen Druck der zugeführten Lösung und zwingt das Wasser, aus der konzentrierten in die verdünntere Lösung zu fließen; das ist die Umkehr der natürlichen osmotischen Diffusion. Gelöste Stoffe werden an der Membran zurückgehalten. Viele mehrwertige Ionen können zu über 99% zurückgehalten werden. Einwertige Ionen haben charakteristische Rückhalteraten in der Größenordnung von 90 - 96%.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 243, S. 261 Link

Sprühspülen über der Behandlungslösung vor Tauchspülen ist eine wirksame Spülmethode, die über der Behandlungslösung oder in einem separaten Behälter erfolgt. Das Spülwasser wird auf die Teile gesprüht während sie sich noch über der Behandlungslösung befinden. Die für das Sprühspülen verwendete Wassermenge darf nicht größer sein, als die aus der Behandlungslösung verdunstende Wassermenge, um den Wasserhaushalt im Gleichgewicht zu halten. Das Vorspülen bewirkt eine direkte Rückführung von Prozesslösung in den Arbeitsbehälter. Sprühspülen in einem separaten Behälter ist die erste Spülstufe, aus der das Spülwasser der Prozesslösung zugeführt werden kann, um die Verdunstungs- und Austragsverluste auszugleichen.
Dies ist ein wesentlicher Behandlungsschritt, durch den der Verlust von Chemikalien aus Prozessbehältern verringert werden kann.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 239 Link

Wenn Gestelle oder Trommeln aus dem Arbeitsbehälter mit beheizter Lösung gehoben werden, ist es gute betriebliche Praxis, sie während des Hubvorgangs mit Spülwasser zu besprühen. Dadurch wird eine Reduzierung der Austragsverluste bei gleichzeitigem Ausgleich der Verdunstungsverluste erreicht. Diese Behandlung kann mit einem Vorspülen kombiniert werden, wodurch mit Wasser verdünnte Prozesslösung aus der ersten Standspüle in die Prozesslösung zurückgeführt wird. Kombinierte Wasser-Luft-Düsen können eingesetzt werden, um anhaftende oder in Spalten eingeschlossene Lösung über dem Arbeitsbehälter, oder besser noch, in einem leeren Behälter zu entfernen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 229 Link

Diese Technik kann als Erweiterung eines integrierten Behandlungssystems (bekannt als Lancy-System) angesehen werden. Dabei wird Wasser aus einer Spülstufe in einer anderen wiederverwendet, in der die physikalischen oder chemischen Eigenschaften der ersten Spülstufe in der zweiten Stufe ohne zusätzliche Behandlung genutzt werden können.

• Reduzierung des Wasserverbrauchs um bis zu 40 %

• Reduzierung des Chemikalienbedarfs zur Änderung des pH-Werts nach den Spülstufen

• Reduzierung des Chemikalienbedarfs für die Neutralisation des Wassers vor der Einleitung in die Behandlungsanlage

Diese Technik kann nur bei zyanidfreien Prozessen angewendet werden.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 228 Link

Spültechniken für handbediente oder halbautomatisierte Anlagen werden bei kleinem Durchsatz oder für Entwicklungsarbeiten eingesetzt. Die Steuerung des Wasserverbrauchs sowie des Ein- und Austrags können sich als schwieriger erweisenen. Um in einer handbedienten Anlage eine angemessene Abtropfzeit einhalten zu können, sollten Gestelle oder Trommeln auf ein stationäres Stützgestell über dem Arbeitsbehälter gehängt werden. Dies ermöglicht das Sprühspülen zur Rückführung des Austrags direkt über dem Behandlungsbehälter und sorgt für genügend langes Abtropfen vor dem folgenden Tauchspülen. In halbautomatischen Anlagen kann das Sprühspülen auch von Hand durchgeführt werden.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 239 Link

• durch getaktete Spritzspültechnik und Rückführung konnte die Abwassermenge auf 20-30% gegenüber herkömmlichen Anlagen reduziert werden

• bei der Entfettung wird zur Einsparung von Reinigungsmitteln eine zusätzliche Vorentfettung ausschließlich mit heißem Wasser durchgeführt

• Regeneration der Reinigungsbäder per Mikrofiltration und Umkehrosmose

• Dekapierbäder werden durch Umkehrosmose aufkonzentriert und den Beizbädern zugegeben

• erschöpfte Beizen werden durch Trennung der enthaltenen Metalle (Eisen und Zink) mit Ionentauscher aufgearbeitet

• nicht verwertbare Metalle (Eisen, Chrom und Zink der Chromatierbäder) werden durch stufenweise Fällung bei verschiedenen pH-Werten selektiv getrennt und verwertet

• Abwässer aus der Phosphatierung werden getrennt erfasst und behandelt, Rückstände der Zinkschlammverwertung zugeführt

• Prozesslösungen aus der Entmetallisierung werden separat elektrolytisch aufgearbeitet

• die zink- und nickelhaltigen Lösungen der elektrolytischen Metallabscheidung werden in einem weitgehend geschlossenen Kreislauf geführt

• Aufkonzentration der rückzuführenden Spülwässer wird durch Umkehrosmose und Eindampfung energiesparend durchgeführt

• Elektrodialyse zur Spülwasser-Aufbereitung

• Energiebedarf zur Behandlung von 1,4 m³/h beträgt 0,5 kW/h

• Ionenquelle mit ablenkbarem Strahl zur sekundären Ionenstrahlbeschichtung als Alternative zur Galvanik

• erhöhte Rückführgrad und signifikante Verringerung des Verbrauchs an Prozess- und Abwasserbehandlungschemikalien durch Optimierung der Spültechnik in Verbindung mit einer Ionenaustauscherkreislaufanlage

• geschlossener interner Stoffkreislauf ohne peripheren Konzentrator und Regenerator für  das Teilsystem Chrom

• schrittweiser Umbau der Kernanlage und der peripheren Anlagen auf stoffverlustminimierte Prozesstechnik bei laufender Produktion
• optimierte Spültechnik
• Realisierung von Stoffverlustminimierung, Kostensenkung und Reduzierung des Abwasservolumens

• Verringerung von Nacharbeit und Abfall kann durch formale Qualitätsmanagement-Systeme (QMS) erreicht werden

• Die Vermeidung von Nacharbeit verringert Materialverluste, Energie- und Wassereinsatz, reduziert den Aufwand bei der Abwasserbehandlung und den Anfall von Schlamm und Säureabfällen.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: Kap. 4.1.1 & S. 200 Link

Durch sachgemäße Behandlung der Öberflächen von Werkstücken oder Substraten wird vermieden, dass beträchtliche Mengen an Metall wieder abgetragen (gestrippt) werden müssen. Eine Reduzierung der Strippenarbeit kann folgende Schäden vermindern:

• Überschreiten der Kapazität der Abwasserbehandlung, die zur Überschreitung von genehmigten Abwassergrenzwerten führt,

• Säurenebel und –dämpfe, die zu Problemen mit der örtlichen Luftqualität, mit Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeiter sowie Zerstörung der Anlagen und Einrichtungen führen.

• Verschütten von Lösungen, die den Betonboden angreifen und das Oberflächen- und Grundwasser verunreinigen können.

Eine Reduktion von oberflächenbehandeltem Abfall kann die Emissionen in die Luft aus anderen Einrichtungen, wie Schmelzöfen und Gießereien mindern. In diesen können Nichteisenmetalle verdampfen und organische Beschichtungen mit unbekannten Abbauprodukten abgebrannt werden.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 199, S. 200 Link

• Anwendung der richtigen Spezifikation, um Nacharbeit zu vermeiden

• Kosteneinsparungen bei den Rohstoffen, bei der Ablagerung gefährlichen Abfalls, Energie, Wasser und beim Personal

• Das Vermeiden von Nacharbeit ist ein positiver Beitrag zu umweltgerechter Fertigung und erhöht den Durchsatz der Anlage.

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 212 Link