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ePaper created 2013-09-23, 14:05:17 | version 1.25.20
102 Elektrophysikalische Verfahren Zur Fraktionierung und anschließenden Abscheidung der ver- schiedenen Metallionen als metallischer Feststoff entwickeln wir bevorzugt elektrophysikalische Verfahren wie die Elektro- phorese und die galvanische Abscheidung weiter. Zur Tren- nung von unterschiedlichen Metallionen in Lösung wurde ein Laborprototyp entwickelt, der nach dem Prinzip einer Free- Flow-Elektrophorese (Abb. 10) arbeitet. Das Verfahren ermög- licht die Trennung auch solcher Metallionen, die aufgrund ih- rer chemischen und physikalischen Eigenschaften sehr ähnlich sind und sich daher mit herkömmlichen Technologien nur be- dingt trennen lassen (z. B. Ionen der Seltenen Erden). Die bisherigen Versuche bestätigten die Machbarkeit einer Fraktionierung mit hoher Trennschärfe von Metallionen. Hier- bei wurden beispielhaft die Metallionengemische Kupfer- Eisen, Neodym-Eisen und das Dreistoffgemisch Eisen-Kup- fer-Neodym getrennt (Abb. 11). Bei den Zweistoffgemischen konnten wir durch eine einmalige Kreislaufführung die Rein- heit der Fraktionen bereits auf über 90 % erhöhen. Um die Ef- fizienz weiter zu steigern, wurden Komplexbildner verwendet, was zu einer nahezu vollständigen Trennung der Stoffgemi- sche führte. Für nachfolgende Versuche ist eine Übertragung des gezeigten Trennerfolgs auf weitere Stoffsysteme vorgese- hen. Für die auf die Fraktionierung folgende Abscheidung von Seltenen Erden und anderen Metallen wurden geeignete ionische Flüssigkeiten als elektrochemisch stabile Elektrolyte ausgewählt. Zur Erprobung der Anwendung wurde ein Ver- suchsaufbau inklusive eines Reaktorsystems entwickelt. Erste Experimente zur Untersuchung der Stabilität der ausgewähl- ten ionischen Flüssigkeiten konnten erfolgreich durchgeführt werden und zeigen ein im Vergleich zu Wasser sehr breites elektrochemisches Fenster (Abb. 12). UMWELT Probe Puffer Anoden- puffer Kathoden- puffer – + Netzgerät (DC) Fraktions- sammler Auslässe Puffer- einlässe Proben- einlässe Elektroden- kammern mit Elektroden blaue, rote und grüne Proben: Kationen mit verschiedenen Eigenschaften Trenn- kammer 10 11 Reine Fraktion Neodym 65 % Reine Fraktion Eisen 43 % Homogenes Stoffgemisch aus Eisen, Kupfer, Neodym Gemischte Fraktion (enthält Kupfer) Reine Fraktion Neodym 80 % Reine Fraktion Eisen 53 % Neodym- Eisen- Gemisch Gemischte Fraktion Reine Fraktion Kupfer 71 % Reine Fraktion Eisen 63 % Kupfer- Eisen- Gemisch Gemischte Fraktion