<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Entkupfern von Gerbextrakten
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gerbextrakten für die Gerbung, die Nachgerbung und die Färberei, welche einen geringen Kupfergehalt aufweisen oder kupferfrei sind.
Es ist bekannt, dass bei vielen Arten von Gerbextrakten die Anwesenheit von Schwermetallen und insbesondere von Kupfer unter bestimmten Bedingungen zu Unzukömmlichkeiten im Gebrauch führt.
Ein typisches Beispiel hiefür ist der Sumach-Extrakt, welchen man für die Herstellung einer bestimmten Art, nämlich des sogenannten "künstlichen Leders" benützt. Die Gegenwart von Cu erleichtert die Bildung von Rissen auf der Oberfläche und führt zu einer raschen Verschlechterung des erhaltenen "künstlichen Leders". Weiters führt bei bestimmten Gerbverfahren die Gegenwart von Kupfer in den Gerblösungen zu Bildung von Flecken, die auf keine Weise mehr entfernt werden können.
Das normalerweise in allen pflanzlichen Gerbextrakten in grösserer oder geringerer Menge enthaltene Kupfer stammt zum Grossteil aus den Apparateteilen und Rohrleitungen, mit welchen die Extrakte in den verschiedenen Stufen ihrer Herstellung in Berührung kommen, und zum kleineren Teil aus dem Kupfer, das in den als Ausgangsmaterial verwendeten Pflanzenteilen enthalten ist (Holz, Wurzeln, Blätter, Rinden), wohin es durch die Assimilationstätigkeit der Pflanzen aus dar Erde gelangt.
Es ist daher klar, dass das Problem der vollständigen Entfernung des Kupfers aus den Gerbextrakten nicht dadurch gelöst werden kann, indem man die kupfernen Apparaturen durch solche aus rostfreiem Stahl ersetzt, und dass es daher erforderlich ist, sich anderer Mittel zur Entfernung des Kupfers zu bedienen, welche sich in die folgenden Gruppen einteilen lassen : a) auf chemischem Wege, b) mit Hilfe von Kationen-Austauscherharzen, c) auf elektrolytischem Wege.
Die Fällverfahren sind vielfach wegen praktischer Schwierigkeiten nicht anwendbar, z. B. wegen der Abtrennung des das Kupfer enthaltenden Niederschlages von den kolloidalen Lösungen, weiters auch deswegen, weil die Zugabe der Reagenzien die Zusammensetzung und daher auch die Eigenschaften der Gerbextrakte verändert.
Was anderseits die Verwendung von Ionenaustauscherharzen betrifft, so haben diese zwar den Vorteil der Entfernung sämtlicher in dem Extrakt anwesender Kationen ; ihre Anwendung hat aber die Schwierig- keit, dass sie völlig von der Viskosität der zu behandelnden Lösungen abhängt.
Die Erfindung bezieht sich somit auf die dritte Gruppe, nämlich auf die elektrolytische Entfernung des Kupfers, welche den Vorteil bietet, dass sie die Zusammensetzung und folglich auch die Eigenschaften der Gerbextrakte, der Mittel zum Nachgerben und der Färbemittel nicht ändert.
Die Cu-Abscheidung auf elektrolytischem Wege aus Lösungen ist zwar notorisch, nicht aber aus typisch kolloidalen Lösungen wie den Gerbextrakten, deren Zusammensetzung besondere Aufgaben stellt, wenn man die Extrakte einer Elektrolyse unterwerfen will. Besonders wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren bei Gerbextrakten solcher Konzentration Anwendung findet, dass unmittelbar nach der Elektrolyse die Trocknung oder das Pulverisieren der Gerbextrakte vorgenommen werden kann. Mit anderen Worten, die Gerbextrakte besitzen eine Dichte, die um vieles grösser ist als die Dichte von gewöhnlichen Lösungen, die nach bekannten Verfahren elektrolysiert werden.
So bezweckt die deutsche Patentschrift Nr. 95187 die Anreicherung von Gerbstoffbrühen und-Extrak- ten durch Elektrolyse. Die Anreicherung erfolgt mittels besonderer Zellen, die mit Membranen zur Tren-
<Desc/Clms Page number 2>
nung von Anoden- und Kathodenraum ausgestattet sind. Durch Anlegen einer Klemmenspannung von höchstens 8 Volt wird im Anodenraum eine Konzentrierung an Gerbstoffen erzielt. Diese Patentschrift geht also nicht nur von einer gänzlich andern Problemstellung aus, sondern gibt auch andere Bedingungen zur Erreichung eines andern Zweckes an. Bei den dort angegebenen Bedingungen kann eine Cu-Abscheidung nur in geringer Menge erfolgen.
Die österr. Patentschrift Nr. 88352 betrifft die Herstellung von Gerbstoffen aus Sulfitablaugen. Diese weisen eine Zusammensetzung auf, die sich von den typischen kolloidalen Gerbextrakten pflanzlicher Herkunft wesentlich unterscheiden. Die Elektrolyse wird gemäss dieser Patentschrift vorgenommen, um das Calcium aus den mit Kalkmilch behandelten Sulfitablaugen zu entfernen.
Erfindungsgemäss wird so vorgegangen, dass der Extrakt, der eine Dichte von 20 bis 350 Be aufweist, bei einer Temperatur von 25 bis 500 C, einer Klemmenspannung von 1 bis 3 Volt und einer Stromdichte von 2,9 bis 7 A/m2 elektrolytisch entkupfert wird.
Dadurch ist es auch möglich, Trocknen oder Pulvern ohne weiteres Einengen der Extrakte nach der Elektrolyse vorzunehmen.
Zu diesem Zwecke werden Elektroden aus rostfreiem Stahl verwendet, deren beanspruchte Oberflächen eben oder zylindrisch sein können. Der Elektrodenabstand kann z. B. zwischen 5 und 50 mm betragen. Jede Kathode kann aus einer Platte bestehen, und in den Fällen, in denen eine Platte aus dem gleichen Material die Anode bildet, kann das System Anode-Kathode-Anode einen ringförmigen oder rechteckig-flachen Kanal bilden, worin der zu elektrolysierende Extrakt entlang den beiden Flächen der die Kathode bildenden. Elektrode kreist.
Die Elektrodenanordnung wird dann in offene oder geschlossene Gefässe aus säurefestem und dielektrischemMaterial gegeben, in welchen von unten nach oben oder umgekehrt der vom Kupfer zu befreiende Extrakt unter der Wirkung einer Pumpe oder einer anderen geeigneten Vorrichtung umläuft. Der Extrakt hat, wie schon ausgeführt, eine Dichte innerhalb gewisser Grenzen, etwa zwischen 20 und 350 Be, und eine gleichfalls variable Temperatur etwa zwischen 25 und 500 C.
Die Klemmenspannung kann zwischen 1 und 3 Volt variieren. Die Stromdichte ist eine Funktion der Form und des Abstandes der Elektroden und auch der angelegten Klemmenspannung. Unter den angegebenen Bedingungen kann die Stromdichte zwischen 2,9 und 7 A/m2 der Kathodenoberfläche betragen.
Die Elektrolysendauer ist eine Funktion des Anfangs-Kupfergehaltes und des im gereinigten Extrakt angestrebten Cu-Gehaltes, sie ist gleichermassen eine Funktion der Spannung und der Stromdichte, wie auch der Dichte,. der Temperatur und der Umlaufgeschwindigkeit des Extraktes.
Unter den beschriebenen Bedingungen kann der Ca-Gehalt, der normalerweise über 7EF100beträgt, bis zu weniger als lOaoherabgesetzt werden ; man erhält so praktisch Cu-freie Extrakte.
Beispiel l : 2 t flüssiger Sumachblätter-Extrakt, mit einer Dichte von 250 Be und einem Cu-Gehalt von 7eco wurden in einer Reihe von Gefässen elektrolysiert, die miteinander verbunden waren und in denen der Extrakt von einem zum aridern zirkulierte.
In den Gefässen, die parallelepipedische Form und ein Gesamtvolumen von 25001 hatten, wurden Elektroden ebener Form eingetaucht. Die Kathoden bestanden aus einem Netz aus rostfreiem Stahl, während die Anoden aus Platten aus rostfreiem Stahl von den gleichen Abmessungen und der gleichen Form
EMI2.1
auf weniger als lloogesunken.
Der von Cu befreite Extrakt kann z. B. durch Zusatz von Aktivkohle entfärbt und darauf durch Zerstäubungstrocknung getrocknet werden, wie dies bekannt ist.
EMI2.2
Gehalt von 250% o wird in einer 1500 1 fassenden, zylindrischen Zelle elektrolysiert, wobei er von unten nach oben zirkuliert.
In dieser Zelle sind konzentrisch und abwechselnd Elektroden kreisförmiger Form angeordnet. Die Anoden bestehen aus einem vierfachen Netz aus rostfreiem Stahl und die Kathoden aus Platten aus dem gleichen Material.
Die Elektrolyse erfolgt bei 50 C mit einer Spannung von 2, 9 Volt und einer Stromdichte von 6, 9A/m2 Kathodenoberfläche.
Die Dauer der Elektrolyse beträgt 4 Stunden, wobei am Ende dieser Zeit der Cu-Gehalt 8'/oobeträgt.
Die abschliessende Behandlung des Extraktes kann wie bei Beispiel 1 erfolgen.
Beispiel 3 : 2t flüssiger Kastanienholzextrakt, der aus Vakuumeindampfapparaten stammt und
<Desc/Clms Page number 3>
eine Dichte von, 300 B6 sowie einen Cu-Gehalt von 160% khat, wurden 8 Stunden in einer einzigen Zelle parallelepipedischer Form von 2000 1 Inhalt elektrolysiert, wobei der Extrakt mit Hilfe einer Pumpe von unten nach oben in Umlauf versetzt wird, nachdem seine Temperatur auf 400 C gebracht worden war. Die Elektroden waren von ebener Form und bestanden aus Platten aus rostfreiem Stahl.
Die angewendete Spannung betrug 2,3 Volt und die Stromdichte 5, 2 A/m2. Am Schluss der Elektrolyse war der Cu-Gehalt des Extraktes auf 10# gesunken.