AT223582B - Verfahren zur Abscheidung von Metallhydroxyden aus alkalischen komplexen Metallhydroxydlösungen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Abscheidung von Metallhydroxyden aus alkalischen komplexen   Metallhydroxydiösungen   
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Metallhydroxyden, die in Alkalilaugen komplexlöslich sind. Das sind beispielsweise die Hydroxyde der Metalle Aluminium, Zink, Beryllium, Zinn und Uran. 



   Es ist bekannt, dass man aus verdünnten alkalischen Lösungen der Metallhydroxyde durch Karbonisieren das entsprechende Metallhydroxyd erhalten kann. So fällt beispielsweise beim Einleiten von Kohlendioxyd in eine Natriumaluminatlösung Aluminiumhydroxyd neben Natriumkarbonat und Natronlauge an. Da das gebildete Aluminiumhydroxyd das Natriumkarbonat, bevorzugt in verdünnten Lösungen, einschliesst, ist es nicht möglich, nach diesem Verfahren ein ausreichend reines Metallhydroxyd herzustellen. Die bei der Reaktion gebildete Natronlauge beeinträchtigt die Reinheit des Aluminiumhydroxyds nicht, da sie leicht entfernt werden kann. Weiterhin ist bekannt, dass aus konzentrierten alkalischen Lösungen der Aluminiumhydroxyde durch Animpfen mit Aluminiumhydroxyd und   anschliessendes Ausruhren   das Aluminiumhydroxyd gewonnen werden kann. 



   Andere Verfahren benutzen die in Ephraim, Anorganische Chemie, angedeutete Möglichkeit der Dialyse zur Trennung der Metallhydroxyde. Ein in der deutschen Patentschrift Nr. 301332 beschriebenes Verfahren lässt aus Aluminiumsalzlösungen durch Ammoniak das Hydroxyd ausfällen, wobei das gleichzeitig gebildete Ammoniumsalz durch eine Membran diffundiert. Die deutsche Patentschrift Nr. 305364 beschreibt ein elektrodialytisches Verfahren, bei dem das nach der Ausfällung vorhandene Alkalisalz in Säure und Base aufgespalten durch Membrane abgetrennt wird. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch durch Verstopfung der Membrane. 



   Es bestand nun die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe aus verdunnten und konzentrierten alkalischen Lösungen von komplexlöslichen Metallhydroxyden ohne elektrischen Strom und ohne Zusatz von Füllmitteln beide Metallhydroxyde in grosser Reinheit gewonnen werden konnten, wobei die Schwierigkeiten der Verstopfung der Membrane nicht auftreten durften. 



   Diese Aufgabe wird durch Verwendung von Membranen aus Ionenaustauschersubstanz gelöst. Dabei diffundiert das lösbare Metallhydroxyd durch die Membran aus der Lösung weg, während das durch diesen Alkalientzug unlösbar gewordene Metallhydroxyd ausfällt und zurückbleibt. Eine Verstopfung der Membrane tritt dabei nicht ein. 



   Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe aus verdünnten und konzentrierten alkalischen Lösungen von komplexlöslichen Metallhydroxyden reine Metallhydroxyde gewonnen werden können, wobei die zusätzliche Bildung eines weiteren löslichen Salzes, wie z. B. Soda, bei dem Fällprozess umgangen wird. 



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass man den Alkalibestandteil mittels   lonenaustau-   schermembranen auf Basis von Polystyrolcopolymerisaten aus der Lösung abtrennt. Das neue Verfahren wird in vorteilhafter Weise derart durchgeführt, dass auf der einen Seite der Ionenaustauschermembran die alkalische komplexe Metallhydroxydlösung und auf der andern Seite der Membran Wasser vorgelegt wird. Die lonenaustauschermembran besteht vorzugsweise aus einem Polymerisationsharz. Auch solche auf Kondensationsbasis sind geeignet. Es eignen sich besonders Membrane, die durch Copolymerisation von 

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Styrol,   4-Vinylphenylsulfonsäure   und Divinylbenzol oder Styrol,   4-Vinylphenylsulfonsäure,     Acrylsäure   und Divinylbenzol hergestellt werden. 



   Beliebige Mischungsverhältnisse der polymerisationsfähigen Monomeren sind für die Abtrennung der
Metallhydroxyde aus den Laugen nicht geeignet. Vorteilhaft sind z. B. Membrane aus 50 Mol Styrol, 40 Mol 4-Vinylphenylsulfonsäure, 10 Mol Acrylsäure. Besonders fur die quantitative Abtrennung günstig erwies sich eine Vernetzung von   15 Mol-%   Divinylbenzol. 



   Die Herstellung solcher Membrane kann nach den allgemein üblichen und bekannten Methoden der
Polymerisationstechnik erfolgen, z. B. wird die Mischung der einzelnen Monomeren mit dem Aktivator   (0, 2 Mol-%)   zwischen zwei Glasplatten gegossen, die durch eine Zwischenlage auf Abstand gehalten wer- den. Die Polymerisation erfolgte durch entsprechende Temperierung. Zur Erhöhung der Festigkeit können solche Membrane auch mit Stützgewebe versehen werden. 



   Zur Charakterisierung der angewandten Membran werden die Durchtrittsleistungen an Natronlauge und zum andern die ausgefallenen Mengen an Metallhydroxyd angegeben. Unter der   Durchtrittsleistung   einer Membran wird die Menge Natriumhydroxyd in Gramm verstanden, die in der Zeiteinheit durch eine bestimmte Fläche hindurchtritt. Sie wird angegeben in Gramm Natriumhydroxyd pro   m   in 24 Stunden. Die angefallenen Mengen Metallhydroxyd werden als Gramm Metall pro   nr*   in 24 Stunden angegeben.

   Im folgenden seien noch einige Angaben über die Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung und den Eigenschaften einer Membran   erläutert :  
Besitzt die Membran eine Zusammensetzung von 50 Mol Styrol, 40 Mol   4-Vinylphenylsulfonsäure,   10 Mol Acrylsäure mit einer Vernetzung von 8 Mol-% Divinylbenzol, so ist die Durchtrittsleistung für Na OH besser. Allerdings tritt bei Aluminium auch eine minimale Menge Aluminiumhydroxyd mit durch die Membran. 



   Besitzt die Membran die Zusammensetzung von 50 Mol Styrol, 40 Mol   4-Vinylphenylsulfonsäure,   10 Mol Acrylsäure mit einer Vernetzung von 3   Mol-%   Divinylbenzol, so steigt die Durchtrittsleistung für Natronlauge noch mehr an, allerdings auch wieder der minimale Übertritt von Aluminiumhydroxyd. 



   Mit den genannten Membranen wird also unter bestimmten Verhältnissen eine quantitative Gewinnung von Aluminiumhydroxyd aus der Aluminatlauge erzielt unter gleichzeitiger Gewinnung von reiner
Alkalilauge. 



   Wird die Arbeitstemperatur auf   500C   erhöht, so steigert sich die durch die Membrane durchgetretene Natronlaugemenge und demzufolge auch der Anfall an Aluminiumhydroxyd um etwa das Doppelte. 



   Die genannten Polymerisationsmembrane sind sehr stabil und für den Dauerbetrieb geeignet. Sie arbeiten auch bei höheren Temperaturen einwandfrei. 



   Gleiche und auch noch   gunstigere   Abtrennungsverhältnisse liegen auch bei der Trennung von AlkaliZinkatlösungen in Zinkhydroxyd und Natronlauge vor. Versuche ergaben schon eine quantitative Abtrennung bei einer Membran mit der Zusammensetzung von 50 Mol Styrol, 40   Mol 4-Vinylphenylsulfonsäure.   



  10 Mol Acrylsäure vernetzt mit nur 3 Mol-% Divinylbenzol. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise können beispielsweise mehrere Dialysiergefässe, die je eine Ionenaustauschermembran enthalten, hintereinander nach Art der bekannten Filterpressen angeordnet werden. 



  Man lässt dann auf der einen Seite der Membran nacheinander die alkalische, komplexe Metallhydroxydlösung die Gefässe passieren, während auf der andern Seite der Membran Wasser im Gleich- oder Gegenstrom durch die Gefässe geleitet wird. Die Anordnung der Dialysiergefässe kann horizontal oder vertikal erfolgen. 



     Beispiel l :   Eine Ionenaustauschermembran, die durch Copolymerisation von 50 Mol Styrol, 40 Mol 4-Vinylphenylsulfonsäure, 10 Mol Acrylsäure und 15   Mol-%   Divinylbenzol hergestellt wurde, wird zur Trennung einer Aluminatlauge, die 30 g All   iger   NaOH enthält, eingesetzt. Dabei wird die Aluminatlauge auf der einen Seite der Membran vorgelegt, während sich auf der andern Seite destilliertes Wasser befindet. Die Trennung wird bei   200C   mit einer 0, 3 mm starken Membran durchgeführt.

   Es wurden Bestimmungen über die in verschiedenen Zeitabständen durch die Membran hindurchgetretenen Alkalilaugemengen durchgeführt und folgende Ergebnisse erhalten : 
Nach 2 Stunden : 255 g NaOH und 0 g Al pro m der Membran
Nach 4 Stunden : 509 g NaOH und 0 g Al pro   m   der Membran
Nach 6 Stunden : 701 g NaOH und 0 g Al pro m2 der Membran 
 EMI2.1 
 

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   Beispiel 2 : Eine Ionenaustauschermembran, die durch Copolymerisation von 50 Mol Styrol, 40 Mol   Vinylphenylsulfonsäure.   10 Mol Acrylsäure und 8 Mol-% Divinylbenzol hergestellt wurde, wird zur Trennung einer   Aluminatlauge,   die 30 g   Alll     iger   NaOH enthält, eingesetzt. Die Trennung erfolgt bei   200C   mit einer 0,3 mm dicken Membran. Dabei wird wie im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet.

   Es wurden folgende Ergebnisse erzielt :
Nach 2 Stunden : 765 g NaOH und 0 g Al pro m der Membran
Nach 4 Stunden : 1223 g NaOH und 11 g Al pro m2 der Membran
Nach 6 Stunden : 1987 g NaOH und 20,6 g Al pro m2 der Membran
Nach 24 Stunden : 7480 g NaOH und 82, 6 g Al pro m2 der Membran 
Beispiel 3 : Eine Ionenaustauschermembran, die durch Copolymerisation von 50 Mol Styrol, 40 Mol 4-Vinylphenylsulfonsäure, 10 Mol Acrylsäure und 3   Mol-%   Divinylbenzol hergestellt wurde, wird zur Trennung einer Aluminatlauge, die 30 g   Al/l     12'iger NaOH enthält,   eingesetzt.

   Beim Arbeiten wie im Beispiel 1 beschrieben wurden folgende Ergebnisse erzielt :
Nach 2 Stunden : 1560 g NaOH und 68,8 g Al pro m2 der Membran 
 EMI3.1 
 
Beispiel   4 :   Eine Ionenaustauschermembran, die durch Copolymerisation von 50 Mol Styrol, 40 Mol 4-Vinylphenylsulfonsäure, 10 Mol Acrylsäure und 3   Mol-%   Divinylbenzol hergestellt wurde, wird zur Trennung einer Zinkatlauge, die 10 g Zn/l 12%iger NaOH enthält. eingesetzt. Dabei wird die Zinkatlauge auf der einen Seite der Membran vorgelegt, während sich auf der andern Seite destilliertes Wasser befindet. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt : 
 EMI3.2 
 :PATENTANSPRÜCHE : l.

   Verfahren zur Abscheidung von Metallhydroxyden aus alkalischen komplexen Metallhydroxydlösungen durch Osmose, dadurch gekennzeichnet, dass man den Alkalibestandteil mittels Ionenaustauschermembranen auf Basis von Polystyrolcopolymerisaten aus der Lösung abtrennt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als Membran ein Copolymerisat aus Styrol, Divinylbenzol, 4-Vinylphenylsulfonsäure und gegebenenfalls Acrylsäure verwendet wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Membran ein Copolymerisat aus 50 Mol Styrol, 40 Mol 4 -Vinylphenylsulfonsäure. 10 Mol Acrylsäure und 3-15 Mol-% Divinylbenzol verwendet wird.