Verfahren zur Herstellung eines Perborates. Die Erfindung bezieht sich auf die Her stellung von Natriumperborat aus Borax.
Es ist bekannt, dass man Natriumperborat
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Na2B407. <SEP> 10H20 <SEP> <B>+</B> <SEP> 4Na202 <SEP> <B>+ <SEP> 3C02 <SEP> + <SEP> 6H20 <SEP> ></B> <SEP> 4[NaB03.4H20]+SNa2C09 herstellen kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass erhebliche Mengen<B>(6</B> Hol) von Natrium in verhältnismässig wertloses Natriumearbonat übergeführt werden, während
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Na2B407. <SEP> 10H20 <SEP> <B>+</B> <SEP> 2NaOH <SEP> <B>-></B> <SEP> 2Na2B2044H20 <SEP> <B>+</B> <SEP> 3H20
<tb> 2Na2B20 & . <SEP> 4H20 <SEP> <B>+</B> <SEP> 4H202-4H20 <SEP> <B>></B> <SEP> 4NaB0s.4H20 herzustellen, welches Verfahren den Nachteil der Verwendung verhältnismässig teurer Oxy dationsmittel bietet.
Nach vorliegender Erfindung gelingt die Herstellung von Perborat, wie Versuche er gaben, bei praktisch vollständigen Sauerstoff ausbeuten und nur sehr geringen Boraxver- lusten unter Erzielung sehr reiner Produkte aus Borax, Natriumsuperoxyd und Kohlen säure im Sinne der folgenden Gleichung gleichzeitig Verluste an wertvollem Borax entstehen.
Es ist weiterhin bekannt, Natriumperborat aus Borax, Natriumhydroxyd und Wasser stoffsuperoxyd im Sinne der Gleichung dadurch, dass zur Oxydation des Borax Na- triumsuperoxyd und Wasserstoffsuperoxyd an gewendet werden, und zwar derart, dass der angewendete Borax zunächst mit Hilfe von Natriumsuperoxyd einer teilweisen Oxydation unterworfen wird, -wobei gleichzeitig das für die Perboratbildung erforderliche Natrium in den Prozess eingeführt wird,
darauf die wei- tere Oxydation mit Hilfe von Wasserstoff superoxyd erfolgt.
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Na2B407 <SEP> <B>- <SEP> 10</B> <SEP> H20 <SEP> <B>+</B> <SEP> Na202 <SEP> <B>+ <SEP> 3</B> <SEP> H202 <SEP> <B>1- <SEP> 3</B> <SEP> H20 <SEP> <B>-#-</B> <SEP> 4 <SEP> (NaB0,9 <SEP> <B>.</B> <SEP> 4 <SEP> H20) unter Bedingungen durchzuführen, bei wel chen die Bildung störender, die Lauge und das gebildete Perborat verunreinigender Ne benprodukte vermieden wird, was wieder den Vorteil bietet, dass die Mutterlauge immer
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A. <SEP> Na#.B407 <SEP> <B>.</B> <SEP> 10H20 <SEP> <B>-]-</B> <SEP> Na90-. <SEP> <B>-#-</B> <SEP> 3/2(Na2B20,i.4H20) <SEP> <B>+</B> <SEP> NaB03.41L0
<tb> B <SEP> <B>.
<SEP> 3./2</B> <SEP> (Na2B204 <SEP> .4H20) <SEP> <B>+ <SEP> 3H202 <SEP> + <SEP> 3H20 <SEP> ></B> <SEP> B(NaB03.4H20). ln Ausübung der Erfindung verfährt man zum Beispiel derart, dass man zunächst Na- triumsuperoxyd bei mässiger Temperatur auf die Boraxlösung einwirken lässt, vorzugsweise derart, dass auf<B>1</B> Mol Borax etwa<B>1</B> Mol Natriumsuperoxyd zur Anwendung gelangt.
Hierauf wird Wasserstoffsuperoxyd (und zwar vorzugsweise<B>3</B> Mol) zugegeben und nach Vollendung der Perboratbildung das erzeugte Perborat durch Abkühlen zur Kristallisation gebracht, worauf die Mutterlauge zum An satz einer neuen Boraxlösung Verwendung finden kann. Bei dieser Arbeitsweise erhält man das Perborat in Form von gut ausge bildeten, nicht zusammengebackenen Kristal len, welche frei sind von Verunreinigungen, wie Metaborat, Natriumearbonat, Kochsalz und dergleichen.
Bei Durchführung des Pro zesses unter Bedingungen, bei welchen die Mutterlauge ohne irgendwelche Reinigung zu <B>10</B> aufeinanderfolgenden Ansätzen benutzt wurde, wurden ausgezeichnete Sauerstoffaus beuten (im Durchschnitt<B>95-96</B> '/o) und eine praktisch<B>100</B> 0/'oige Boraxumsetzung erzielt, welcher Erfolg sich dadurch erklärt, dass die in Lösung bleibenden Anteile von Borax oder daraus gebildeten Produkten, wie Metaborgt und Perborat, wieder beim nächsten Ansatz nutzbar gemacht werden.
Für den Erfolg des Verfahrens ist auch die richtige Regelung der Temperatur wesent lich. Im allgemeinen empfiehlt es sich, in der ersten Stufe des Verfahrens so zu arbei. ten, dass die bei Zugabe des Natriumperoxyds Hierdurch ist es möglich, den Prozess im Sinne der folgenden Gesamtgleichung wieder zu frischen Ansätzen Verwendung finden kann, also im Kreislauf nutzbar ge macht werden kann.
Der Reaktionsverlauf nach der obigen Gesamtgleichung erfolgt dabei vermutlich in den folgenden Stufen: steigende Temperatur bis zur Umsetzung des Borax in Metaborat zwischen etwa 12 und 20<B>" C,</B> vorzugsweise bei etwa<B>15 0 Q</B> ge- ]halten wird. Ein Übersteigen von 20 11 <B>C</B> bedingt Sauerstoffverluste, während das Ar beiten bei zu niedrigen, z. B. erheblich unter <B>15 " 0</B> liegenden Temperaturen der Umsetzung des Boraxes zu Metaborat entgegenwirkt. Vor der Zugabe des Wasserstoffsuperoxyds wird die Lösung zweckmässig auf Tempera turen von<B>8-12 0</B> C eingestellt und die zweite Stufe des Verfahrens, z.
B. bei mittleren Temperaturen von zum Beispiel<B>10 ' 0</B> durch geführt. Hält man die Temperatur hierbei erheblich unter<B>100</B> C, so wird die Reaktion zunächst verzögert. Kommt sie aber in Gang, so verläuft sie unter Schäumen und Sauer stoffverlusten züi schnell. Arbeitet man ill' der zweiten Stufe bei Temperaturen, welche erheblich oberhalb<B>10 0</B> C liegen, so werden weniger schöne Perboratkristalle erhalten. <I>Beispiel:</I> 646<B>kg</B> Borax werden mit<B>1800 kg</B> Wasser bei Temperaturen unterhalb<B>15 0</B> C unter Umrühren gemischt.
Hierzu werden 133 <B>kg</B> Natriumsuperoxyd innerhalb<B>10</B> Minuten unter Fortführung des Rührvorganges zugegeben. Man lässt die Temperatur der Lösung auf etwa<B>15 0 C</B> steigen und hält sie alsdann etwa<B>30</B> Minuten zwischen<B>10</B> und<B>15<I>0 C.</I></B> Während dieser Zeit findet Umsetzung des Boraxes in Metaborat und teilweise Oxyda tion zu Perborat statt.
In die Metaboratlauge #verden bei einer Temperatur von etwa<B>10</B> 10 <B>630 kg</B> Wasserstoffsuperoxyd<B>(27,6</B> O/o) ein gebracht, zweckmässig derart, dass man die Gesamtmenge innerhalb<B>90</B> Minuten allmäh lich zufliessen lässt. Hierbei hält man die Temperatur durch Kühlung auf etwa<B>10 0 C.</B> Hierauf wird eine Stunde lang gerührt, wo bei man die Lauge zwecks möglichst voll ständiger Kristallisation des Perborats bis auf<B>0 0 0</B> abkühlt.
Die Kristalle, welche zum Beispiel durch Zentrifugieren von der Lauge getrennt werden können, sind so rein, dass sie ohne Waschprozess weiter verarbeitet werden können. Durch Trocknen bei mässigen Temperaturen, z. B. bei 36-40<B>0 Q</B> erhält man das Perborat in Form von nicht zu sammengebackenen, nicht hygroskopischer Kristalle. Die Mutterlauge, welche nach<B>Ab-</B> trennung der Kristalle Temperaturen von zum Beispiel<B>0-5 0 C</B> aufweist, wird für einen neuen Ansatz einer Boraxlösung ver wendet.
Nach<B>10</B> Ansätzen unter Bewegung der Lauge im Kreislauf war dieselbe immer noch so rein, dass das gebildete Perborat nicht verunreinigt wurde.<B>10</B> Ansätze, bei welchen insgesamt 6460<B>kg</B> Borax,<B>10330 kg</B> Natriumperoxyd und<B>6295 kg</B> Wasserstoff superoxyd angewendet wurden, ergaben <B>10381 kg</B> trockenes Perborat mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehaltvon <B>9,91</B> Ollo entsprechend einer Sauerstoffausbeute von 95,
2 % und einer Ausbeute von 99,7 % der Theorie des angewendeten Borax.