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Verfahren zur Herstellung von Alkalihyposulfiten, insbesondere von
Natriumhyposulfit Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Alkalihyposulfiten, insbesondere von Natriumhyposulfit (Na2S20,) nach dem Amalgamierungsverfahren.
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Es ist bekannt, Natriumhyposulfit durch Reaktion von Natriumamalgam
mit Natriumbisulfit nach der folgenden Reaktion herzustellen 4 NaHSO, r- 2 Na =
Na,S20, -I- 2 Na2S03 -@- 2 H., 0.
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Bisher wurde bei dieser Herstellungsweise das Bisulfit in wäßriger
Lösung verwendet.
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Dieses Verfahren arbeitet aber insbesondere deshalb nicht voll zufriedenstellend,
weil das Hyposulfit im wäßrigen Medium nicht stabil ist und deshalb niemals ein
quantitatives Ausbringen erzielt werden kann.
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Das demgegenüber verbesserte Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht
es, ein praktisch quantitatives Ausbringen zu erzielen und hierbei Sekundärreaktionen
zu vermeiden. Es besteht im wesentlichen darin, daß das Alkalibisulfit in Form einer
wäßrig-alkoholischen Lösung verwendet wird. Besonders vorteilhaft ist es, diese
Lösung unter Verwendung von Methyl- und Äthylalkoholen herzustellen.
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Die Erfindung ist auf alle Verfahren zur Herstellung von Alkalihyposulfiten
anwendbar, bei welchen ein Amalgam aus Alkalimetall mit einer Bisulfitlösung in
Reaktion gebracht wird, der gegebenenfalls andere Salze zugesetzt werden können.
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Es wurde gefunden, daß im Falle der Verwendung des wäßrig-alkoholischen
Mediums gemäß der Erfindung ein optimaler Alkoholgehalt existiert, bei dem sich
ein praktisch quantitatives Ausbringen ergibt. Dieser optimale Alkoholgehalt liegt
zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent.
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Im Falle geringerer Alkoholgehalte sinkt das Ausbringen ab, weil der
Alkohol dann nicht die Rolle des Stabilisierungsmittels für das Hyposulfit spielt
und sich dieses deshalb teilweise zersetzt.
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Auch bei höheren Alkoholgehalten sinkt das Ausbringen ab, weil dann
sekundäre Reaktionen auftreten und die Löslichkeitsgleichgewichte in der Flüssigkeit
erheblich andere sind als die, die im Falle des wäßrigen :Mediums vorhanden sind.
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Es ist vorteilhaft, der wäßrig-alkoholischen Lösung des Bisulfits
Stoffe zuzusetzen, die die Löslichkeit des Hyposulfits verringern. Hierdurch wird
das Ausbringen noch weiter verbessert.
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Außer den bereits beschriebenen Vorteilen hinsichtlich des Ausbringens
ergibt das Arbeiten im wäßrig-alkoholischen Medium innerhalb der oben angegebenen
Konzentrationsgrenzen noch eine Reihe von weiteren Vorteilen, deren wesentlichste
nachstehend aufgezählt werden.
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1. Die Stabilität des Hyposulfits wird verbessert, und es wird möglich,
bei höherer Temperatur zu arbeiten, was zu Ersparnissen bei der Ausgestaltung der
Kühlvorrichtungen führt.
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2. Die in diesem Medium gebildeten Kristalle sind härter und besser
ausgebildet und deshalb' leichter filtrierbar, als die beim Arbeiten im wäßrigen
Medium erhaltenen. Es ergeben sich deshalb auch bei den weiteren Arbeitsvorgängen
der Entwässerung und Trocknung bessere Ausbringen.
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3. Im wäßrig-alkoholischen Medium emulgiert das Quecksilber schwerer
als im wäßrigen Medium und wird insbesondere schwieriger auf der Oberfläche der
Kristalle absorbiert. Deshalb wird durch die Kristalle weniger Quecksilber mitgenommen,
und somit fällt ein reineres Hyposulfit an. Es hat sich gezeigt, daß sogar erreicht
werden kann, daß jede Mitnahme von Quecksilber verhindert wird, während beim Arbeiten
im wäßrigen Medium unter den gleichen Bedingungen das Endprodukt mehrere Prozente
an Quecksilber enthalten kann.
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4. Die Zersetzung des Natriumamalgams erfolgt im wäßrig-alkoholischen
Medium wesentlich schneller als im wäßrigen Medium. Aus diesem Grunde wird die Leistung
einer und derselben Art von Zelle bei gleicher reaktiver Oberfläche des Amalgams
und der gleichen Menge an eingesetztem Quecksilber erheblich vergrößert. So werden
im
wäßrigen Medium nur 60 bis 70 °/, des. Natriums aus dem Amalgam extrahiert, im wäBrig-alkohölischen
Medium dagegen 90 bis 950/, Natrium. Dies ergibt ,eine wesentlich größere
Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sowohl -vom Gesichtspunkt -des Materialverbrauchs
als auch des notwendigen eingesetzten Quecksilbers-: 5. Ferner ist es wegen der
großen Reaktivität des Amalgams im wäßrig-alkoholischen Medium möglich, mit einer
einfachen Apparatur zu arbeiten. Zum Beispiel kann das Quecksilber langsam und kontinuierlich
über den ebenen Boden der Reaktionszelle fließen, und es ist nicht. notwendig, komplizierte
Vorrichtungen zu verwenden, wie sie mit dem Ziele der Vergrößerung der wirksamen
Oberfläche des Amalgams, ohne gleichzeitig das Quecksilber zu emulgieren, bereits
vorgeschlagen worden sind. . .
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Nachstehend werden die Ergebnisse -einer Reihe von Versuchen gegenübergestellt,
die unter Verwendung von Methylalkohol durchgeführt wurden, um zu zeigen, wie groß
der Einfluß der Alkoholkonzentration des wäßrigalkoholischen Mediums auf die Ergebnisse
sein kann.
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Für diese Versuche wurde eine Lösung verwendet, die enthielt
| Natriumbisulfit ........ ... .... ....... ... 80 g/1 |
| Natriumsulfit ........................... 9 g/1 |
| Prozentgehalt. |
| der Lösung an Ausbringen |
| Methylalkohol |
| Versuch Nr. 1 . . . . . . . . 0 850/" |
| Versuch Nr. 2 . . . . . . . . 20 990/' |
| Versuch Nr. 3 . . . . . . . . 30 940/0 |
| Versuch Nr. 4 . . . . . . . . 40 780/' |
| Versuch Nr. 5 . . . . . . . . 60 510/0 |
Die vorstehend für das Ausbringen angegebenen Prozentzahlen stellen den Anteil der
Ausgangsstoffe
(SO, oder Na) dar, der im Verhältnis zu der Gesamtmenge an
verbrauchten Ausgangsstoffen in Hyprosulfit übergeführt wird.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel für die praktische Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung gegeben.
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Die Arbeitszelle enthielt während des Betriebes eine Lösung der folgenden
Zusammensetzung:
| Natriumbisulfit .... . . ... ... . . . . . . . 60 bis 80 g/1 |
| neutrales Natriumsulfit . . ... . . . . 10 bis 20 g/1 |
| Natriumchlorid ................... 100 g/1 |
| Methylalkohol ...... ........ ...... 300 g/1 |
Es wurde eine Temperatur von 25 bis 30° aufrechterhalten. Unter diesen Bedingungen
betrug die Löslichkeit des Hyposulfits nicht mehr als 6 bis 8 g/1. In diese Lösung
wurden stündlich 30001 Natriumamalgam mit einem Na-Gehalt von 0,020
% eingebracht.
Beim Verlassen der Zelle war das Amalgam fast frei von Natrium. Sein Natriumgehalt
betrug nicht mehr als 0,002 °/o. Das Ausbringen lag -in . der Größenordnung von
96 bis 100 °0, bezogen auf das verbrauchte Natrium.
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Wenn das gleiche Herstellungsverfahren unter analogen Bedingungen,
jedoch in Abwesenheit von Methylalkohol durchgeführt wird, so betrug das Ausbringen
nur 900/" und es war mehr Natrium, nämlich noch 0,0060/" in dem die Zelle
verlassenden Amalgam enthalten.
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Der Zusatz von Alkohol zur umgesetzten Reaktionslösung zwecks Verringerung
der Löslichkeit des Hyposulfits ist bereits bekannt. Doch war hieraus nicht zu entnehmen,
daß sich die eingangs genannten Vorteile ergeben, wenn man das Alkalibisulfit in
Form einer wäßrig-alkoholischen Lösung verwendet. Im Patent 900 336 ist ferner bereits
vorgeschlagen, der Reaktionslösung zur besseren Ausscheidung des Hyposulfits Alkohol
zuzusetzen, der gegebenenfalls mit der Lösung im Kreislauf geführt wird. In diesem
Falle ist die Anwendung einer w äßrig-alkoholischen Reaktionslösung an die Durchführung
der Reaktion bei einem prr-Wert von etwa 4,5 bis etwa 6,5 unter Anwendung solcher
Bedingungen gebunden, daß die Strömungsgeschwindigkeit der wäßrigen Lösung erheblich
größer ist als die des Amalgams. Diese Anwendung einer wäßrig-alkoholischen Reaktionslösung
ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.