DE1020325B

DE1020325B - Process for obtaining pure tartar from its dilute aqueous solutions

Info

Publication number: DE1020325B
Application number: DE1954P0011775
Authority: DE
Inventors: Thomas Victor Arden
Original assignee: PERMUTIT AG
Current assignee: PERMUTIT AG
Priority date: 1953-04-16
Filing date: 1954-04-15
Publication date: 1957-12-05

Description

Verfahren zur Gewinnung von reinem Weinstein aus seinen verdünnten wäßrigen Lösungen Bei der Weinherstellung fallen als Nebenprodukte verdünnte Lösungen von Weinstein (Kaliumbitartrat) an.Process for obtaining pure tartar from its diluted aqueous solutions In winemaking, dilute solutions fall as by-products von Weinstein (potassium bitartrate) on.

Aus diesen können dieTartrationen nach einem bekannten Verfahren dadurch in Form von Kaliumbitartrat gewonnen werden, daß sie an einen Anionenaustauscher gebunden und ein Teil des Anionenaustauschers mit verdünnten Säuren, wie z. B. verdünnter Schwefelsäure, unter Gewinnung von freier Weinsäure, und ein anderer mit verdünnter Kalilauge, unter Gewinnung von Kaliumtartrat, behandelt und beide Abläufe miteinander unter Bildung von Kaliumbitartrat vereinigt werden. Das auf diesem Wege erhaltene Kaliumbitartrat ist durch Kaliumsulfat verunreinigt, da zur Regeneration des Anionenaustauschers ein gewisser Chemikalienüberschuß erforderlich ist.From these, the tartrations can thereby be made according to a known method can be obtained in the form of potassium bitartrate that they can be transferred to an anion exchanger bound and part of the anion exchanger with dilute acids, such as. B. more dilute Sulfuric acid, with the production of free tartaric acid, and another with dilute one Potash, with the production of potassium tartrate, treated and both processes with each other be combined to form potassium bitartrate. The one obtained in this way Potassium bitartrate is contaminated with potassium sulphate as it is used to regenerate the anion exchanger a certain excess of chemicals is required.

In ähnlicher Weise kann das Kalium aus derartigen Lösungen entfernt werden, wenn man sie durch einen Kationenaustauscher in der Wasserstofform leitet. In diesem Falle besteht die während der Regeneration abfließende Lösung aus einer Mischung von Kallumsulfat und überschüssiger Schwefelsäure. Similarly, the potassium can be removed from such solutions when they are passed through a cation exchanger in the hydrogen form. In this case, the solution flowing off during the regeneration consists of one Mixture of potassium sulphate and excess sulfuric acid.

Weinstein kann also in der Form seiner zwei Bestandteile aus verdünnten Lösungen entfernt werden, ist aber in jedem Falle durch überschüssiges Regeneriermittel verunreinigt, und es gibt bisher kein einfaches Verfahren, ihn in reiner Form wiederzugewinnen. Weinstein can therefore be diluted in the form of its two components Solutions are removed, but is in any case due to excess regenerant contaminated, and there has not yet been a simple method of recovering it in its pure form.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Kaliumionen von einem Kationen- und die Tartrationen von einem Anionenaustauscher aufgenommen, indem die Weinsteinlösung durch die Austausch er geleitet wird, und bei der Regenerierung der Austauscher durch Behandlung mit einer Säure bzw. einer Lauge wieder aus diesen entfernt. Die von beiden Austauschern abfließenden Regenerierlösungen werden in getrennten Zellen, die aus je zwei oder mehr durch Ionenaustauschdiaphragmen voneinander getrennten Kammern bestehen, elektrolysiert, wobei sich im Anodenraum der einen Zelle aus der von dem Anionenaustauscher abfließenden Lösung praktisch reine Weinsäure und im Kathodenraum der anderen Zelle aus der von dem Kationenaustauscher abfließenden Lösung praktisch reines Kaliumhydroxyd bildet. Reiner Weinstein wird nun durch Umsetzung der gebildeten reinen Weinsäure mit der reinen Kalilauge gewonnen. According to the present invention, the potassium ions are from a Cation and the tartrations absorbed by an anion exchanger by the Tartar solution through the exchange it is passed, and in the regeneration the exchanger can be recovered from these by treatment with an acid or a base removed. The regeneration solutions flowing off from both exchangers are in separate cells made up of two or more by ion exchange diaphragms from each other separate chambers exist, electrolyzed, with one in the anode compartment Cell from the solution flowing off the anion exchanger, practically pure tartaric acid and in the cathode compartment of the other cell from the one flowing off from the cation exchanger Solution forms practically pure potassium hydroxide. Pure Weinstein is now being implemented the pure tartaric acid formed with the pure potassium hydroxide solution.

Kationen- und Anionenaustauscher können für die Aufbereitung der Lösungen sowohl getrennt als auch in Mischung verwendet werden, Vorzugsweise werden sie jedoch gemischt, da auf diese Weise eine praktisch vollständige Entfernung des Weinsteins erreicht wird. Cation and anion exchangers can be used for processing the Solutions can be used both separately and in mixture, preferably however, they are mixed, since in this way a practically complete removal of the Weinstein is achieved.

Natürlich müssen die Austauscher vor der Regeneration in bekannter Weise wieder voneinander getrennt werden.Of course, the exchanger must be known before regeneration Way to be separated from each other again.

Beide von den Austauschern abfließenden Regenerierlösungen enthalten Salze, und zwar besteht der Abfluß vom Anionenaustauscher aus einer Tartratlösung, die überschüssige Regenerierlauge enthält, während der Ab- fluß vom Kationenaustauscher aus einer Lösung eines Kaliumsalzes, die überschüssige Regeneriersäure enthält, besteht; durch die Elektrolyse der erstgenannten Lösung wird nicht nur Weinsäure, sondern auch die für die Regeneration benötigte Lauge erzeugt, während bei der Elektrolyse der zweiten Lösung sowohl die für die Regeneration erforderliche Säure als auch Kaliumhydroxyd entsteht. Diese Elektrolysenprodukte können kontinuierlich oder intermittierend zu erneuten Regenerationen zu den Ionenaustauschern zurückgeleitet werden. Contain both regeneration solutions draining off the exchangers Salts, namely the drain from the anion exchanger consists of a tartrate solution, contains the excess regeneration liquor, while the flow from the cation exchanger from a solution of a potassium salt that contains excess regenerating acid, consists; the electrolysis of the first solution not only produces tartaric acid, but also the caustic solution required for regeneration is generated during electrolysis the second solution both the acid required for the regeneration and Potassium hydroxide is formed. These electrolysis products can be continuous or intermittent be returned to the ion exchangers for renewed regenerations.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient die schematische Zeichnung. For a more detailed explanation of the method according to the invention is used schematic drawing.

Fig. 1 zeigt die Behandlung der aus den beiden Ionenaustauscherschichten abfließenden Regenerierlösungen, wobei die Ionenaustauscher während der Aufbereitung der Weinsteinlösung miteinander gemischt waren, während Fig. 2 die entsprechende Behandlung der Regenerierlösung in 3-Kammer-Zellen wiedergibt für den Fall, daß die Ionenaustauscher nicht gemischt, sondern in zwei getrennten Filtern hintereinandergeschaltet verwendet wurden. Fig. 1 shows the treatment of the two ion exchange layers draining regeneration solutions, with the ion exchanger during processing the tartar solution were mixed together, while Fig. 2 shows the corresponding Treatment of the regeneration solution in 3-chamber cells reproduces in the event that the ion exchangers are not mixed, but rather connected in series in two separate filters were used.

In Fig. 1 stellt die obere Schicht, 3, einen Anionenaustauscher und die untere Schicht, 4, einen Kationenaustauscher dar. In Fig. 1 represents the upper layer, 3, an anion exchanger and the lower layer, 4, is a cation exchanger.

Durch den Anionenaustauscher 3 wird eine Natriumhydroxydlösung geleitet; der Abfluß enthält Natriumtartrat und etwas Natriumhydroxyd. Diese Lösung wird im Kathodenraum 6 einer durch ein Anionenaustauscher-Diaphragma 8 unterteilten Zelle behandelt, deren Anodenraum 7 mit Wasser gefüllt ist. Die Tartrationen (als 7 bezeichnet) wandern durch das Diaphragma, so daß im Anodenraum 7 freie Weinsäure entsteht. A sodium hydroxide solution is passed through the anion exchanger 3; the drain contains sodium tartrate and some sodium hydroxide. This solution is in the Cathode compartment 6 of a cell divided by an anion exchanger diaphragm 8 treated, their anode compartment 7 is filled with water. The tartrations (designated as 7) migrate through the diaphragm, so that in the anode compartment 7 free tartaric acid arises.

Um die Konzentration dieser Säure gegenüber der Natriumtartratkonzentration der in der Zelle behandelten Regenerierflüssigheit zu erhöhen, kann man mehrere Ansätze der Flüssigkeit elektrolysieren, ohne die Lösung im Anodenraum auszuwechseln. Wird die Flüssigkeit kontinuierlich durch die Zelle geleitet, kann diese Konzentrierung entweder dadurch erreicht werden, daß man das Wasser mit niedrigerer Geschwindigkeit durch den Anodenraum leitet als die Lösung durch dem Kathodenraum, oder indem man die Anodenflüssigkeit nicht auswechselt. Im Kathodenraum 6 bildet sich Natriumhydroxyd. About the concentration of this acid versus the sodium tartrate concentration There are several ways to increase the amount of regenerating liquid treated in the cell Electrolyze batches of the liquid without changing the solution in the anode compartment. If the liquid is continuously passed through the cell, this concentration can occur either can be achieved by running the water at a lower speed through the anode compartment as the solution passes through the cathode compartment, or by one does not change the anolyte. Sodium hydroxide forms in the cathode space 6.

Durch den Kationenaustauscher 4 wird verdünnte Schwefelsäure geleitet; die abfließende Lösung enthält Kaliumsulfat und etwas Schwefelsäure. Diese Lösung wird im Anodenraum 11 einer durch ein Kationenaustauscher-Diaphragma 12 unterteilten Zelle behandelt deren Kathodenraum 10 mit Wasser gefüllt ist. Hierbei bildet sich im Kathodenraum Kaliumhydroxyd und im Anodenraum Schwefelsäure. Dilute sulfuric acid is passed through the cation exchanger 4; the draining solution contains potassium sulfate and a little sulfuric acid. This solution is divided by a cation exchanger diaphragm 12 in the anode compartment 11 Treated cell whose cathode compartment 10 is filled with water. This forms potassium hydroxide in the cathode compartment and sulfuric acid in the anode compartment.

Bei Verwendung einer Zelle mit einem Anionenaustauscher-Diaphragma wird im Anodenraum ein reines Produkt erzielt, im Kathodenraum dagegen ein verunreinigtes, während es bei Verwendung einer Zelle mit einem Kafionenaustauscher-Diaphragma umgekehrt ist. When using a cell with an anion exchange diaphragm a pure product is obtained in the anode compartment, whereas a contaminated product is obtained in the cathode compartment while the reverse is true when using a cell with a kafion exchanger diaphragm is.

Dementsprechend ist es vorteilhaft, eine Anionenaustauscher-Diaphragmazelle zur Gewinnung von Weinsäure und eine Kationenaustauscher-Diaphragmazelle zur Gewinnung von Kaliumhydroxyd zu benutzen.Accordingly, it is advantageous to use an anion exchange diaphragm cell for the production of tartaric acid and a cation exchange diaphragm cell for the production of potassium hydroxide to use.

Die an der Kathode stattfindenden Reaktionen können durch nachstehende Gleichungen wiedergegeben werden: wobei M+ ein Metallion darstellt. Die Umsetzungen an der Anode sind folgende: wobei A- ein Säureion bedeutet. Es wird also immer an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff frei.The reactions taking place at the cathode can be represented by the following equations: where M + represents a metal ion. The implementations at the anode are as follows: where A- is an acid ion. This means that hydrogen is always released at the cathode and oxygen at the anode.

Die erhaltenen reinen Lösungen von Kaliumhydroxyd und Weinsäure werden miteinander gemischt, wobei reiner Weinstein ausfällt. The pure solutions of potassium hydroxide and tartaric acid obtained will be mixed together, whereby pure tartar precipitates.

Die Elektrolyse kann auch, wie bereits erwähnt, in 3-Kammer-Zellen durchgeführt werden, wobei sich ein Kationenaustauscher-Diaphragma an der Kathodenseite und ein Anionenaustauscher-Diaphragma an der Anodenseite befindet. As already mentioned, electrolysis can also take place in 3-chamber cells be carried out, with a cation exchanger diaphragm on the cathode side and an anion exchange diaphragm is located on the anode side.

In Fig. 2 wird ein Anionenaustauscher 23 und ein Kationenaustauscher 24 getrennt regeneriert. Hierbei werden die Regenerierlösungen, wie in der Zeichnung dargestellt, durch die Austauscher geleitet und die abfließenden Lösungen in dieMittelkammern der beiden 3-Kammer-Zellen 25 und 26 geführt, während die übrigen Kammern mit Wasser gefüllt sind. Die Kammern sind voneinander durch Kationenaustauscher-Diaphragmen 27 und Anionenaustauscher-Diaphragmen 28 getrennt. In Fig. 2 there is an anion exchanger 23 and a cation exchanger 24 regenerated separately. Here, the regeneration solutions, as in the drawing shown, passed through the exchanger and the draining solutions into the middle chambers of the two 3-chamber cells 25 and 26, while the other chambers with water are filled. The chambers are separated from one another by cation exchange diaphragms 27 and anion exchanger diaphragms 28 separately.

Im Anodenraum der Zelle 25 bildet sich Weinsäure während im Kathodenraum 26 Kaliumhydroxyd entsteht. Auch dieses Verfahren kann - wie oben unter Hin- weis auf Fig. 1 beshrieben - kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden. Tartaric acid forms in the anode compartment of the cell 25 while in the cathode compartment 26 Potassium hydroxide is formed. This procedure can also - as above under know beshrieben on Fig. 1 - be carried out continuously or intermittently.

Beispiel Eine Weinsteinlösung, die 0,30 0 Kaliumbitartrat enthielt, wurde durch ein Mischbettfilter geleitet, das 11 eines sulfonierten Polystyrol-Kationenaustauschers in der H-Form und 2 1 eines stark basischen Anionenaustauschers mit quaternären Ammoniumgruppen in der OH-Form enthielt. Nach einem Gesamtdurchsatz von 28 1 war das Filter erschöpft, und die beiden Austauscher wurden durch Rückspülung getrennt. Example A tartar solution containing 0.30 0 potassium bitartrate, was passed through a mixed bed filter, the 11 of a sulfonated polystyrene cation exchanger in the H form and 2 1 of a strongly basic anion exchanger with quaternary Contained ammonium groups in the OH form. After a total throughput of 28 1 was the filter was exhausted and the two exchangers were separated by backwashing.

Durch die Anionellaustauscherschicht wurden 2 1 50 0ige Natronlauge und anschließend Wasser geleitet. 2 1,50% sodium hydroxide solution was passed through the anion exchange layer and then passed water.

Insgesamt wurden 4 1 Regenerationsablauf gesammelt, die 86 g Dinatriumtartrat und 57 g überschüssiges Natriumhydroxvd enthielten. Diese Lösung wurde in die Mittelkammer einer aus Anionen- und Kationenaustauschmembranen gebildeten 3-Kammer-Zelle mit einer Kathode aus nichtrostendem Stahl und einer Graphitanode eingefüllt und bei einer Stromdichte von 45mA/cm2 so lange elektrolysiert, bis die Mittelkammer nur noch 1,3 g Dinatriumtartrat enthielt.A total of 4 l regeneration processes were collected, the 86 g of disodium tartrate and contained 57 g of excess sodium hydroxide. This solution was in the middle chamber a 3-chamber cell formed from anion and cation exchange membranes a cathode made of stainless steel and a graphite anode and filled with a current density of 45mA / cm2 until the middle chamber only still contained 1.3 g disodium tartrate.

In der Kathodenkammer hatten sich 96 g Na O H in Form einer 5,70!0eigen Lösung gebildet, die zur Weiterverwendung auf 50i, verdünnt wurde. Die Anodenkammer enthielt 59,5 g Weinsäure als 7,3°lOige Lösung. In the cathode chamber, 96 g of Na O H were present in the form of 5.70% Solution formed which was diluted to 50i for further use. The anode chamber contained 59.5 g of tartaric acid as a 7.3 ° solution.

Die Kationenaustauscherschicht wurde mit 2180/,iger Schwefelsäure und anschließend mit Wasser behandelt. The cation exchange layer was treated with 2180% sulfuric acid and then treated with water.

Der Ablauf von insgesamt 4 1 enthielt 71 g Kahumbisulfat und 101 g Schwefelsäure. Diese Lösung wurde ebenfalls in einer 3-Kammer-Zelle elektrolysiert, wobei in der Anodenkammer 153 g Schwefelsäure als 9,4°lOige Lösung und in der Kathodenkammer 28,5 g Kaliumhydroxyd als 7,90/,ige Lösung gewonnen wurden.The total runoff of 4 liters contained 71 g of potassium bisulfate and 101 g Sulfuric acid. This solution was also electrolyzed in a 3-chamber cell, 153 g of sulfuric acid in the anode chamber as a 9.4 ° solution and in the cathode chamber 28.5 g of potassium hydroxide were obtained as a 7.90% solution.

Die Kaliumhydroxydlösung wurde mit der Weinsäurelösung vermischt, wobei sich 81 g reines Kaliumbitartrat abschieden. Das Filtrat wurde zusammen mit den Lösungen der Mittelkammern der beiden Zellen einer weiteren Menge noch zu behandelnder Weinsteinlösung beigemischt. The potassium hydroxide solution was mixed with the tartaric acid solution, whereby 81 g of pure potassium bitartrate separated. The filtrate was together with the solutions of the central chambers of the two cells of a further quantity still to be treated Tartar solution added.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird reiner Weinstein praktisch ohne Chemikalienverbrauch erhalten, da das benötigte Regeneriermittel immer wieder zurückgewonnen wird. The process of the invention makes pure tartar practical without the consumption of chemicals, as the required regenerant is always available is recovered.

PATENTANSPPÜCllL 1. Verfahren zur Gewinnung von reinem Weinstein aus verdünnten Lösungen, wie sie bei der Weinherstellung anfallen, unter Verwendung von Ionenaustauschern, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösungen mit Kationen- und Anionenaustauschern behandelt, die saure bzw. alkalische Regenerierlösung dieser Austauscher in getrennten Zellen, die aus je zwei oder mehr durch Ionenaustauscher-Diaphragmen von einander getrennten Kammern bestehen, elektrolysiert und die hierbei erhaltene Weinsäure- und Kaliumhydroxydlösung miteinander mischt. PATENTANSPPÜCllL 1. Process for the production of pure tartar from dilute solutions, such as those obtained in winemaking, using of ion exchangers, characterized in that the solutions with cation and anion exchangers, the acidic or alkaline regeneration solution of these Exchangers in separate cells, each made up of two or more by means of ion exchange diaphragms consist of separate chambers, electrolyzed and the resulting Mix tartaric acid and potassium hydroxide solution together.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the Tartar solution passes through a mixture of cation and anion exchangers and carries out the regeneration after their separation.

3. The method according to claim 1, characterized in that one for Electrolysis of the regeneration solutions 2-chamber cells are used, whereby the from Regenerating solution flowing out of the anion exchanger in the cathode compartment of a cell an anion exchanger diaphragm and that of the cation exchanger outflowing Regenerating solution electrolyzed in the anode compartment of a cell with a cation exchanger diaphragm.

4. The method according to claim 1, characterized in that there are 3-chamber cells used, which are divided by two ion exchange diaphragms, whereby an anion exchange diaphragm on the anode side and a cation exchange diaphragm located on the cathode side, and the draining regeneration solutions in the middle chamber of the two cells is electrolyzed.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that one either the regeneration solution flowing off from the anion exchanger during the electrolysis potassium hydroxide solution obtained or the one flowing off from the cation exchanger during the electrolysis Regenerating solution obtained sulfuric acid or both for regenerating the Ion exchanger used.

Documents considered: British Patent No. 641 786.