DE1090644B

DE1090644B - Verfahren zur Herstellung von Kaliummonopersulfat-Monohydrat

Info

Publication number: DE1090644B
Application number: DEP21607A
Authority: DE
Inventors: Addieco Alfred Anthony D
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1957-10-31
Filing date: 1958-10-28
Publication date: 1960-10-13
Also published as: CH376888A; US2901318A; BE572176A; GB834515A; FR1213648A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer neuen chemischen Verbindung, des Kaliummonopersulfat-Monohydrats (K H S O₅ · H₂ O).

Neuerdings ist Kaliummonopersulfat, KHSO₅, als gutes Bleichmittel für viele Zwecke bekanntgeworden, das mit Erfolg besonders in Bleichmittel und Waschpulver für Haushaltwäsche eingearbeitet werden kann. Reines oder verhältnismäßig reines wasserfreies Kaliummonopersulfat ist zwar ziemlich stabil, jedoch hat seine verhältnismäßig starke Hygroskopizität einer umfangreichen Herstellung und Verwendung entgegengestanden.

Durch die Erfindung wird ein Hydrat des Kaliummonopersulfates geliefert, das einerseits stabil und andererseits unter gewöhnlichen atmosphärischen Bedingungen nicht hygroskopisch ist, so daß es als Bleichmittel bequem gehandhabt und auch für andere Zwecke eingesetzt werden kann.

Erfmdungsgemäß erfolgt die Herstellung von als Bleichmittel verwendbarem Kaliummonopersulfat-Monohydrat (KHSO₅-H₂O), in dem man es langsam aus wäßrigen, nicht zu stark übersättigten Lösungen von Kaliummonopersulfat (KHSO₅) auskristallisieren läßt. Die Kristallisation muß also verhältnismäßig langsam erfolgen, wobei ganz allgemein solche Kristallisationsbedingungen gewählt "werden, die die Ausbildung großer Kristalle begünstigen.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung löst man durch langsame Ausfällung einer verdünnten Monoperschwefelsäurelösung mit einer verdünnten Kaliumcarbonatlösung erhaltenes Kaliummonopersulfat (KHSO₅) in Wasser auf und unterwirft die Lösung einer fraktionierten Kristallisation, indem man ihr Äthanol bis zum Trübwerden zufügt, bis zum Auftreten von Kristallen abkühlt, einige Minuten abstehen läßt, filtriert und die Zugabe von Alkohol zum Filtrat, das Kühlen, Kristallisierenlassen und Filtrieren so oft wiederholt, bis im Filterrückstand reines kristallines Kaliummonopersulfat-Monohydrat (KHSO₅ ¹H₂O) mit einem Gehalt an aktivem Sauerstoff von etwa 9,41% vorliegt.

Das neue Monohydrat kristallisiert in Form langer farbloser Plättchen. Beim Trocknen, beispielsweise im Vakuum, werden die Kristalle unter Beibehaltung ihrer Kristallform weiß und trübe.

In bezug auf seinen Gehalt an aktivem Sauerstoff ist das neue Monohydrat stabil. Nach 2 Wochen langem Stehen bei Raumtemperatur und einer relativen Feuchtigkeit von 80% war kein Verlust an aktivem Sauerstoff feststellbar. Bei einem zweiten Versuch konnte sogar nach 3monatiger Lagerung in einer durchlüfteten Flasche unter Raumtempertur und einer relativen Feuchtigkeit von 80% kein Sauerstoff verlust Verfahren zur Herstellung
von Kaliummonop ersulfat-Monohydrat

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. A. ν. Kreisler,

Dr.-Ing. K. Schönwald_r

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Oktober 1957

Alfred Anthony D'Addieco, Grand Island, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

festgestellt werden. Die neue Verbindung erweicht zwischen 40 und 45° C.

Erfolgt die Ausfällung des Kaliummonopersulfats schnell aus stark übersättigten Lösungen oder unter schneller Umsetzung einer konzentrierten Monoperschwefelsäurelösung mit einer konzentrierten Kaliumcarbonatlösung, so fällt das Kaliummonopersulfat in feinverteilter, nicht hydratisierter Form aus. Dieses feinverteilte Produkt stellt ein stark hygroskopisches Erzeugnis dar, das laufend Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnimmt. Wird demgegenüber langsam ausgefällt, so bildet sich das kristalline Monohydrat, das nur bei extrem hohen relativen Feuchtigkeiten von 85'%· oder mehr Wasser aufnimmt.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Soweit nichts anderes angegeben, sind alle Mengenangaben als Gewichtsangaben anzusehen.

Beispiel 1

Eine 61,6¹⁰Zo. H₂SO₅, 3,51'% H₂O₂ und etwa 20% H₂ S O₄, enthaltende wäßrige Monoperschwefelsäurelösung wurde in der Kälte mit einer 50%igen Kaliumcarbonatlösung umgesetzt, wobei pro Mol H₂ S O₅

009 627/370

1 Äquivalent Kaliumion zugefügt wurde. Der anfallende Schlamm wurde abfiltriert und der Filterkuchen möglichst trocken gesaugt. Dann wurde der Filterkuchen mit kaltem Äthanol angemaischt und wiederum filtriert. Das Anmaischen mit Alkohol und das Filtrieren wurde wiederholt und das schließlich anfallende abfiltrierte Produkt in einem Vakuumexsikkator getrocknet, wonach ein Gehalt an aktivem Sauerstoff von 8,98%: vorlag.

Das erhaltene Produkt wurde bei Raumtemperatur in der 1- bis l,5fachen Wassermenge aufgelöst, Äthanol bis zum Auftreten einer Trübung zugegeben und anschließend bis zum Auftreten von Kristallen gekühlt. Nach einigen Minuten Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde filtriert; die abgetrennten Kristalle zeigten einen Gehalt an 3,29% an aktivem Sauerstoff.

Das aufgefangene Filtrat wurde wiederum mit Äthanol bis zum Trübwerden versetzt, gekühlt und filtriert, wonach eine zweite Kristallfraktion mit 5,91% an aktivem Sauerstoff erhalten wurde. Die Zugabe von Alkohol zum Filtrat, das Kühlen, Kristallisierenlassen und Filtrieren wurde unter Abtrennung einer dritten Kristallfraktion mit 8,22% an aktivem Sauerstoff wiederholt. Eine nochmalige Wiederholung dieser Arbeitsgänge ergab eine aus Plättchen bestehende Kristallfraktion mit 9,41% an aktivem Sauerstoff. Bei weiterer Wiederholung wurde eine fünfte, aus Plättchen bestehende Kristallfraktion mit 9,47% an aktivem Sauerstoff abgetrennt.

Wie ersichtlich, entsprachen die Sauerstoff werte für die vierte und fünfte Kritallfraktion etwa dem theoretischen Wert von 9,41% für KHSO₅-H₂O.

Beispiel 2

Eine Probe eines feinverteilten wasserfreien Kaliummonopersulfats mit 9,3% an aktivem Sauerstoff wurde durch schnelle Umsetzung einer konzentrierten Monopersülfatlösung mit einer konzentrierten Kaliumcarbonatlösung bei niedrigen Temperaturen erhalten. Auf 1 Mol H₂SO₅ wurde dabei 1 Mol Kaliumion zugegeben. Das schnell gefällteKHS O₅wurde filtriert und unter Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.

10 g dieses Produktes wurden in einem offenen Becher bei 80% relativer Feuchtigkeit und Raumtemperatur 9 Tage gelagert. Becher mit Inhalt wurden zu Beginn der Lagerung und in Abständen von 1 oder mehreren Tagen mit folgendem Ergebnis gewogen :

wenn, der Versuch noch länger fortgesetzt worden wäre.

Beispiel 3

Eine Probe des nach Beispiel 2 hergestellten wasserfreien Kaliummonopersulfats wurde bei Raumtemperatur in etwa 0,5 Teilen Wasser je Teil Monopersulfat gelöst und die Lösung über Nacht bei 4° C stehengelassen.

ίο Die in Form breiter farbloser Plättchen auskristallisierenden Kristalle von KHSO₅-H₂O wurden abgetrennt und sorgfältig zwischen Filterpapier getrocknet. Sie hatten einen Gehalt an aktivem Sauerstoff von 9,35% (theoretischer Wert für Monohydrat:

9,41%). Bei der Entwässerung unter Vakuum und bei Raumtemperatur wurden die Kristalle trübe, behielten jedoch ihre Kristallform bei. Sauerstoffgehalt der wasserfreien Kristalle; 10,4% (theoretischer Wert an aktivem Sauerstoff für KHSO₅: 10,52%).

20

Beispiel 4

4,0619 g Kaliummonopersulfat- Monohydrat wurden als Kristalle 9 Tage lang in einem offenen Becher

s5 bei Raumtemperatur und 80% relativer Luftfeuchtigkeit stehengelassen. Es konnte kein Verlust an aktivem Sauerstoff und keine Gewichtszunahme festgestellt werden, so daß auch keine Feuchtigkeitsaufnahme erfolgt sein konnte.

Durch Röntgenstrahlenbrechung konnte nachgewiesen werden, daß das Kaliummonopersulfat-Monohydrat eine Kristallstruktur besaß, die sich wesentlich von der des nicht hydratisierten, schnell in feinverteilter Form aus übersättigten Lösungen gefälltem Monopersulfat unterschied. Einige der ii-Werte der intensiveren, bei Benutzung von Kupfer-a-1-Strahlung beobachteten Linien sind nachstehend für diese beiden Verbindungen in Richtung abnehmender Intensität aufgeführt.

40

Nicht hydratisiertes	KHSO₅-H₂O
KHSO₅	Monohydrat
45 3,85	3,44
3,05	9,1
3,36	3,06
3,64	2,30
3,23	4,59

Zeitpunkt der "Wägung

Beginn

Nach 1 Tag ..
Nach 3 Tagen
Nach 4 Tagen
Nach 5 Tagen
Nach 6 Tagen
Nach 8 Tagen
Nach 9 Tagen

Gewicht (g)

57,6971

57,9575

58,4307

58,7816

58,8916

59,0012-

59,0926

59,1952

50 Das neue nur bei extrem hoher relativer Feuchtigkeit hygroskopische Monohydrat der Erfindung stellt gegenüber der nicht hydratisierten Verbindung ein wesentlich wertvolleres Produkt dar, das sich unter den gewöhnlich in der Atmosphäre vorliegenden Bedingungen bequem verpacken und verarbeiten läßt.

6o

Wie ersichtlich, hatte die Verbindung in 9 Tagen 1,4981 g Wasser aufgenommen entsprechend 14,98%. Für das Monohydrat errechnet sich demgegenüber für Wasser ein theoretischer Wert von 11,83%. Offensichtlich wäre von dem feinverteilten Kaliummonopersulfat noch mehr Wasser aufgenommen worden, 7"

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von als Bleichmittel verwendbarem Kaliummonopersulf at-Mono-

hy drat (K HSO₅- H₂ O), dadurch gekennzeichnet, daß man Kaliummonopersulfat-Monohydrat langsam aus wäßrigen, nicht zu stark übersättigten Lösungen von Kaliummonopersulfat (KHSO₅) auskristallisieren läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch langsame Ausfällung einer Monoperschwefelsäurelösung mit einer Ka-

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liumcarbonat- oder Kaliumhydroxydlösung erhal- filtriert und die Zugabe von Alkohol zum Filtrat,

tenes Kaliummonopersulfat (KHSO₅) in Wasser das Kühlen, Kristallisierenlassen und Filtrieren

auflöst und einer fraktionierten Kristallisation so oft wiederholt, bis im Filterrückstand reines

unterwirft, indem man der Lösung Äthanol bis kristallines Kaliummonopersulfat - Monohydrat

zum Trübwerden zufügt, bis zum Auftreten von 5 (K H S O₅ · H₂ O) mit etwa 9,41 % an aktivem

Kristallen abkühlt, einige Minuten abstehen läßt, Sauerstoff vorliegt.