DE173977C

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 173977 -KLASSE XIi. GRUPPE

in NÜRNBERG.

Es ist bekannt, daß die Darstellung von Natriumpersulfat im festen Zustande Schwierigkeiten bietet, die trotz der leichten Zugänglichkeit des Ausgangsmaterials eine billige technische Darstellung dieses wertvollen Präparates bis vor kurzem unmöglich gemacht haben. Der Grund hierfür liegt einerseits in der überaus leichten Löslichkeit des Natriumpersulfates, vor allem aber darin, daß bei der Elektrolyse von Natriumsulfatlösungen das Anodenpotential, von dem, wie Untersuchungen gezeigt haben,, die Oxydation in erster Linie abhängig ist, zu nicht so hohen Werten ansteigt, als dies beim Kalium- bezw.

Ammoniumsalz der Fall ist!

Erfinderin hat andererseits gezeigt, daß man durch Zusatz gewisser Stoffe das Anodenpotential künstlich hinauftreiben und auf diese Weise die Persulfatausbeuten bedeutend erhöhen kann, und es gelingt so in der Tat, bei Einhaltung gewisser Bedingungen, festes Natriumpersulfat mit guten Ausbeuten kontinuierlich zu erzeugen.

Weitere Untersuchungen haben nun ergeben, daß die Ausbeuten wesentlich beeinflußt werden durch das Verhältnis . von Stromstärke zur Menge des angewendeten Elektrolyten. Während nämlich bei großer Stromstärke und sehr kleinem Lösungsvolumen (z. B. 10 Ampere pro Liter) die 40

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Ausbeuten im Laufe der Elektrolyse nur wenig zurückgehen, nehmen diese rasch und erheblich ab, wenn dieses Verhältnis sich zu Ungunsten der Strommenge verschiebt. So z. B. gibt eine mit ^l/₂ Prozent Na Cl O₄ versetzte gesättigte Natriumbisulfatlösung bei Anwendung von 1 Ampere pro Liter Elektrolyt anfangs Stromausbeuten von etwa 70 Prozent, während diese nach 72 Stunden nur mehr etwa 30 Prozent betragen.

Es würde nun festgestellt, daß diese Abnahme hauptsächlich durch die Entstehung von Ca ro scher Säure im Elektrolyten verursacht wird. Es ist bekannt, daß die Persulfate sich in stark schwefelsaurer Lösung allmählich in Carosche Säure umwandeln, und zwar um so rascher, je höher der Säuretiter der Lösung ist. Es' nimmt z. B. in einer gesättigten Natriumbisulfat - Natriumpersulfatlösung bei 15⁰ der Gehalt an Caroscher Säure in 24 Stunden, um etwa 0,3 Prozent zu. In einer mit 10 Prozent überschüssiger Schwefelsäure versetzten Lösung beträgt diese Zunahme unter sonst gleichen Umständen etwa 0,6 Prozent in 24 Stunden.

Diese Carosche Säure wird, wie weitere Untersuchungen ergehen haben, an der Anode unter Sauerstoffentwicklung zerstört und wirkt somit als anodischer Depolarisator, wodurch natürlich die Persulfataus-

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beuten entsprechend erniedrigt werden müssen, ι Während z. B. die anodische Oxydation bei der Elektrolyse einer mit ^J/₂ Prozent Na-. triumperchlorat versetzten gesättigten Natriumbisulfatlösung etwa 70 Prozent beträgt, sinkt sie bei Zusatz von 1 Prozent Caroscher Säure sofort auf etwa 45 Prozent und bei weiterer Zugabe von 1 Prozent dieser Säure auf etwa 30 Prozent.

Die vorstehend mitgeteilte Beobachtung, daß bei Anwendung eines großen Flüssigkeitsvolumens die Ausbeuten rasch zurückgehen, wird nun leicht verständlich, da die in ■ der Zeiteinheit gebildete Menge Caroscher Säure der Flüssigkeitsmenge direkt proportional ist. Diese Erscheinung fällt um so mehr ins Gewicht, als bei der technischen Durchführung der Elektrolyse die Anwendung größerer Flüssigkeitsmengen im Interesse einer guten Zirkulation behufs kontinuierlicher ausreichender Kühlung und Sättigung des Elektrolyten wünschenswert ist. Übrigens hat auch bei Anwendung kleiner Flüssigkeitsmengen jede Unterbrechung der Elektrolyse, wie sie z. B. zum Zwecke der Trennung des Elektrolyten vom Niederschlag vorgenommen wird, eine Anreicherung an Ca ro scher Säure und damit ein Sinken der Ausbeute zur Folge.

Diese Schwierigkeit läßt sich nun, wie festgestellt wurde, dadurch umgehen, daß die Carosche Säure in dem Maße, wie sie sich bildet, sofort wieder zerstört wird. Man kann sich zu diesem Zwecke der bekannten Tatsache bedienen, daß Carosche Säure bei gewöhnlicher Temperatur ein viel kräftigeres Oxydationsmittel ist als Überschwefelsäure und daher durch verschiedene .(reduzierende) Substanzen zuerst zerstört wird.

Fügt man zu einer Carosche Säure enthaltenden Persulfatlösung eine dem Gehalt an ersterer entsprechende Menge einer derartigen Substanz hinzu, so kann man, ohne irgend einen Verlust an Überschwefelsäure zu erleiden, die Carosche Säure vollständig zerstören. Als Zerstörungsmittel für die Carosche Säure sind die verschiedensten Stoffe verwendbar. Für die Natriumpersulfatdarstellung haben sich Natriumsulfit, Bisulfit, Salzsäure und Kochsalz am zweckmäßigsten erwiesen. Letztere Zusätze wirken besonders günstig durch den Umstand, daß das Chlorion, ähnlich wie das Fluorion, das Anodenpotential erhöht und daher, wie schon

EIb s bei der Darstellung der freien Überschwefelsäure beobachtet hat, die anodische Oxydation begünstigt. Daß die oben geschilderte Wirkung des Kochsalzes nicht mit; dieser potentialerhöhenden Wirkung- desselben zu verwechseln ist, ergibt sich schon daraus, daß die Wirkung eines einmaligen Kochsalzzusatzes nicht lange anhält, und daßj man zur Aufrechterhaltung der guten Ausbeuten dem Elektrolyten dauernd die der gebildeten Car 0 sehen Säure äquivalente Menge von Kochsalz oder von irgend einem anderen derartig wirkenden Mittel zusetzen

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Man verfährt zweckmäßig so, daß man)' für eine gegebene Konzentration und Azidität des Elektrolyten ein für. allemal die Bildungsgeschwindigkeit der Ca ro sehen Säure feststellt und dann während der Elektrolyse dauernd dem Elektrolyten die zu ihrer Zerstörung erforderliche Menge des betreffenden,! die Carosche Säure zerstörenden Mittels zu- j führt. Ein Überschuß ■ wird vorteilhaft ver-' mieden, da sonst auch ein Teil des Persulfates zerstört und dadurch die Ausbeute an letzterem wieder erniedrigt wird. Hat infolge Unterbrechung der. Elektrolyse eine| Anreicherung von Car ο scher Säure im Elektrolyten stattgefunden, so kann man diesen sofort durch Zufügen der berechneten Menge des Zerstörungsmittels in einen für j die Elektrolyse günstigen Zustand zurückversetzen: . . 1

Beispiel:

25 1 gesättigter Natriumbisulfatlösung wurden unter Zusatz von 125 g V₂ prozentigem Natriumperchlorat mit 25 Ampere bei 15⁰ elektrolysiert. Da die Bildungsgeschwindigkeit der Ca ro sehen Säure unter diesen Umständen 0,3 Prozent in 24 Stunden, somit 3 g JVa₂.5O₅ pro Stunde beträgt, so wurden; dem Elektrolyten stündlich 4 cm³ 40 pro-1 zentige Salzsäure zugesetzt. Die Stromaus-1 beute an Natriumpersulfat betrug zu Beginn der Elektrolyse. 68 Prozent, nach 8tägiger ununterbrochener Elektrolyse 63 Prozent.

Das geschilderte Verfahren kann natürlich auch bei der Darstellung aller anderen Persulfate sinngemäße Anwendung finden.

Claims

Patent-An Spruch:

Verfahren zur Darstellung von Persulfaten durch Elektrolyse von Lösungen schwefelsaurer Salze, " dadurch gekennzeichnet, daß die im Elektrolyten ent-! stehende Carosche Säure in dem Maße ihrer Bildung durch Zufügen geeigneter Substanzen zerstört wird.