DE19858544A1

DE19858544A1 - Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat

Info

Publication number: DE19858544A1
Application number: DE19858544A
Authority: DE
Inventors: Ken-Ichi Kimizuka; Shoichiro Kajiwara; Takamitsu Tsuruga
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: CN1220969A; TW384318B; DE19858544B4; JPH11189888A; JP3778238B2; CN1116439C

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat. Natriumpersulfat wird ge genwärtig weithin auf industriellen Gebieten als Polymerisa tionsstarter für Polyvinylchlorid und Polyacrylnitril und als Mittel zur Behandlung von bedruckten Leiterplatten verwendet.

2. Stand der Technik

Im allgemeinen sind als Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat Herstellungsverfahren bekannt, bei denen Ammoniumpersulfat und Natriumhydroxid in wäßriger Lösung um gesetzt werden. Bei diesem Verfahren ist es notwendig, daß zunächst Ammoniumpersulfat als Ausgangsmaterial durch Elek trolyse hergestellt wird, und das die resultierende Ammonium persulfatlösung konzentriert wird und das Ammoniumpersulfat durch Vakuumkristallisation, Zentrifugalfiltration oder ähn liches abgetrennt und dann in Form von Kristallen entnommen wird. Dann wird die die Kristalle enthaltende Lösung (im allgemeinen als "Mutterlauge" bezeichnet) mit der Flüssig keit, die an der Kathode erzeugt wird, vermischt und als Ausgangsmaterial für die Anode verwendet.

Das so erhaltene Ammoniumpersulfat wird im nächsten Schritt erneut gelöst und in den Schritt der Umsetzung mit Natriumhydroxid überführt. In dem zuvor erwähnten Reaktions schritt wird eine Lösung, die Natriumpersulfat enthält, her gestellt, anschließend eingeengt und durch Vakuumkristallisa tion, Zentrifugalfiltration oder ähnliches abgetrennt und schließlich das Natriumpersulfat in Form von Kristallen ent nommen. Wie hierin zuvor erwähnt, erfordert das Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat durch die Reaktion von Ammo niumpersulfat und Natriumhydroxid sehr lange Produktions schritte und eine Mehrzahl von Schritten. Außerdem wird die Ausbeute des Natriumpersulfats bezogen auf das Ammoniumper sulfat verringert, wodurch das Verfahren ökonomisch nachtei lig wird.

Unter diesen Umständen wurden verschiedene Versuche unternommen Natriumpersulfat durch direkte Elektrolyse ohne den Umweg über das Ammoniumpersulfat herzustellen. Z.B. beschreibt die japanische Patentanmeldung mit der Offenle gungsnummer 56395/1975 (Sho-50) ein Verfahren für die Her stellung von Natriumpersulfat unter Verwendung von Natrium hydrogensulfat als Ausgangsmaterial. Dieses Verfahren ist jedoch unpraktisch, da bei der Elektrolyse die Stromausbeute extrem niedrig ist.

Zusätzlich beschreibt die japanische Patentpublikations- Nr. 31190/1980 (Sho-55) ein Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat mit Hilfe der Elektrolyse unter Verwendung eines neutralen Ausgangsmaterials für die Anode in Gegenwart von Ammoniumionen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht ökono misch, aufgrund der niedrigen Stromausbeute, die ungefähr 70 bis 80% bei der Elektrolyse beträgt. Weiterhin leidet das oben erwähnte Verfahren unter dem Nachteil, daß die Ammonium ionen, die in den Endproduktkristallen enthalten sind, den Gehalt der Stickstoffkomponenten in dem Natriumpersulfat- Produkt erhöhen, und das Verfahren somit sorgfältige Reini gungsschritte erfordert, um die üblichen Anforderungen an die Qualität des Natriumpersulfates als Endprodukt zu erfüllen, nämlich eine Reinheit von mindestens 99% und einen Stick stoffgehalt von höchstens 0,1%. Trotz einer Anzahl von An strengungen und Versuchen, einer Verbesserung des Produk tionsverfahrens zu erreichen, gibt es gegenwärtig kein ökono misches Verfahren für die Herstellung von Natriumpersulfat.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Probleme, die die konventionellen Verfahren zur Herstel lung von Natriumpersulfat beinhalten, wie sie zuvor beschrie ben wurden, zu lösen, und gleichzeitig ein industriell vor teilhaftes Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat bereitzustellen.

Als Ergebnis intensiver Untersuchungen und Entwicklun gen, die durch die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung durchgeführt wurden, um die zuvor beschriebenen Nachteile zu überkommen, wurde ein Verfahren zur Herstellung von Natrium persulfat gefunden, daß die Schritte der Herstellung von Am moniumpersulfat durch Elektrolyse an einer Anode in Gegenwart von Natriumionen, direkte Zugabe von Natriumhydroxid zur re sultierenden, an der Anode erzeugten Flüssigkeit, um Natrium persulfat herzustellen (Reaktionsschritt) und Einengen und Abtrennen des resultierenden Natriumpersulfates umfaßt. Es wurde auch gefunden, daß durch die Verwendung eines Ausgangs materials für die Anode, in dem Natriumionen vorliegen, und das durch Mischen der an der Kathode erzeugten Flüssigkeit mit der Kristallisationsmutterlauge, die beim Einengen und Abtrennen des resultierenden Natriumpersulfats gebildet wird, erhalten wird, eine Stromausbeute bei der Elektrolyse für Ammoniumpersulfat erzielt wird, die überraschend die Strom ausbeute für Ammoniumpersulfat, das nicht gleichzeitig mit Natriumionen vorliegt, übersteigt. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der zuvor erwähnten Befunde und Informationen vervollständigt.

Das bedeutet, daß die vorliegende Erfindung ein Verfah ren zur Herstellung von Natriumpersulfat betrifft, das den Schritt (1) der Elektrolyse einer Lösung, die Ammoniumsulfat enthält, an einer Anode und den Schritt (2) der Herstellung von Natriumpersulfat aus der resultierenden Flüssigkeit, die an der Anode erzeugt wird, und Natriumhydroxid umfaßt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gegeben. Im Elektro lyseschritt, d. h. im Schritt (1) des Verfahrens der vorlie genden Erfindung wird eine Lösung verwendet, die Ammonium sulfat als Ausgangsmaterial für die Anode, bevorzugt eine Lösung, die Ammoniumsulfat und weiterhin Natriumionen ent hält, insbesondere eine Lösung, die 15 bis 35 Gew.-% Ammo niumsulfat, 5 bis 20 Gew.-% Natriumsulfat und 5 bis 20 Gew.-% Natriumpersulfat enthält, und noch bevorzugter die zuvor er wähnte Lösung in der Form einer wäßrigen Lösung mit einem Konzentrationsbereich, bei dem die Konzentration des Ammo niumsulfates höher als die des Natriumsulfates ist. Bevorzugt enthält das Ausgangsmaterial der Anode die notwendige Menge einer polarisierenden Substanz, welche beispielhaft darge stellt wird durch Thiocyanat, Cyanid, Cyanat und Fluorid. Das Ausgangsmaterial für die Anode muß nicht notwendigerweise neutral sein und kann eine freie Säure enthalten, die die Stromausbeute in keiner Weise beeinflußt. Als Ausgangsmate rial für die Kathode wird eine 10- bis 80-gewichtsprozentige wäßrige Lösung von Schwefelsäure, die Ammoniumsulfat in einem Konzentrationsbereich von 0 bis 35 Gew.-% enthält, verwendet. Die Verwendung der wäßrigen Lösung mit der Konzentration außerhalb der oben erwähnten Bereiche ist nachteilig, da da durch eine niedrige Stromausbeute erhalten wird. Die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu verwendende Elektro lysezelle kann entweder eine Diaphragmazelle, die durch ein Aluminiumoxid-Diaphragma unterteilt ist und die weithin industriell angewendet wird, oder eine Filterpressen-Typ- Elektrolysezelle sein, die durch Ionenaustauschmembran geteilt ist. Die Anode ist bevorzugt aus Platin und auch ein Material mit chemischer Beständigkeit, wie eine Kohlenstoff elektrode ist anwendbar. Die Kathode ist bevorzugt aus Blei oder Zirkonium, und eine metallische Elektrode mit Säure beständigkeit, wie rostfreier Stahl ist anwendbar. Die Strom dichte an der Oberfläche der Anode beträgt mindestens 40 A/dm². Die Temperatur in der Elektrolysezelle beträgt 15 bis 40°C. Wenn die Temperatur unterhalb des erwähnten Bereichs verringert wird, besteht die Gefahr, daß sich Salz aus der Lösung abscheidet. Die Löslichkeit des Salzes steigt mit der Temperatur der Lösung an, aber eine unvernünftig hohe Tempe ratur ist, aufgrund der Neigung des erzeugten Persulfats, eine Hydrolysereaktion einzugehen nachteilig.

Der für den Schritt (2) zu verwendende Reaktor in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Umsetzung der an der Anode erzeugten Flüssigkeit mit einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid unterliegt keiner besonderen Beschränkung, vorausgesetzt, daß er unter vermindertem Druck anwendbar ist und mit einem Rührer ausgerüstet ist. Die Menge des hinzuge setzten Natriumhydroxids zu der an der Anode erzeugten Flüs sigkeit ist die Menge die notwendig ist, um alle Kationen, die in der erwähnten Flüssigkeit enthalten sind, gegen Na triumionen auszutauschen. Die Reaktionstemperatur beträgt 15 bis 60°C, bevorzugt 20 bis 50°C. Wenn die Reaktionstemperatur unterhalb dieses Bereiches liegt, entstehen nachteilige Ein flüsse, wie die Abscheidung von Ammoniumpersulfat-Kristallen und ähnliches, wodurch es schwierig ist die Reaktion zu be treiben und auch die Umsetzung unzureichend ist. Auf der an deren Seite führt eine Reaktionstemperatur, die oberhalb des erwähnten Bereiches liegt, zur Zersetzung der Persulfate und ähnlichem, woraus eine niedrige Ausbeute des gewünschten Na triumpersulfats resultiert.

Der Reaktionsdruck liegt im Bereich von 10 bis 400 mmHg, bevorzugt 20 bis 100 mmHg. Durch die Durchführung der Reak tion unter vermindertem Druck ist es möglich, das Entfernen von Ammoniakgas, das bei der Reaktion gebildet wird, zu för dern. Wenn der Reaktionsdruck unterhalb des erwähnten Be reichs liegt, ist dies ökonomisch nachteilig, da sehr viel Energie zur Erzeugung des Vakuums verbraucht wird. Auf der anderen Seite steigt die Löslichkeit des gebildeten Ammoniak gases in der Lösung an, wenn der Reaktionsdruck oberhalb des erwähnten Bereiches liegt. Die Reaktionsdauer liegt bevorzugt bei etwa 30 bis 60 Minuten. Eine Reaktionszeit, die länger als der erwähnte Bereich dauert, ist ökonomisch nachteilig. Das gebildete Ammoniakgas wird in einer wäßrigen Lösung von Schwefelsäure absorbiert, und in den Elektrolyseschritt als Ausgangsmaterial für die Kathode zurückgeführt.

Eine Natriumsulfat-Entfernungsoperation wird nach Bedarf durchgeführt, um das gleichzeitig vorliegende Natriumsulfat aus der Reaktionsflüssigkeit nach Beendigung der Reaktion zu entfernen. Die oben erwähnte Natriumsulfat-Entfernungsopera tion ist eine Operation, bei der die Reaktionsflüssigkeit abgekühlt und kristallisiert wird, und die resultierenden Niederschläge als Kristalle von Natriumsulfat-decahydrat ab getrennt werden. Durch Ausübung der zuvor beschriebenen Na triumsulfat-Entfernungsoperation in der Praxis ist es mög lich, die Reinheit des Natriumpersulfats, das in dem nächsten Schritt (3) durch Einengen und Kristallisation erhalten wird, zu vergrößern. Für diese Operation wird ein Kristallisations behälter, ausgestattet mit einer Kühlvorrichtung verwendet, beispielhaft dargestellt durch einen Tank-Typ-Kühlkristalli sator, der gegenwärtig weithin auf industriellem Gebiet verwendet wird. Die Kristallisations-Kühltemperatur beträgt 5 bis 30°C, bevorzugt 15 bis 25°C. Eine Kristallisations-Kühl temperatur, die unterhalb dieses Bereiches liegt, ist nach teilig, da die Bildung eines Eutektikums mit Natriumpersulfat stattfindet, während eine Temperatur, die oberhalb des er wähnten Bereiches liegt, ebenfalls nachteilig ist, da das Natriumsulfat dann unzureichend ausfällt, wodurch die Rein heit des gewünschten Natriumpersulfates verringert wird. Die nach der Entfernung des ausgefallenen Natriumsulfates gebil dete Aufschlämmung wird in einen Fest-Flüssig-Separator, wie einen Zentrifugalfilter eingeführt, um der Fest-Flüssig-Tren nung unterworfen zu werden. Ein Teil des Natriumsulfates in der Form von Kristallen wird erneut zur Verwendung als Aus gangsmaterial für die Anode gelöst und in das Reaktionssystem zurückgeführt. Die abgetrennte Mutterlauge wird in den nächs ten Schritt der Konzentration durch Kristallisation einge führt.

Als Kristallisator zur Unterwerfung der Flüssigkeit nach Abschluß der Entfernung des Natriumsulfates im Konzentra tions- und Kristallisationsschritt (Schritt 3) wird ein Tank- Typ-Kristallisator angewendet, der weithin üblicherweise ver wendet wird. Die Kristallisationstemperatur beträgt 15 bis 60°C, bevorzugt 20 bis 50°C. Wenn die Kristallisationstempe ratur niedriger als der erwähnte Bereich liegt, ist dies öko nomisch nachteilig, da die Kühlertemperatur unnötig verrin gert werden muß, während eine Temperatur, die höher als der erwähnte Bereich liegt, unvorteilhaft ist, da eine Zersetzung des gewünschten Natriumpersulfates stattfindet, wodurch die Ausbeute davon wie im Falle der zuvor erwähnten Reaktion ver ringert wird. Als Kristallisationsdruck wird ein Druck ange wendet, bei dem Wasser im oben erwähnten Temperaturbereich siedet. Die Aufschlämmung, die das Natriumpersulfat enthält, wird nach der Kristallisation, in die Kristalle und die Mut terlauge unter Verwendung eines Fest-Flüssig-Separators, wie eines Zentrifugalfilters, getrennt. Die so erhaltenen Kris talle werden getrocknet und mit Hilfe eines Pulvertrockners in das Endprodukt verarbeitet. Auf der anderen Seite wird die Flüssigkeit, die an der Kathode durch Elektrolyse erzeugt wurde, mit Natriumhydroxid neutralisiert und anschließend mit der abgetrennten Mutterlauge vermischt. Die resultierende ge mischte Flüssigkeit löst einen Teil des Natriumsulfates, der aus dem Natriumsulfat-Entfernungsschritt entnommen wurde und eine erforderliche Menge einer polarisierenden Substanz und wird als Ausgangsrohmaterial für die Anode verwendet. Der Misch- und Lösungstank, der in diesem Schritt verwendet wird, unterliegt keiner besonderen Beschränkung, vorausgesetzt daß er mit einem Rührer ausgestattet ist und kann aus üblichen Mischungstanks, die weithin in der Industrie verwendet wer den, ausgewählt werden.

Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich reines Natriumpersulfat, das annährend frei von Stickstoffkomponenten ist, mit einer hohen Stromausbeute bei der Elektrolyse herzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung im Hinblick auf die Ver gleichsbeispiele und Arbeitsbeispiele genauer beschrieben, die jedoch nicht beabsichtigen die Erfindung darauf zu be schränken. Die Stromausbeute in den Vergleichsbeispielen und Arbeitsbeispielen wird durch folgende Formel berechnet:
[gebildete Persulfationen (Mol) × 2]/[Menge des Strom durchflusses (F)] x 100%, d. h. das Verhältnis der gebildeten Natriumpersulfationen zur Einheitsmenge des elektrischen Durchflusses. Das Zellpotential ist die Potentialdifferenz zwischen beiden Elektroden. Alle Konzentrationen sind auf das Gewicht bezogen, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Natriumpersulfat wurde durch die zuvor beschriebenen Schritte (1) bis (3), einschließlich Elektrolyse, Reaktion und Natriumsulfat-Entfernung hergestellt. Die Elektrolyse zelle, die dabei verwendet wurde, war aus transparentem Poly vinylchlorid, einer Anodenkammer und einer Kathodenkammer aufgebaut, die durch ein Diaphragma-Material aus porösem neutralen Aluminiumoxid das mit einem Klebstoff aus Silikon kautschuk fixiert worden war, unterteilt war. Jede der Kam mern war mit einem Puffertank, der auch als Kühltank arbei tete, ausgerüstet. Die Flüssigkeit als Ausgangsmaterial würde in den Puffertank der Elektrolysekammer mit einer Röhrenpumpe gefördert, und die Flüssigkeit in der Elektrolysekammer wurde am Auslaß davon in den Puffertank bei Überlauf zurückgeführt. Kühlwasser wurde durch einen Röhrenkühler aus Glas zirku liert, der in den Puffertank eintauchte. Die dabei verwendete Anode war zusammengesetzt aus zwei Schichten von Platinfolien mit einer Breite von 1,8 cm und einer Länge von 16 cm (Fläche 28,8 cm²). Die dabei verwendete Kathode war aus einer Blei schicht hergestellt. Sowohl die Anode als auch die Kathode waren ungefähr 0,5 cm vom Diaphragma entfernt angeordnet. Gleichstrom für die Elektrolyse wurde von einem variablen Gleichrichter entnommen. Die Elektrolyse wurde bei einem Stromwert von 44 A für 4 Stunden unter Verwendung der Aus gangsrohmaterialien durchgeführt, die die unten beschriebene chemische Zusammensetzung aufwiesen:

Ausgangsmaterial für die Anode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 2970,8 g

Ausgangsmaterial für die Kathode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 1716,8 g

Nach der Elektrolyse wurden 2886,3 g Flüssigkeit an der Anode und 1793,2 Flüssigkeit an der Kathode produziert. Die chemische Zusammensetzung der resultierenden Flüssigkeit wurde durch Titration analysiert. Die Ergebnisse der Analyse und die Betriebsbedingungen sind unten angegeben:

Flüssigkeit erzeugt an der Anode

Flüssigkeit erzeugt an der Kathode

Betriebsbedingungen

Die an der Anode erzeugte resultierende Flüssigkeit wurde in einen Reaktor überführt, der mit einem Rührer aus gerüstet war, worin die Flüssigkeit zu einer 40%igen wäßri gen Lösung von Natriumhydroxid in einer Menge von 562,8 g ge geben, die notwendig war, um die gesamten Kationen, die in der erwähnten Flüssigkeit enthalten waren, in Natriumionen zu überführen, und zur selben Zeit wurde das Ammoniakgas voll ständig bei einem Vakuum von 30 mmHg bei Raumtemperatur ent nommen. Die Reaktionsflüssigkeit wurde, nachdem das Ammoniak gas vollständig entnommen war, abgekühlt und der Kristalli sation bei 18°C unterworfen, um 445,2 g Natriumsulfat-Deca hydrat durch Ausfällen zu erhalten. Das resultierende Na triumsulfat-Decahydrat wurde abfiltriert. Das so abgetrennte Filtrat wurde in einen Tank-Typ-Kristallisator überführt, der mit einem Rührer und einem Kühler ausgerüstet war und der Vakuumkristallisation bei 30°C bei einem Vakuum von 20 mmHg unterworfen, um das Natriumpersulfat auszufällen.

Die Aufschlämmung des Natriumpersulfats, die so erhalten wurde, wurde in einen Zentrifugalfilter eingeführt, um die Aufschlämmung in die Kristalle und die Mutterlauge zu tren nen. Die so abgetrennten Kristalle wurden vollständig ge trocknet, um 676,9 g kristallines Natriumpersulfat mit einer Reinheit von 99,8% und einem Stickstoffgehalt von 0,001% zu erhalten. Die Ausbeute des so erhaltenen Persulfates betrug 99% bezogen auf Ammoniumpersulfat, das in der Flüssigkeit enthalten war, die an der Anode erzeugt wurde.

In einen Mischungs-Lösungstank wurden 898,0 g der von den Kristallen abgetrennten Mutterlauge; 1793,2 g der Flüs sigkeit, die an der Kathode bei der vorhergehenden Elektro lyse erzeugt wurde und ein Teil des Natriumsulfates, das in dem vorherigen Natriumsulfat-Entfernungsschritt (309,6 g) erhalten wurde, gegeben, um eine homogene Lösung zu erhalten. Durch Hinzugabe der notwendigen Menge eines polarisierenden Stoffes zur resultierenden homogenen Lösung wurden 3009,7 g eines Ausgangsmaterials für die Anode hergestellt. Das im Reaktionsschritt gebildete Ammoniakgas wurde mit einer wäß rigen Lösung von Schwefelsäure zurückgewonnen, um 1716,8 g des Ausgangsmaterials für die Kathode zu erhalten. Dann wurde die Elektrolyse mit der zuvor beschriebenen Elektrolysezelle unter den gleichen Bedingungen wie zuvor unter Verwendung der so hergestellten Ausgangsmaterialien für die Anode und die Kathode durchgeführt. Die Ergebnisse waren die folgenden:

Vergleichsbeispiel 1

Ein Versuch wurde unternommen Natriumpersulfat durch direkte Elektrolyse bei gleichzeitiger Anwesenheit von Ammo niumionen durchzuführen, entsprechend dem Verfahren, wie es in der japanischen Patentpublikation Nr. 31190/1980 (Sho-55) beschrieben ist, unter Verwendung derselben Elektrolysezelle wie in Beispiel 1 als experimentelle Ausrüstung. Die Elek trolyse wurde bei einem Stromwert von 44 A für 2,5 Stunden unter Verwendung der Ausgangsmaterialien durchgeführt, die jeweils die chemische Zusammensetzung aufwiesen, wie unten beschrieben:

Ausgangsrohmaterial für die Anode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 3450 g

Ausgangsmaterial für die Kathode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 950 g

Nach der Elektrolyse wurden 3300 g einer Flüssigkeit, die an der Anode erzeugt wurde, und 1000 g eines flüssigen Produktes, das an der Kathode erzeugt wurde, erhalten. Die chemische Zusammensetzung der resultierenden Flüssigkeit wurde durch Titration analysiert. Die Ergebnisse der Analyse und die Betriebsbedingungen werden unten angeben:

Flüssigkeit erzeugt an der Anode

Flüssigkeit produziert an der Kathode

Betriebsbedingungen

Unter Verwendung desselben Reaktors wie in Beispiel 1 wurde die Flüssigkeit an der Anode zu einer 48%igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid in einer Menge gegeben, um die in der Flüssigkeit, die an der Anode produziert wurde, enthal tene Schwefelsäure, die bei der Elektrolyse erhalten wurde, zu neutralisieren. Die resultierende neutralisierte Flüssig keit wurde der Vakuumkristallisation bei 30°C bei einem Va kuum von 20 mmHg unterworfen, um das Natriumpersulfat aus zu fällen.

Die so erhaltene Aufschlämmung des Natriumpersulfats wurde in einen Zentrifugalfilter überführt und die Auf schlämmung in die Kristalle und die Mutterlauge getrennt. Die so erhaltenen Kristalle wurden vollständig getrocknet, um 450 g kristallines Natriumpersulfat mit einer Reinheit von 98% und einem Stickstoffgehalt von 0,2% zu erhalten. Die Ergeb nisse des direkten Elektrolyseverfahrens zeigten eine Strom ausbeute von ungefähr 80% und eine niedrigere Reinheit der durch die Kristallisation erhaltenen Kristalle. Außerdem war es, um Kristalle mit einer Reinheit, die derjenigen von Bei spiel 1 entsprach, zu erhalten, notwendig, eine sorgfältige und aufmerksame Reinigung unter Verwendung einer gesättigten Lösung von Natriumpersulfat, die man mit Natriumhydroxid schwach alkalisch machte, durchzuführen. Zusätzlich betrug die endgültige Ausbeute des gewünschten Natriumpersulfates, das durch Elektrolyse hergestellt worden war, nur 95%, da sie durch die Reinigung verringert wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Versuch Natriumpersulfat durch ein allgemeines kon ventionelles Verfahren durch Umsetzen mit Ammoniumpersulfat und Natriumhydroxid herzustellen wurde durchgeführt. Dieses Verfahren entspricht dem Verfahren für die Herstellung Na triumpersulfat durch Elektrolyse bei dem keine Natriumionen vorliegen. Die Elektrolyse wurde mit einem Stromwert von 44 A für 3 Stunden unter Verwendung der Ausgangsrohmaterialien durchgeführt, die jeweils die chemische Zusammensetzung aufwiesen, die unten beschrieben ist.

Ausgangsmaterial für die Anode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 2300 g

Ausgangsrohmaterial für die Kathode in Form einer wäßrigen Lösung in einer Menge von 1950 g

Nach der Elektrolyse wurden 2600 g der an der Anode erzeugten Flüssigkeit und 1600 g der an der Kathode erzeugten Flüssig keit erhalten. Die chemischen Zusammensetzungen der resultie renden Flüssigkeiten wurden durch Titration analysiert. Die Ergebnisse der Analyse und der Betriebsbedingungen sind unten angegeben:

Flüssigkeit, die an der Anode erzeugt wurde

Flüssigkeit, die an der Kathode erzeugt wurde

Betriebsbedingungen

Die so erhaltene, an der Anode erzeugte Flüssigkeit wurde der Vakuumkristallisation bei 30°C bei einem Vakuum von 20 mmHg unterworfen, um Ammoniumpersulfat auszufällen. Die Aufschlämmung des so erhaltenen Ammoniumpersulfats wurde in einen Zentrifugalfilter überführt, und die Aufschlämmung in Kristalle und die Mutterlauge zu trennen. Die resultierenden wasserhaltigen Kristalle wurden gelöst und in eine 40%ige Lösung von Natriumhydroxid gegeben, um die Reaktion durchzu führen. Aus der Lösung wurde kristallines Natriumpersulfat abgetrennt und isoliert und dann vollständig getrocknet. Als Ergebnis wurden 445 g kristallines Natriumpersulfat mit einer Reinheit von 99,5% und einem Stickstoffgehalt von 0,001% in einer Ausbeute von 95% erhalten. Folglich war die Stromaus beute niedriger als beim Verfahren der Erfindung und zwar etwa 6% (87,4-81,8) und weiterhin war die Ausbeute des ge wünschten Natriumpersulfates, das durch Elektrolyse erzeugt wurde, auf der Basis des Ammoniumpersulfates niedriger als in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und zwar um ungefähr 4% (99-95).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat, das umfaßt:
Schritt (1): Elektrolyse einer Lösung, die Ammonium sulfat enthält, an einer Anode; und
Schritt (2): Herstellen von Natriumpersulfat aus der resultierenden Flüssigkeit, die an der Anode erzeugt wird, und Natriumhydroxid.

2. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin die Ammoniumsulfat-enthaltende Lösung Natriumionen enthält.

3. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, das weiterhin den Schritt (3), das Unterwerfen der Reaktionsflüssigkeit der Kristallisation, die in Schritt (2) erzeugt wurde, nach Schritt (2) umfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 3, das weiter den Schritt des Entfernens des Natrium sulfats nach Schritt (2) und vor Schritt (3), dem Unterwerfen der Reaktionsflüssigkeit der Kristallisation umfaßt.

5. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin der Schritt (1) unter Verwendung einer wäßri gen Lösung, die 15 bis 35 Gew.-% Ammoniumsulfat, 5 bis 20 Gew.-% Natriumsulfat und 5 bis 20 Gew.-% Natriumpersulfat umfaßt, als Ausgangsmaterial für die Anode durchgeführt wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin die Anode in Schritt (1) aus Platin besteht.

7. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin der Schritt (1) bei einer Stromdichte an der Oberfläche der Anode von mindestens 40 A/dm² durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin der Schritt (1) bei einer Temperatur im Be reich von 15 bis 40°C durchgeführt wird.

9. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin der Schritt (2) bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 60°C durchgeführt wird.

10. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 1, worin der Schritt (2) bei einem Druck im Bereich von 10 bis 400 mmHg durchgeführt wird.

11. Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat nach An spruch 4, worin der Schritt (1) unter Verwendung einer Flüs sigkeit, die an der Kathode erzeugt wurde, Natriumhydroxid, Natriumsulfat, das bei der Entfernung des Natriumsulfates erzeugt wurde und der Mutterlauge als Ausgangsmaterial für die Anode durchgeführt wird.