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"Verfahren zum Herstellen reiner Tellursäure" Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen von reiner Tellursäure durch Oxidation von elementarem
Tellur. Das Problem der Herstellung von Tellursäure war Gegenstand zahlreicher Untersuchungen
und wurde bereits in mehreren Literaturstellen beschrieben. Nach den in der Literatur
beschriebenen Verfahren werden Tellur oder Tellurverbindungen mit Hilfe verschiedener
Oxidationsmittel oxidiert, wie beispielsweise aus Gmelin, Handbuch der anorganischen
Chemie, Tellur, System Nr. 11 (1940) und G. Brauer, Handbuch der präparativen anorganischen
Chemie, Band I (1960) hervorgeht.
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Diese bekannten Verfahren eignen sich jedoch nur zum Herstellen kleinerer
Mengen Tellursäure im Laboratoriumsmaßstab, weil einige der verwendeten Oxidationsmittel
zu hohe Kos-ten verursachen oder bei der Oxidation I>Iebenproduk-te anfallen,
deren Aufarbeitung erforderlich, jedoch in technischem Maßstab zu aufwendig ist.
Bei anderen Verfahren verläuft die Qxidatzennsreaktion zu langsam, oder es müssen
zu viele Einzelstufen durchgeführt werden.
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Eine weitere Schwierigkeit stellt bei bekannten Verfahren die Gewinnung
der durch Oxidation erhaltenen, freien Tellursäure dar, insbesondere dann, wenn
die Tellursäurekonzentration gering oder der pH-Wert des Reaktionsgemisches hoch
ist0 Ein Einengen des oft stark verdünnten Reaktionsgemisches ist häufig wegen der
Umkehrbarkeit der Oxidationsreaktion nicht möglich.
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Die Gewinnung der Tellursäure in Form eines Tellurats ist äußerst
umständlich, und es ergeben sich weitere Schwierigkeiten beim Freisetzen der Tellursäure
aus den entsprechenden Telluraten, die bei bekannten Verfahren auch direkt erhalten
werden können. Bei diesen Verfahren werden die durch die Oxidation erhaltenen Produkte
meist zusätzlich verunreinigt.
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Einen weiteren Nachteil der bekannten Verfahren stellt die Verunreinigung
des Reaktionsprodukts durch die Oxidationsmittel bzw. deren Reduktionsprodukte dar.
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Einige Verunreinigungen, wie Bleinitrat, -sulfat oder Chromsäure,
sind nur schwierig oder sehr umständlich zu entfernen. Die zur Reinigung erforderlichen
Umkristallisationen verlangen nicht nur einen erheblichen Zeitaufwand, sondern fuhren
auch zu erheblichen Ausbeuteverlusten. Fällungen mit Salpetersäure oder organischen
Stoffen bewirken einen hohen Anfall von Abwasser, das wegen des Tellurgehaltes gereinigt
werden muß. Außerdem wird Tellursäure durch organische Verbindungen leicht reduziert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches
Verfahren zu schaffen, das das rasche Herstellen von Tellursäure in großem Maßstab
bei guter Ausbeute gestattet, ohne daß Neben- oder Abfallprodukto
in
wesentlichen Mengen auftreten. Dieses Verfahren soll sich außerdem kontinuierlich
durchführen lassen.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen reiner
Tellursäure durch Oxidation von elementarem Tellur, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß pulverförmiges Tellur in Gegenwart von Salpetersäure mit Wasserstoffperoxid
umgesetzt wird.
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Das als Ausgangsprodukt dienende Tellur wird nach dem Pulverisieren
eingesetzt. Dabei kann für die Zwecke der Erfindung handelsübliches Tellur verwendet
werden. Als Oxidationsmittel wird eine Lösung von Wasserstoffperoxid verwendet,
deren Konzentration beliebig sein kann. Höhere Konzentrationen haben sich jedoch
als besonders günstig erwiesen.
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Die Umsetzung wird in Gegenwart geringer Mengen Salpetersäure durchgeführt,
damit die erforderliche hohe Reaktionsgeschwindigkeit erzielt wird, was sich durch
eine Salpetersäurekonzentration bis 3% im Reaktionsgemisch erreichen läßt. Die Verwendung
von Salpetersäure für die Zwecke der Erfindung ist besonders vorteilhaft, weil Salpetersäure
keine die Tellursäureherstellung störenden Eigenschaften anderer Säuren zeigt, sondern
die hohe Löslichkeit der Tellursäure herabsetzt. Durch die sehr geringe Säuremenge
und ihre starke Verdünnung im Reaktionsgemisch ist eine Störung infolge Bildung
von Stickoxiden ausgeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Oxidation von Tellur erfolgt bei erhöhter Temperatur,
die im allgemeinen im Bereich von 300C bis 95 0C liegt. Als besonders günstig hat
sich
ein Temperaturbereich zwischen 700C und 90 0C erwiesen. Besonders geeignet sind
Temperaturen von etwa 800C. Um die gewünschte Reaktionstemperatur zu erreichen,
müssen die Reaktionspartner lediglich zu Beginn der Reaktion erwärmt werden, um
diese in Gang zu bringen. Während der laufenden Reaktion ist bei guter Steuerung
kein weiteres Erwärmen erforderlich, da die Oxidation exotherm verläuft.
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Damit die Reaktion nicht zu heftig und unkontrollierbar wird, soll
das Vermischen der drei Komponenten in der Weise vorgenommen werden, daß zwei Komponenten
(Wasserstoffperoxid/Tellur) langsam zugegeben werden und die Reaktion auf diese
Weise gesteuert wird. Als besonders günstig hat sich die nachträgliche, langsame
Zugabe des gepulverten Tellurs erwiesen. Außer Tellur kann auch ein Teil des Wasserstoffperoxids
im Verlauf der Umsetzung nachdosiert werden. Die Reaktion läßt sich durch abwechselnde
Zugabe von Tellur und Wasserstoffperoxid kontinuierlich durchführen, wenn gleichzeitig
ein Teil des Reaktionsgemisches abgezogen wird.
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Zur Aufarbeitung des Reaktionsprodukts wird der abgezogene Anteil
des Gemisches unter Rühren abgekühlt. Falls Verureinigungen oder Rückstände vorliegen,
wird das Reaktionsgemisch vor dem Abkühlen heiß filtriert. Die nach Abkühlen ausgefallene
Tellursäure wird abfiltriert, mit wenig kaltem Wasser gewaschen und bei 95 bis 98
0C getrocknet. Das noch tellursäurehaltige Filtrat kann bei kontinuierlicher Verfahrensweise
in die Umsetzung zurückgeführt werden. Anderenfalls kann aus diesem Filtrat die
verbleibende Tellursäure durch Einengen, Abkühlen und Filtrieren gewonnen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber bekannten Verfahren
außerordentliche Worteile. Da bei diesem direkten Verfahren eine umständliche Herstellung
von Zwischenprodukten vermieden wird, daher nur wenige kurze Verfahrensschritte
durchgeführt werden müssen und die Oxidation sehr heftig verläuft, können größere
Mengen Tellursäure in kürzerer Zeit als bisher gewonnen werden.
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Die erhaltene Tellursäure ist nahezu frei von Verunreinigungen, so
daß weder langwierige Umkristallisationsvorgänge noch zusätzliche Verfahrensschritte
zum Isolieren der Tellursäure erforderlich sind. Es treten außerdem keine Schwierigkeiten
durch Abwässer, Nebenprodukte oder Geruchsbelästigungen auf. Außerdem kann die Umsetzung
ohne Verwendung besonderer Schutzvorrichtungen durchgeführt werden. Der apparative
Aufwand ist gering, da keine speziellen Vorrichtungen erforderlich sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einfacher Weise kontinuierlich
durchführen, wodurch eine optimale Ausbeute erzielt wird.
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Beispiel 500 ml Wasserstoffperoxidlösung (5Oig) werden mit 50 ml konzentrierter
Salpetersäure vermischt und auf 80°C erhitzt. Bei intensiver Durchmischung wird
dann langsam, gleichmäßig und in guter Verteilung pulverisiertes Tellur zugegeben,
worauf die Reaktion sofort einsetzt. Sobald die Reaktion merklich abnimmt (nach
Zugabe von ca. 80 g Tellur in etwa 10 Minuten), wird Wasserstoffperoxidlösung unter
Fortsetzung der Tellurzugabe
eingetropft. Innerhalb einer Stunde
können 500 g Tellur und ca. 1,5 1 Wasserstoffperoxidlösung zugegeben werden. Die
Reaktion kann durch weitere Zugaben fortgesetzt werden.
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Bei Abbruch der Reaktion wird unter Rühren gekühlt, die ausgefallene
Tellursäure wird abgetrennt. Die Mutterlauge wird auf 1/3 eingedampft, ebenfalls
gekühlt und filtriert. Die Tellursäure wird mit wenig kaltem Wasser gewaschen und
bei 98 0C getrocknet. Es werden 745 g Tellursäure, entsprechend einer Ausbeute von
82 der theoretischen Menge, erhalten.