-
Verfahren zur Darstellung von wasserfreiem Natriumsulfat aus seinen
Kristallhydraten oder Lösungen. Wasserhaltiges Glaubersalz, Nag SOQ 0H2 0, kommt
in der Natur in sehr großen -Mengen vor, während wasserfreies -Salz (Thenardit)
verhältnismäßig nur selten, und dabei nicht rein, sondern meistens mit Lehm und
Sand vermischt, zu finden ist. Übrigens kann unreiner Thenardit durch Umkristallisieren
aus Wasser leicht in reines Glaubersalz verwandelt werden. Außerdem kann Glaubersalz
auch künstlich aus anderen Naturmineralien, wie z. B. Astrakhanit und- Kieserit,
die in sehr großen Mengen in Stäßfurt zu haben sind, durch Umsetzung dieser Salze
mit Chlornatrium in wässeriger Lösung leicht dargestellt werden.
-
Das wasserhaltige Glaubersalz findet jedoch nur sehr beschränkte Anwendung
und stellt deswegen ein sehr billiges Produkt vor. Anderseits wird das wasserfreie
Salz zur Zeit meistenteils durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Chlornatrium bereitet,
in kolossalen Mengen, hauptsächlich in den Glashütten; zur Darstellung von Soda
und Ätznatron nach Leblanc, oder Natriumsulfid usw. verbraucht. Deswegen muß ein
billiges und bequemes Verfahren zur Entwässerung von Glaubersalz eine sehr wichtige
praktische Bedeutung haben.
-
Die gewöhnlich empfohlene Methode zur Entwässerung von Glaubersalz
durch Verwitterung im Freien gibt keine befriedigenden Resultate, da die Entwässerung
auch in den Sommermonaten nur sehr langsam vor sich geht. Verdampfung bei der Temperatur
der größten Löslichkeit des Salzes (3q.°) gibt ebenfalls keine guten Resultate wegen
der geringen Dampftension der Lösung bei dieser Temperatur. Die Verdampfung bei
höheren Temperaturen mit oder ohne Anwendung von Vakuum kann praktisch durch Ausnutzen
der Wärme des abgearbeiteten Wasserdampfes, wie man es gewöhnlich beim Eindampfen
z. B. der Zuckerlösungen macht, ebenfalls nicht durcbgeführt werden, da das wasserfreie
Salz sich auf den metallischen Verdampfoberflächen in dichten Krusten absetzt und
damit die Wärmeleitung dieser Oberflächen stark herabsetzt.
-
Das schon lange bekannte Verfahren A. R. Peschiney & Cie. (Patent
1842) zur Entwässerung von- Glaubersalz durch Schmelzen bei hoher Temperatur in
Gegenwart von Chlornatrium oder in Mischung mit Magnesiumsulfat wird zur Zeit nirgends
praktisch angewandt, da diese Methode zu teuer ist und nicht genügend reines wasserfreies
Sulfat liefert.
-
Indessen hat ein billiges Verfahren zur Darstellung aus Glaubersalz
von reinem, wasserfreien Sulfat, das keine Chlorsalze enthält, eine sehr wichtige
Bedeutung für die Praxis, da z. B. beim Glasschmelzen die Chlorsalze stark die Rauchgänge
der Ofen sowie die Schmelzgefäße angreifen. .
Der Zweck des vorliegenden
Verfährens ist die Darstellung von billigem reinem Natriumsulfat aus Glaubersalz.
Das Wesentliche der Methode !besteht darin, daß man zum Aussalzen des wasserfreien
Salzes leicht flüchtige Substanzen, bei Temperaturen, die höher als die Umwandlungstemperatur
der Kristall- -hydrate oder wässerigen Lösung in das wasserfreie Salz liegen, anwendet.
Zu solchen Substanzen gehören: Alkohol, Holzgeist, Azeton, Ammoniak u. a. Anstatt
flüssiger Alkohole kann man mit Erfolg deren Dämpfe anwenden.
-
Der Vorteil dieses Verfahrens im Vergleich mit der gewöhnlichen Methode
der Entwässerung ;I des Glaubersalzes durch Eindampfen beruht darauf, daß die latente
Verdampfungswärme des Wassers viel größer als die der entwässernden Substanzen ist.
So hat man z. B. zum Verdampfen von =,24 kg Wasser, die im Glaubersalz auf r kg
des wasserfreien Salzes" enthalten sind, 670 Kal. nötig, während zür Darstellung
von i kg wasserfreien Natriumsulfat aus Glaubersalz o,7 kg Athylaikohol, der zum
Verdampfen nur 144 Kal. verbraucht, genügend ist. .
-
Anstatt einer Lösung von reinem Glaubersalze kann man zurr. Entwässerung
auch ein Gemisch dieses Salzes mit Magnesiumchlorid oder ein Gemisch von Magnesiumsulfat
und Chlornatrium (wie man es in der Mutterlauge beim Eindampfen des Seewassers in
den Salinen nach Entfernung des abgesetzten Chlornatriums findet) oder eine Lösung,
welche beim Einwirken von Chlornatrium auf eine Astrakhanit- oder Kieseritlösung
entsteht, benutzen. Die Versuche zeigen, daß in diesen Fällen z. B. durch Äthylalkohol
bzw. seine Dämpfe, Magnesiumsalze oder Chlornatrium fast gar nicht aus der Lösung
niedergeschlagen werden.
-
Das Abscheiden aus der wässerigen Lösung von Kristallhydrat mit io
oder 7 Mol. Wasser mittels Ethylalkohol wurde zwar schon beobachtet, aber bei Temperaturen,
die niedriger als die Temperaturen der Umwandlung dieser Hydrate ins wasserfreie
Salz liegen. Ebenfalls wurde beobachtet, daß beim Bearbeiten des Glaubersalzes mit
Äthylalkohol bei 37,50
ein Salzgemisch mit einem Wassergehalt von 32,5 Prozent
entsteht (siehe Gmelin-Kraut, Handbuch der anorganischen Chemie, 7. Aufl., igo6,
B. II, Abt. I, S. 332). Folgende Versuche haben gezeigt, daß beim Behandeln des
Glaubersalzes oder seiner Lösungen mit verschiedenen flüchtigen Substanzen oder
deren Dämpfen bei höher liegenden Temperaturen nur wasserfreies Salz erhalten wird.-
i. i kg feuchtes Glaubersalz (mit einem Gehalt von 42 Prozent wasserfreiem Salz)
wurde mit 1/4 1 96prozentigem Weingeist bis 5o° erwärmt; es entstanden
350 9 wasserfreies Salz und 735 ccm Lösung, welche 65 g wasserfreies Salz
enthielt; 2. i kg desselben Salzes wurde mit 1/Q 1 98prozentigem Methylalkohol bis
45° erwärmt; es resultieren 400 g wasserfreien Salzes und 95o ccm Lösung, welche
17 g wasserfreies Salz enthielt; 3. durch i kg desselben Salzes wurde gasförmiges
Ammoniak geleitet; im Anfange fiel die Temperatur des Gemisches sehr stark infolge
des Schmelzens und der Dehydratation des Salzes, bei der folgenden Absorption des
Ammoniaks aber stieg die Temperatur schnell an, das Durchleiten des Ammoniaks wurde
abgestellt, sobald die Temperatur 4o' erreicht hatte; es resultierten 4oo g wasserfreien
Salzes und 650 ccm Lösung mit einem Gehalt von 2o g wasserfreiem Salz; 4.
i kg desselben Salzes wurde bis 50° mit 1/2 1 Azeton erwärmt; es resultierten 34o9
wasserfreien Salzes und 98o ccm Flüssigkeit, die sich in zwei Schichten geteilt
hatte; die obere, bis 72occm,_ bestand hauptsächlich aus Azeton und enthielt nur
3 g Salz, die untere; 26o ccm, bestand hauptsächlich aus Wasser und enthielt 77
g Salz; 5. durch 24 kg Glaubersalz wurden 6,5 kg Alkoholdämpfe geleitet; die Temperatur
stieg auf 58'; nach 5 Minuten langem Zentrifugieren wurden 9,3 kg
wasserfreies Salz (mit o,2 Prozent Wasser und Spuren von Alkohol) erhalten; in der
Lösung blieben o,8 kg Salz.
-
Dib Verwendung von flüchtigen Lösungsmitteln ist bereits für die Behandlung
von Natriumbisulfat in der amerikanischen Patentschrift 873070 vorgeschlagen;
demgegenüber ist zu bemerken, daß es sich dort um ein anderes Ausgangsmaterial als
bei der vorliegenden Erfindung handelt, und zwar Bisulfat im ersten und Glaubersalz
im letzten Falle. Zweitens ist das von der vorliegenden Erfindung verfolgte Ziel
eine Entwässerung des Salzes, bei dem älteren Verfahren dagegen eine Abspaltung
von Schwefelsäure. Des weiteren kommen verschiedene Endprodukte in Frage: bei dem
älteren Verfahren ist es Glaubersalz, gemäß vorliegender Erfindung wird aber Glaubersalz
gerade als Ausgangsprodukt genommen.
-
Endlich muß noch auf die Verschiedenheit der Lösungsmittel hingewiesen
werden. Das, vorliegende Verfahren verwendet besonders Ammoniak, das, nebenbei bemerkt,
als das bequemste Lösungsmittel erscheint, aber für das ältere Verfahren als Lösungsmittel
in keiner Form in Frage kommen kann.
-
Zur Darstellung von wasserfreiem, chemisch reinem Sulfat aus Kieserit
verfährt man folgenderweise : 44o kg Kieserit oder eine entsprechende Menge Abraumsalz
löst man in schwacher Glaubersalzlösung, welche nach Abdestillieren des Alkohols
bei der Entwässerung von Glaubersalz- mit Alkoholdämpfen
entstanden
ist. Zur Kieseritlösung gibt man 670 kg Kochsalz oder entsprechend weniger,
wenn Kochsalz schon im Abraumsalz enthalten ist. Nach Erkalten der Lösung fällt
Glaubersalz aus. Durch das so erhaltene Glaubersalz leitet man 26o kg Alkoholdämpfe,
wobei die Temperatur bis 58' bis 6o' steigt. Man erhält 380 kg"7wasserfreies'
Salz. Aus der verbleibenden alkoholisch-wässerigen Lösung destillie-t ma_n den Alkohol
in einem Kolonnenapparat ab, wobei die Dämpfe zum Entwässern einer neuen Portion
Glaubersalz benutzt werden, und die zurückbleibende ,wässerige Lösung zum Lösen
einer neuen Portion Kieserit und Kochsalz dient. Der Verlust an Alkohol beträgt
3 bis q. 1 auf eine Tonne des erhaltenen wasserfreien Salzes.