DE347602C - Verfahren zur Darstellung von Natriumperborat durch Elektrolyse - Google Patents

Description

• Verfahren zur Darstellung von Natriumperborat durch Elektrolyse. Perborate werden bekanntlich bis jetzt in der Weise dargestellt, daß mittels eines Sauergtoffträgers Sauerstoff an Borate angelagert wird. Als solche Sauerstoffträger kommen zur Anwendung: Wasserstoffsuperoxyd, Natriumsuperoxyd und Perkarbonate verschiedener Herkunft. Diese den aktiven Sauerstoff enthaltenden Verbindungen haben sämtlich einen beträchtlichen Markt- bzw. Darstellungswert, und es sind infolgedessen die Perborate noch keine billig zugänglichen Körper. Angesichts der ständig wachsenden Wichtigkeit insbesondere des Natriumperborats würde ein billiges Herstellungsverfahren desselben von erheblicher Bedeutung sein.
• Man hat nun versucht, die von Tanatar angegebene Reaktion, nämlich die elektrolytische Oxydation einer Boratlösung, zu einem technischen Verfahren auszugestalten, indem man gemischte Lösungen von Alkaliboraten und Alkalikarbonaten der Elektrolyse unterwarf.
• Diese Bestrebungen können nicht oder nur in höchst mangelhafter Weise zum Ziele führen, und zwar aus einem Grund, den Tanatar bereits richtig erkannt hat. In der Zeitschrift für physikalische Chemie, Bd.29, S. 162, berichtet der Genannte wie folgt »Der elektrische Strom (Elektrolyse) zersetzt die Perborate ebenfalls, obgleich die Entstehung geringer Mengen der Perborate bei der Elektrolyse konzentrierter Lösungen der o-Borate stattfindet.« Aus dieser wichtigen Feststellung geht zweifelsfrei hervor, daß bei der Elektrolyse von G Boratlösungen keine hohen Sauerstoffkonzentrationen erzielbar sind. Es stellt sich sehr bald, d. h. schon bei ganz mäßiger Sauerstoffkonzentration; der Gleichgewichtszustand ein, daß ebensoviel Perborat zerstört als gebildet wird.
• Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß die elektrolytische Darstellung von Natriumperborat in technisch brauchbarer Weise gelingt, wenn man in der unter Strom stehenden Karbonatlösung für Anwesenheit von festem Borax Sorge tragt. Man erhält auf diesem Wege unerwarteterweise direkt festes Natriumperborat.
• SuspendiQrt man z. B. in einer unter Strom stehenden Sodalösung gemahlenen Borax, so läßt sich schon nach ganz kurzer Zeit im Niederschlag aktiver Sauerstoff, nämlich Natriumperborat, nachweisen. Durch entsprechend lange Fortsetzung der Elektrolyse gelingt es, allen Borax in marktfähiges, kristallisiertes Perborat überzuführen.
• Auch wenn man an Stelle von Sodalösung eine Lösung verwendet, welche neben Soda noch Pottasche enthält, gelangt man zu Natriumperborat.
• Man erhält also in dieser @t'eise in einer einzigen Operation unmittelbar aus festem Borax festes, marktfähiges Perborat.
• Daneben bietet das Verfahren noch den Vorteil, daß man durch vorzeitige Unterbrechung der Elektrolyse jede beliebige Mischung von Perborat und Borax (Perborax) herstellen kann.
• Man kann die Reaktion durch Hinzufügen gewisser Stoffe zur Lösung beschleunigen, z. B. durch Natriumperborat, dem man noch Bikarbonat oder solches erzeugende Stoffe zusetzen kann.
• Bei eingehenderer Beärbeitung der Reaktion zeigte .es sich, daß sie stark abhängig ist von der ve'reenäfen Ausgangss; off e. Verunreinigungen, wie sie in diesen Stoffon oft vorhanden sind, und die auch sonst als Katalysatoren bekannt sind, wie z. B. Eisenverbindungen, stören die Bildung von festem Perborat erheblich. Elektrolysiert nran solchergestalt verunreinigte Lösungen, so tritt erst nach einiger Zeit offenbar unter der Wirkung der Elektrolyse eine Entgiftung oder Selbstreinigung ein, worauf dann die Perboratbildung ihren normalen Fortgang nimmt. Um diesem Mißstand, der eine Energievergeudung bedeutet, zu entgehen, kann man solche Ausgangsstoffe anwenden, die praktisch katalysatorfrei sind, oder man kann die Katalysatoren aus den Ausgangsstoffen beseitigen z. B. genügt es, eine Lösung von Solvay-Soda, die fast stets gewisse Mengen Eisenverbindungen auch in filtriertem Zustande enthält, aufzukochen und zu filtrieren, um eine brauchbare Lösung zu erhalten.
• Endlich kann man aber auch die schädliche Wirkung der Katalysatoren dadurch hemmen oder aufheben, daß man dem . Elektrolyten solche Stoffe zusetzt, die man als negative Katalysatoren oder Schutzstoffe kennt. So gibt z. B. eine ungereinigte Solvay-Sodalösung nach Zusatz von geringen Mengen Zinnsäure Ausbeuten, die denen mit gereinigten Sodalösungen erhaltenen gleichkommen; ja es scheint sogar diesen Schutzstoffen eine die Reaktion begünstigende Wirkung zuzukommen, weswegen ihre Anwendung auch bei praktisch katalysatortreien Ausgangsstoffen zweckmäßig erschfint. In dieser Richtung wirkt auch Natriumperborat oder ähnliche Stoffe, da durch ihren Zusatz die Wirkung von Katalysatoren aufgehoben wird. Die günstige Wirkung kann durch gleichzeitige Anwendung mehrerer dieser Körper noch gesteigert werden.
• Bei der praktischen Ausarbeitung des Verfahrens hat es sich gezeigt, daß die Stromdichte in sehr weiten Grenzen schwanken kann, daß man z. B. mit einer Stromdichte von 2 ooo Amp. pro Quadratmeter arbeiten kann, daß aber. auch die Hälfte oder das Doppelte dieser Stromdichte anwendbar ist. Ebenso kann die Temperatur innerhalb ziemlich weiter Grenzen schwanken. Als zweckmäßig hat sich z. B. eine Temperatur voa 13' erwiesen.
• Das Verfahren werde durch folgendes Beispiel erläutert: Der Elektrolyt besteht aus 4 1 einer Lösung, die 13 bis 14 g Soda in ioo ccm gelöst enthält. Es werden 300 g gemahlener Borax < ingetragen und während der Elektrolyse die bei 13' ausgeführt wird, gerührt. Die Anoden bestehen aus einem Platindrahtnetz von zoo qcm Oberfläche, die Kathoden aus Eisenblechen von entsprechender Größe. Die Stromstärke beträgt 4o Amp. Nach etwa zweistündiger Dauer der Elektrolyse läßt sich im Niederschlag schon aktiver Sauerstoff nachweisen. d. h. die Bildung von festem Perborat hat begonnen. Nach ungefähr 6- bis 7stündiger Dauer der Elektrolyse ist nahezu aller Borax in Perborat übergeführt, das nun in üblicher Weise von dem Elektrolyten getrennt wird. Es ist darauf zu achten, daß sowohl die Sodalösung als auch der Borax möglichst rein sind, daß insbesondere katalytisch zerstörend wirkende Stoffe, wie die Salze der meisten Metalle, nicht in schädlich wirkender Menge zugegen sind. Die Elektrolyse kann man noch dadurch verkürzen, daß man reaktionsbegünstigende Stoffe, wie Bikarbonat, und negative Katalysatoren, wie Zinnsäure oder ihre Verbindungen, zusetzt.

Claims (4)

1. PATENT-ANSPRÜcHE: -x. Verfahren zur Darstellung von Natriumperborat durch Elektrolyse von Natriumkarbonatlösungen in Gegenwart eines Borates, dadurch gekennzeichnet, daß eine Karbonatlösung, die festen Borax enthält, elektrolysiert wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe in praktisch katalysatorfreier Beschaffenheit verwendet.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Ausgangsstoffen enthaltene Katalysatoren unschädlich macht.
4. 4. Ausführungsform des Verfahrens nach Ansprüchen =, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man der Lösung einen oder mehrere reaktionsbegünstigende Stoffe, z. B. Natriumperborat, Natriumbikarbonat, Zinnsäure oder ihre Verbindungen, zusetzt.