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Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd. Die Erfindung
bezweckt die direkte Gewinnung von konzentrierteren, mehr als ioprozentigen Wasserstoffsuperoxydlösungen
und erreicht dieses Ziel dadurch, daß Schwefelsäure, deren Gehalt nicht wesentlich
weniger als i80 g im Liter beträgt, mit 'Natriumperborai= zur Umsetzung gebracht
wird.
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Bei der bekannten Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd durch Umsetzen
von Superoxyden der Leichtmetalle, insbesondere von Bariumsuperoxyden und N atriurrisuperoxyden
mit Mineralsäuren, vorzugsweise Schwefelsäure, gelingt es nicht, direkt zu konzentrierteren
Lösungen von Wasserstoffsuperoxyd zu gelangen, da entweder, wie z. B. bei Bariumsuperoxyd,
die Umsetzung mit konzentrierterer Schwefelsäure Schwierigkeiten bot oder weil die
Masse der sich ausscheidenden Salze, z. B. von Glaubersalz, bei derUmsetzung von
Natriumsuperoxyd mit Schwefelsäure das erforderliche mechanische Durchrühren bei
starleer Konzentration erschwerte oder ganz unmöglich machte. Man gelangte so in
einer Operation nur zu, einem etwa ioprozentigen Wasserstoffsuperoxyd. Um handelsübliche
2o- bis 30prozentige Ware herzustellen. war man daher gezwungen, entweder durch
stufenweises Eintragen von Superoxyd in Säure und Abnutschen der erhaltenen Niederschläge
in mehreren Operationen zu arbeiten oder das in einer Operation erhaltene verdünnte
Wasserstoffsuperoxyd durch Destillation zu konzentrieren.
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Bei der an sich bekannten Umsetzung von Perboraten mit Mineralsäure
war zu erwarten, daß bei Verwendung von konzentrierteren Säuren die gleichen Übelstände
in Erscheinung treten würden, während weiterhin zu befürchten war, daß bei dem Umsetzungsprozeß
sich erhebliche Mengen von leichtlöslicher Überborsäure bilden würden, welche in
Lösung bleiben und somit verlorengehen würden.
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Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß es unerwarteterweise
gelingt, N atriumperborat mit konzentrierter Schwefelsäure in einer Operation glatt
und mit sehr hoher Ausbeute zu einem 2o- und höherprozentigen Wasserstoffsuperoxyd
umzusetzen. Die für die Durchführung der Reaktion unerläßliche mechanische Bearbeitung
der Masse bietet hierbei, trotz der Ausscheidung großer Mengen von Glaubersalz und
Borsäure, keine Schwierigkeiten. Anscheinend hat die Borsäure die Eigenschaft, die
Reibung unter den Glaubersalzkristallen zu vermeiden und so eine leichtere Durcharbeitung
der Masse zu bewirken. Die Ausbeute an Wasserstoffsuperoxyd ist nahe der theoretischen.
Es finden mithin trotz Anwendung von konzentrierterer Schwefelsäure störende Zersetzungen
und Nebenreaktionen nicht statt. Es zeigte sich ferner, daß von der angewandten
Menge Borsäure nur etwa io bis 15 Prozent in Lösung gehen.
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Diese nicht vorauszusehende Tatsache ist aber für die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens von ausschlaggebender Bedeutung, da die ausgeschiedene Borsäure wieder
glatt zu Borat verarbeitet werden kann, welches dann seinerseits
wieder
in Perborat übergeführt und zur Herstellung neuer :Mengen von Wasserstoffsuperoxyd
nutzbar gemacht werden kann. Da die Reaktion auf ein kIolekül Wasserstoffsuperoxyd
nur die Hälfte der Säure verbraucht wie Superoxyd, und da bei der Umsetzung nur
geringe Wärmemengen frei werden, so bietet auch in dieser Beziehung die direkte
Herstellung von konzentriertem Wasserstoffsuperoxyd aus Perborat technische und
wirtschaftliche Vorteile. Die erhaltenen Lösungen lassen sich ohne weiteres für
alle gewerblichen Zwecke verwenden.
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Zur Durchführung des Verfahrens verfährt man beispielsweise derart,
daß man in 230 kg Schwefelsäure mit 380 g Hz S04 im Liter Zoo kg Natriumperborat
unter Umrühren einträgt.. Die Menge der Schwefelsäure wird zweckmäßig so bemessen,
daß am Ende eine schwach saure Reaktion sich einstellt. Nach erfolgter Urnsetzung
und Abkühlung wird das Wasserstoffsuperoxyd durch Abnutschen von den ausgeschiedenen
Salzen getrennt und ausgewaschen; man erhält ein Wasserstoffsuperoxyd von etwa 23,5
Prozent. Die verdünnteren Waschwasser werden zu einem neuen Ansatz verwendet.
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An Stelle von Schwefelsäure kann man auch andere Säuren, z. B. Salzsäure
oder Phosphorsäure in entsprechender Konzentration verwenden.
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Man kann, wie gefunden wurde, auch derart verfahren, claß man die
konzentrierte Säure auf eine Suspension von Natriumperborat in Wasser einwirken
läßt, wobei der unerwartete Erfolg erzielt wird, daß keinerlei Zersetzung der alkalischen
Wasserstoffsuperowdlösungen eintritt. Die Ausbeute ist hierbei die gleiche wie bei
der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise. Würde man versuchen, mit Superox5#den
in dieser Weise zu arbeiten, so würden lebhafte Zersetzungserscheinungen eintreten.
Das letztgenannte Arbeitsverfahren bietet den Vorteil, daß das unerwünschte Arbeiten
mit starker, die Gefäße leicht angreifender Säure vermieden wird.
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Von den bekannten Verfahren der Wasserstoffsuperoxydgewinnung durch
Zersetzung der Persulfate mit starker Schwefelsäure unterscheidet sich das angemeldete
Verfahren grundsätzlich dadurch, daß nach ersteren nicht sofort Wasserstoffsuperoxyd
entsteht, sondern erst durch Destillation in Freiheit gesetzt werden muß, während
nach dem angemeldeten Verfahren sofort ohne Erwärmung oder Destillation eine Wasserstoffsuperoxydlösung
von gewünschtem Sättigungsgrad erhalten wird.