DE507522C

DE507522C - Verfahren zur Herstellung von Perboraten

Info

Publication number: DE507522C
Application number: DER75777D
Authority: DE
Original assignee: Roessler and Hasslacher Chemical Co
Current assignee: Roessler and Hasslacher Chemical Co
Priority date: 1927-09-27
Filing date: 1928-09-20
Publication date: 1930-09-20
Also published as: FR665199A; US1716874A; NL25704C; GB297777A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Natriumperborat aus Borax.

Es ist bekannt, daß man Natriumperborat aus Borax, Natriumsuperoxyd und Kohlensäure im Sinne der folgenden Gleichung

Na₂B₄O₇ · 10 H₂O + 4 Na₂O₂ + 3 CO₂ + 6 H₂O 4 NaBO₃-4 H₂O + 3Na₂CO₃

herstellen kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil daß erhebliche Mengen (6MoI.) von Natrium in verhältnismäßig wertloses Natriumcarbonat ίο 'übergeführt werden, während gleichzeitig Verluste an wertvollem Borax entstehen.

Na₂B₄O₇ · io H₂O + 2 NaOH

—ν 2 Na₂B₂O₄ · 4 H₂O -f- 3 H₂O 2 Na₂B₂O₄ · 4 H₂O + 4 H₂O₂ + 4 H₂O >- 4 NaBO₃ · 4 H₂O

herzustellen, welches Verfahren den Nachteil der Verwendung verhältnismäßig teurer Oxydationsmittel bietet.

Ferner ist es bekannt, Perborat derart herzustellen, daß man gleichzeitig Borsäure und eine Mineralsäure oder Borsäure und Wasserstoffsuperoxyd mit Alkalisuperoxyd zur Reaktion bringt, oder daß man Lösungen von Wasserstoffsuperoxyd auf solche von Borsäure und Natriumhydroxyd einwirken läßt, wobei zwecks Aussalzung das Natriumhydroxyd in größeren Mengen angewendet wird, als zur Umwandlung der Borsäure in Natriumperborat erforderlich ist. Letztgenanntes Verfahren wird auch derart durchgeführt, daß man einen

Es ist weiterhin bekannt, Natriumperborat aus Borax, Natriumhydroxyd und Wasserstoffsuperoxyd im Sinne der Gleichung

aliquoten Teil des dabei zu verwendenden Wasserstoffsuperoxyds und der Natronlauge durch Natriumsuperoxyd ersetzt, die Borsäure durch eine geringe Menge Natronlauge in Lösung bringt und die Lösungen mischt, im übrigen aber auch hierbei solche Arbeitsbedingungen wählt, daß nach dem Vermischen der Lösungen, abgesehen von dem zwecks Ausbeuteerhöhung gegebenenfalls zuzusetzenden Natriumchlorid, eine größere als die zur Umwandlung der Borsäure in Natriumperborat erforderliche Menge Natriumionen vorhanden ist.

Die eben genannten Verfahren, welche Borsäure als Ausgangsmaterial verwenden, erfor-

dern außerordentliche Reinheit der Ausgangsstoffe. Mit Rücksicht auf die schwierige Reinigungsmöglichkeit von Borsäure geht man dabei in der Weise vor, daß man Borax durch Umkristallisation reinigt und aus diesem die Borsäure gewinnt, wobei das Alkali des Borax verlorengeht, was einen weiteren Nachteil dieser Verfahren darstellt.

Nach vorliegender Erfindung dagegen gelingt die Herstellung von Perborat aus Borax bei praktisch vollständigen Sauerstoffausbeuten und nur sehr geringen Boraxverlusten unter Erzielung sehr reiner Produkte dadurch,

Na₂B₄O₇ · 10 H₂O + Na₂O₂ + 3 H₂O₂

Bei diesem Prozeß wird die Bildung störender, die Lauge und das gebildete Perborat verunreinigender Nebenprodukte vermieden,

ao was wieder den Vorteil bietet, daß die Mut-. terlauge immer wieder zu frischen Ansätzen Verwendung finden, also im Kreislauf nutzbar gemacht werden kann, wodurch Borsäureverluste vermieden werden. Der Reaktionsverlauf ist ferner von dem Reinheitsgrad der verwendeten Ausgangsmaterialien praktisch daß zur Oxydation des Borax Natriumsuperoxyd und Wasserstoffsuperoxyd derart angewendet werden, daß der Borax in der ersten Stufe des Prozesses mit Hilfe von Natriumsuperoxyd einer teilweisen Oxydation unterworfen wird, wobei gleichzeitig das für die Perboratbildung erforderliche Natrium in den Prozeß eingeführt wird, worauf die weitere Oxydation in der zweiten Stufe des Prozesses mit Hilfe von Wasserstoffsuperoxyd erfolgt.

Hierdurch ist es möglich, den Prozeß im Sinne der folgenden Gesamtgleichung durchzuführen :

+ 3 H₂O >- 4 NaBO₃ · 4 H₂O.

unabhängig, und besitzt letzterer praktisch keinen Einfluß auf die Ausbeutemengen. Ein weiterer großer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß außerordentlich gut ausgebildete Kristalle erhalten werden und das Reaktionsprodukt leicht filtrierbar ist, was technisch von großer Bedeutung ist. Der Reaktionsverlauf nach der obigen Gesamtgleichung erfolgt dabei vermutlich in den folgenden Stufen:

Na₂B₄O₇ · 10 H₂O + Na₂O₂ ν 3/2 (Na₂B₂O₄ · 4 H₂O) + NaBO₃ · H₂O,

3/2 (Na₂B₂O₄ · 4 H₂O) -l· 3 H₂O₂ +.3 H₂O > 3 'NaBO₃ · 4H₂O).

In Ausübung der Erfindung verfährt man z. B. derart, daß man zunächst Natriumsuperoxyd bei mäßiger Temperatur auf die Boraxlösung einwirken läßt, so daß auf 1 Mol. Borax etwa 1 Mol. Natriumsuperoxyd zur Anwendung gelangt. Hierauf wird Wasserstoffsuperoxyd (und zwar etwa 3 Mol.) zugegeben und nach Vollendung der Perboratbildung das erzeugte Perborat durch Abkühlen zur Kristallisation gebracht, worauf die Mutterlauge zum Ansatz einer neuen Boraxlösung Verwendung finden kann. Bei dieser Arbeitsweise erhält man das Perborat in Form von gut ausgebildeten, frei fließenden Kristallen, welche frei sind von Verunreinigungen, wie Metaborat, Natriumcarbonat, Kochsalz u. dgl. Bei Durchführung des Prozesses unter Bedingungen, bei welchen die Mutterlauge ohne irgendwelche Reinigung zu zehn aufeinanderfolgenden Ansätzen benutzt wurde, wurden ausgezeichnete Sauerstoff ausbeuten (im Durchschnitt 95 bis 960^) und eine praktisch iooprozentige Boraxumsetzung erzielt, welcher Erfolg sich dadurch erklärt, daß die in Lösung bleibenden Anteile von Borax oder daraus gebildeten Produkten, wie Metaborat und Perborat, wieder beim nächsten Ansatz nutzbar gemacht werden.

Für den Erfolg des Verfahrens ist auch die richtige Regelung der Temperatur wesentlich. Im allgemeinen empfiehlt es sich, in der ersten Stufe des Verfahrens so zu arbeiten, daß die bei Zugabe des Natriumperoxyds steigende Temperatur bis zur Umsetzung des Borax in Metaborat zwischen etwa 12 und 20° C, vorzugsweise bei etwa 15° C, gehalten wird. Ein Übersteigen von 20⁰ C bedingt Sauerstoffverluste, während das Arbeiten bei zu niedrigen, z. B. erheblich unter 15⁰C liegenden Temperaturen der Umsetzung des Borax zu Metaborat entgegenwirkt. Vor der Zugabe des Wasserstoffsuperoxyds wird die " Lösung zweckmäßig auf Temperaturen von etwa 8 bis 12⁰C eingestellt und die zweite Stufe des Verfahrens, z. B. bei mittleren Temperaturen von z. B. io° C, durchgeführt. Hält man die Temperatur hierbei erheblich unter 10⁰C, so wird die Reaktion zunächst verzögert. Kommt sie aber in Gang, so verläuft sie unter Schäumen und Sauerstoffverlusten zu schnell. Arbeitet man in der zweiten Stufe bei Temperaturen, welche erheblich oberhalb 10° C liegen, so werden weniger schöne Perboratkristalle erhalten.

Beispiel

646 kg Borax werden mit 1800 kg Wasser bei Temperaturen unterhalb 15⁰C unter Umrühren gemischt. Hierzu werden 133 kg Natriumsuperoxyd innerhalb 10 Minuten unter Fortführung des Rührvorganges zugegebein. Man läßt die Temperatur der Lösung auf

etwa 15⁰C steigen und hält sie alsdann etwa 30 Minuten zwischen! 10 und 15⁰C. Während dieser Zeit findet Umsetzung des Borax in Metaborat und teilweise Oxydation zu Perborat statt. In die Metaboratlauge werden bei einer Temperatur von etwa 10⁰C 630 kg Wasserstoffsuperoxyd (27,60/0) eingebracht, zweckmäßig derart, daß man die Gesamtmenge innerhalb 90 Minuten allmählich zufließen läßt. Hierbei hält man die Temperatur durch Kühlung auf etwa 10⁰C. Hierauf wird ι Stunde lang gerührt, wobei man die Lauge zwecks möglichst vollständiger Kristallisation des Perborats bis auf o° C abkühlt. Die Kristalle, welche z. B. durch Zentrifugieren von der Lauge getrennt werden können, sind so rein, daß sie ohne Waschprozeß weiterverarbeitet werden können. Durch Trocknen bei mäßigem Temperaturen, z. B.

ao bei 36 bis 40⁰C, erhält man das Perborat in Form frei fließender, nicht hygroskopischer Kristalle. Die Mutterlauge, weicnenach Abtrennung der Kristalle Temperaturen von z. B. ο bis 5⁰C aufweist, wird für einen neuen Ansatz einer Boraxlösung verwendet. Nach zehn Ansätzen unter Bewegung der Lauge im Kreislauf war dieselbe immer noch so rein, daß das gebildete Perborat nicht \ urunreinigt wurde. Zeta Ansätze, bei welchen insgesamt 6460 kg Borax, 1330 kg Natriumperoxyd und 6 295 kg Wasserstoffsuperoxyd angewendet wurden, ergaben 10381 kg trockenes Perborat mit einem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt von 9,91%, entsprechend einer Sauerstoffausbeute von 95,2% und einer Ausbeute von 99,7% der Theorie des angewendeten Borax.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Natriumperborat aus Borax, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von 1 Mol. Borax zunächst zwecks Umsetzung zu Metaborat und teilweiser Überführung in, Perborat mit etwa 1 Mol. Natriumsuperoxyd behandelt -wird und hierauf etwa 3 Mol. Wasserstoffsuperoxyd in den Prozeß eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung dies Borax mit Natriumsuperoxyd bei Temperaturen, welche das Intervall von, 12 bis 2o°, und daß die Oxydation mit Wasserstoffsuperoxyd bei Temperaturen, weiche das Intervall von 8 bis 12° nicht wesentlich unter- oder übersteigen, erfolgt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlaugen im Kreislauf nutzbar gemacht werden, derart, daß die von dem auskristallisierten Perborat befreiten Laugen zum Ansatz neuer Boraxlösungen Verwendung finden.