DE671883C - Herstellung von Hyposulfit - Google Patents

Herstellung von Hyposulfit

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DE671883C
DE671883C DEV29522D DEV0029522D DE671883C DE 671883 C DE671883 C DE 671883C DE V29522 D DEV29522 D DE V29522D DE V0029522 D DEV0029522 D DE V0029522D DE 671883 C DE671883 C DE 671883C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/64Thiosulfates; Dithionites; Polythionates
    • C01B17/66Dithionites or hydrosulfites (S2O42-)

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

  • Verein für chemische und metallurgische Produktion in Aussig, Elbe, Sudetenland Herstellung von Hyposulfit Es ist bekannt, daß sich metallisches Natrium mit Schwefeldioxyd zu Natriumhyposulfit nach der Gleichung 2Na+2S02=Na2S204 vereinigen kann. Man war indessen bisher nur imstande, die Reaktion in organischen Lösungs- und Verdünnungsmitteln, die mit dem Natrium nicht reagieren, und bei völligem Ausschluß von Wasser durchzuführen. Unter solchen Bedingungen erhält man aber das Hyposulfit in einer feinkörnigen, leicht zersetzlichen Form, so daß dieses schon aus der Patentschrift 148 1.25 bekannte Verfahren praktisch unbrauchbar blieb. Hinsichtlich des Arbeitens in wässerigem Medium stellte die erwähnte Patentschrift fest, daß eine direkte Darstellung von Natriumhydrosulfit aus Natrium durch wässerige schweflige Säure selbstverständlich ganz ausgeschlossen sei.
  • Die bisherige Darstellung von Hyposulfit mittels Natriumamalgams in wässerigem Medium wurde daher durch Reduktion von Natriumbisulfit vorgenommen, das im Maße, in dem es zur Hyposulfitbildung verbraucht wird, neu zugeführt werden muß. Bei dieser Reduktion, die nach der Gleichung 4NaHS03+Na2-Na2S204+2Na2S03+2H20 verläuft, wird nur die Hälfte des angewandten Natriumbisulfits in Hyposulfit übergeführt. Eine bessere Ausnützung des Bisulfits kann erzielt werden, wenn man die Reaktion in Gegenwart einer dem Amalgam äquivalenten Menge freier Säure vornimmt, z. B. nach der Gleichung z Na H S 03 -f- 2 Na -E- H2 S 04 = Nag S-04 + Na. S04+ 2 H2 O oder ZNaHS03+2Na+2HCI=Na@S204+2NaCI+2H=O. Als freie Säure kann schließlich auch schweflige nach der Gleichung Säure verwendet werden, wobei die Reaktion 2NaHS03+2Na+H.S03=Na2S204+Na2S03+2H20 verläuft. Ausgangsmiterial für die Hyposulfitbildung bleibt aber auch hier das durch Amalgam zu reduzierende Natriumbisulfit. , Es wurde nun gefunden, daß die direkte Vereinigung von Natrium in Form von Natriumamalgam und schwefliger Säure nicht nur in organischen Lösungsmitteln, sondern überraschenderweise auch in wässerigem Medium glatt verläuft, wenn man die Reaktion in wässerigen Lösungen geeigneter Salze durchführt, deren l7enge so bemessen ist, daß die Azidität der Lösung zwischen PH 6 bis i liegt, und die Zufuhr der schwefligen Säure so regelt, daß diese Azidität während des ganzen Vorganges aufrechtbleibt.
  • Als Zusatzstoffe eignen sich beispielsweise die sauren Salze der Alkaliphosphate, -borate, -sulfite, -maleinate usw. Es hat sich dabei ergeben, daß die Natur dieser Zusatzstoffe an sich belanglos ist, daß also das gleiche Ergebnis unter Anwendung von chemisch grundsätzlich verschiedenen Zusatzstoffen, wie saures KaJumphosphat oder N.atriumbisulfit, erzielt wird.
  • Zweckmäßig wird die Azidität der Lösung nicht durch die sauren Salze der erwähnten Säuren allein eingestellt, sondern- durch ein Gemisch der sauren Salze mit Neutralsalzen, um Schwankungen der Azidität während des Prozesses besser ausgleichen zu können. Im allgemeinen bewegen sich die Zusätze zwischen r bis 5 °/a an sauren Salzen, denen zur Pufferung der Reaktion zweckmäßig noch etwa die gleiche Menge Neutralsalz hinzugefügt wird. Man kann indessen auch nur von Neutralsalz ausgehen und erst in der Lösung das gewünschte Verhältnis zwischen N eutralsalz und saurem Salz und dadurch die gewünschte Azidität durch Einleiten von S O.= erzeugen.
  • An Stelle der namentlich angeführten Zusatzstoffe können auch andere Salze schwacher oder mittelstarker Säuren zugesetzt werden, die imstande sind, der Lösung eine Azidität von pH 6 bis j zu erteilen. Die Reaktion kann bei gewöhnlicher Temperatur oder bei höherer oder niedrigerer Temperatur ausgeführt werden. Man kann ferner den Prozeß bis zur Ausscheidung des Dihydrats oder des wasserfreien Hyposulfits fortführen oder die Abscheidung des Hyposulfits durch Hinzufügen von Kochsalz oder ähnlich wirkender Salze begünstigen u. dgl.
  • Die zugesetzten löslichen Salze wirken nur als Schutzstoff und treten unverändert aus der Reaktion aus. Ein Verbrauch in der Reaktion findet nicht statt.
  • Das metallische Natrium wird in Form von elektrolytisch gewonnenem Natriumamalgam angewendet. Die Ausbeute an Hyposulfit beträgt über go°/o, bezogen auf das in den Prozeß eingeführte \ atriummetall.
  • Von den auf der Reduktion von Natriumbisulfit beruhenden bisherigen Verfahren zur Herstellung von Hyposulfit unterscheidet sich das neue Verfahren vor allem durch Einhaltung eines bestimmten Aziditätsgebietes während der ganzen Reaktion. Die bisherigen Verfahren führten dagegen das gesamte zur Natriumhyposulfitbildung verbrauchte S O, in Form von Natriumbisulfit ein, dessen Konzentration in der Lösung während des Prozesses ständig abnahm; dadurch wurde auch ein Sinken der Azidität verursacht.
  • Dies ist auch bei einem bekannten Verfahren der Fall, bei dem man den Allcalisulfitgehalt der nach der Reaktion entstehenden Reaktionsmasse möglichst niedrig, z. B. auf ,weniger als 45 g Alkalisulfit pro Liter halten soll. Dieser Endzustand wurde dadurch lerreicht, daß der Alkalibisulfitgehalt der Ausgangslösung in bestimmten Grenzen erhalten wurde. Da aber die Hyposulfitbildung auch bei diesem wie bei den anderen bekannten Verfahren nur insoweit vor sich ging, als --atriumbisulfit ursprünglich in der Lösung vorhanden war, hatte die Ausgangslösung infolge . der hohen Konzentration an Natriumbisulfit eine wesentlich höhere Azidität (mindestens PH 4 bis 5).
  • Versacht man aber, in diesem Aziditätsgebiete die direkte Vereinigung von Natrium und S O, vorzunehmen, indem man die S O,-Zufuhr so regelt, daß die Anfangsazidität ständig aufrechterhalten bleibt, so wird das gebildete \ atriumhyposulfit so weitgehend zersetzt, daß die Ausbeute an Hyposulfit ganz ungenügend wird.
  • Im nachstehenden wird die Ausführung der Erfindung in einer Versuchsapparatur und in technischem Maßstabe näher erläutert.
  • Als Reaktionsgefäß der in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Versuchsapparatur dient eine in einem KühlbadeL stehende, mit einem Stopfen verschlossene, etwa 13 cm weite Glasflasche A mit doppelt durchbohrtem Boden. Durch die eine Durchbohrung wird das konzentrierte Amalgam aus der Bürette G zugeführt, durch die andere das verdünnte Amalgam mittels des regulierbaren Überlaufs D (Schwanenhals) abgeführt. Die Flasche wird etwa 3 cm hoch mit Ouecksilber E und mit etwa r 1 Puffersalzlösung G von der Zusammensetzung 3o g/1 K H S 03 und 35g/1 K, H P O., und einem plI-Wert von 6,6 beschickt. Durch den mehrfach durchbohrten Stopfen der Flasche sind hindurchgeführt: (las Rohr H, durch welches das SO. in den Gasraum über der wässerigen Phase eingeleitet wird, das Rohr IL, das zur Probenahme dient, (las Rohr I mit anschließendem ZVasserverschluß zum Druckausgleich und der Rührer F. Der Ansatz P dieses Rührers bringt das Quecksilber in Rotation und bewirkt so die Vermischung mit dem aus der Bürette C zulaufenden konzentrierten Amalgam. Der ein wenig in Glas Quecksilber eintauchende Rührflügel 0 sorgt durch ständiges Abstreifen der Amalgamoberfläche für eine intensive Erneuerung der Diffusionsschicht zwischen Quecl@silber- und wässeriger Phase.
  • Nachdem der Apparat mit einem inerten Gase ausgespült wurde, läßt man unter Rühren und Kühlen Amalgam mit (beispielsweise) o,260/(, Na (entsprechend 35g Na/1) mit einer Geschwindigkeit von z. B. io ccm pro Minute (entsprechend 0,35 g Na pro Minute) zufließen und leitet gleichzeitig S O, durch Rohr H mit der durch das Äquivalentverhältnis Na. : 2 SO, gegebenen Geschwindigkeit ein, im vorliegenden Falle also etwa o,95 g S O. pro Minute. Man reguliert dabei noch im Verlaufe der Reaktion den S 0.-Zutritt auf Grund einer zeitweisen Kontrolle der Azidität der Lösung, die annähernd konstant bleiben muß. Die Temperatur wird während der Reaktion durch Kühlung auf unter 2o° C, am besten bei etwa io bis 1q.° C gehalten. Der Quecksilberüberschuß tritt als ganz verdünntes Amalgam mit einem Gehalt unter i g Na/1 durch den Überlauf D aus.
  • Nachdem sich die Reaktionslauge allmählich an Hyposulfit bis zur Sättigung (oder gegebenenfalls darüber hinaus) angereichert hat, wird sie aus dem Reaktionsgefäß entfernt und in üblicher Weise durch Aussatzen u. dgl. auf festes Salz verarbeitet. Die Ausbeute an Hyposulfit, bezogen auf das angewandte Natrium, beträgt je nach Rührung, Kühlung und Zulaufgeschwindigkeit des Natriumamalgams 88 bis 960/0.
  • Bei der betriebsmäßigen Ausführung des Verfahrens kann das Reaktionsgefäß beispielsweise aus einem flachen, runden Trog bestehen, der mit einer Auskleidung von Beton, keramischem Material, Gummi o. dgl. versehen ist. Der schwach paraboloidartig aufgewölbte Boden des Troges besitzt eine oder mehrere Öffnungen, durch die konzentriertes Amalgam aus einer Elektrolysenzelle zugeführt wird. Der Reaktionstrog ist mit einem Deckel luftdicht abgeschlossen, der entsprechende Durchbohrungen für die SO.-Zuleitungen, Entlüftung, Probenahme, Temperaturmessung, Laugenüberlauf und den Rührer besitzt. Die Kühlung der Reaktionslauge kann dabei in jeder geeigneten Weise innerhalb des Reaktionsgefäßes oder in einer Kühlschlange außerhalb des Troges vorgenommen «-erden. Das weitgehend entamalgamierte Quecksilber fließt schließlich durch einen Bodenschlitz oder Überlauf (ähnlich wie bei der Versuchsapparatur) aus dem Reaktionstrog wieder in die Elektrolysenzelle zurück. Man kann dabei in analoger Weise, wie dies für die Versuchsapparatur beschrieben wurde, vorgehen, indem man den Trog zunächst mit einer den ganzen Boden bedeckenden Quecksilberschicht und einer Puffersalzlösung der dort angegebenen Zusammensetzung beschickt, dann Amalgam und S O, im Verhältnis Na. : 2 S O, unter Rühren und Kühlen zuleitet, die Reaktionslauge allmählich mit Hyposulfit bis zur Sättigung anreichert und schließlich außerhalb des Troges auf festes Salz verarbeitet. Die Ausbeute beträgt über 9o 0/0.
  • Um diese Arbeitsweise kontinuierlich zu gestalten, kann man dem Reaktionsgefäß ständig frische Puffersalzlösung zuführen und gleichzeitig im selben Maße gesättigte bzw. übersättigte Hyposulfitlauge ständig durch den Laugenüberlauf des Reaktionstroges in ein außerhalb befindliches Gefäß abziehen, wo sie durch Aussalzen u. dgl. auf festes Salz verarbeitet wird. Diese Arbeitsweise hat indessen den Nachteil, daß das Reaktionsgefäß ständig Lauge hoher Hyposulfitkonzentration enthält, die naturgemäß am meisten zur Zersetzung neigt; infolgedessen sind die Ausbeuten geringer als in den vorhergehenden Beispielen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, arbeitet man vorteilhaft statt in einem einzigen Reaktionsgefäß in einer Reihe aufeinanderfolgender Reaktionströge, wobei der Ablauf eines jeden Troges von dem nächsten aufgenommen wird. Bei dieser Anordnung findet eine stufenweise Anreicherung der Frischlauge statt, so daß nur der letzte Reaktion.strög hochkonzentrierte Hyposulfitlösung enthält; auf diese Weise werden wiederum Ausbeuten von annähernd 9(,0;o erzielt.
  • Die Gefahr der Laugenzersetzung kann überdies vorteilhaft auch in der Weise vermieden werden, daß der Pu -ftersalzlösung, mit der das Reaktionsgefäß beschickt wird, von vornherein ein aussalzendes Mittel, vorzugsweise Kochsalz, zugesetzt wird, welches die Löslichkeit des Hyposulfits erheblich heruntersetzt. Verwendet man beispielsweise eine durch :209/1 H3 P 04 und i 7g/1 K O H auf pH 6 gepufferte Kochsalzlösung, die etwa Zoo c, N a Cl enthält, so kann im Reaktionstrog nur eine gesättigte Hyposulfitlösung von z. B. 5o bis 6o g/1 Na= S=04 entstehen. Zweckmäßig arbeitet man aber in diesem Falle auf eine übersättigte Lösung, die noch etwa io bis 30g/1 festes Natziumhyposulfit suspendiert enthält. Aus der ständig durch den Laugenüberlauf des Reaktionstroges austretenden Reaktionslauge wird das suspendierte und ein Teil des gelösten Natriumhyposulfits in einem Absitzgefäß durch starke Kühlung abgeschieden und durch Filtration getrennt. Die Lauge wird dann dem Reaktionstrog wieder zugeführt. Auch bei dieser Arbeitsweise werden ausgezeichnete Ausbeuten von annähernd 9o o@o erreicht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCI3: Verfahren zur Herstellung von Hyposulfit aus metallischem Natrium in Form von Natriumamalgam und S 02 durch direkte Vereinigung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in wässe-11 rigen Lösungen von Salzen schwacher oder mittelstarker Säuren, wie saures Natriumphosphat, saures Natriumborat, Natrium-, Kalium- oder Ammoniurnbisulfit o. dgl. vom pri-Wert 6 bis 7, die vorzugsweise außer den sauren Salzen noch Neutralsalze schwacher oder mittelstarker Säuren zur Pufferung des Vorganges enthalten, durchführt und S O= im Äquivalentverhältnis z S 02 : Na, zuführt, so daß der pH-Wert während des ganzen Prozesses aufrechterhalten bleibt.
DEV29522D 1933-05-19 1933-05-19 Herstellung von Hyposulfit Expired DE671883C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE967823C (de) * 1952-07-22 1957-12-27 Dr Alfred Wurbs Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen zwischen Amalgamen, insbesondere solchen der Alkalimetalle, und Loesungen oder Aufschlaemmungen anorganischer oder organischer Verbindungen
DE1033643B (de) * 1952-03-21 1958-07-10 Montedison Spa Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung waessriger Loesungen von Natriumhydrosulfit aus Natriumamalgam und gasfoermigem SO

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1033643B (de) * 1952-03-21 1958-07-10 Montedison Spa Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung waessriger Loesungen von Natriumhydrosulfit aus Natriumamalgam und gasfoermigem SO
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