DE672489C

DE672489C - Herstellung von Kationenaustauschern aus koerniger Aktivkohle

Info

Publication number: DE672489C
Application number: DEI56464D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Gerstner; Dr Phil Walter Harz
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1936-11-28
Filing date: 1936-11-28
Publication date: 1939-03-03

Description

Herstellung von Kationenaustauschern aus körniger Aktivkohle Durch Einwirkung von starken Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, auf kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Braunkohle, Steinkohle, kann man Aktivkohlen mit hohem Adsorptionsvermögen erhalten.
Es ist auch bekannt, daß man aus diesen Ausgangsstoffen durch Behandlung mit starken Säuren, z. B. Schwefelsäure, Stoffe erhält, die neben der Adsorptionsfähigkeit auch eine hohe Austauschfähigkeit für Kationen aufweisen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Stoffe besteht aber darin, daß sie durch den Einbau von 5 O3-H-Gruppen stark sauren Charakter und infolgedessen für den auszutauschenden Stoff eine ungenügende Selektivität aufweisen, da die selektive Wirksamkeit derartiger Austauscher im allgemeinen um so ausgeprägter ist, je schwächer die eingebauten Säuregruppen sind.
Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung hochaktiver Kornkohle bekannt, wobei Kohleformlinge zunächst mit Gasen oder Dämpfen aktiviert werden und anschließend einer Nachbehandlung mit Chemikalien, u. a. Salpetersäure, in der Glühhitze unterzogen werden.
Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven Kohle bekannt, die etwa 0,3 bis 5 0/o freie Säure enthält. Nach beiden Verfahren wurden Aktivkohlen erhalten, jedoch keine Kationenaustauscher.
Weiter ist ein Verfahren zur Entfernung unerwünschter Ionen aus Aktivkohle bekanntgeworden, das darin besteht, die Kohle mit verdünnter Salpetersäure auszuwaschen. Eine Einwirkung auf die Kohle selbst erfolgt hierbei naturgemäß nicht.
Es wurde gefunden, daß man ein wertvolles Umwandlungsprodukt aus körniger Aktivkohle erhält, wenn man diese mit Salpetersäure behandelt. Die Umsetzung kann bei erhöhter oder gewöhnlicher Temperatur und mit Salpetersäure verschiedener Stärke, z. B. mit konzentrierter, rauchender oder auch 40 Wo iger Salpetersäure, erfolgen. Am einfachsten ist die Umsetzung bei gewöhn licher Temperatur mit konzentrierter Salpetersäure. Das erhaltene lTmwandlungsprodukt unterscheidet sich nach dem Auswaschen äußerlich kaum von dem Ausgangsstoff, insbesondere bleibt die Kornform erhalten, während bei einem Ausgangsma@@@ rial, wie Braunkohle oder Steinkohle, en@@ weitgehender Zerfall eintritt. Die vorliegende@ Erfindung beruht demnach darauf, nicht aktive Oberfläche durch Behandlung fritz starken Säuren zu schaffen, sondern durch eine oxydative Nachbehandlung, z. B. mit H N Oi, eines bereits oberflächenaktiven Ausgangsmaterials einen austauscher von schwach saurem Charakter herzustellen. Es ist anzunehmen, daß hierbei schwach saure Gruppen, wie C O O H-Gruppen, in das Aktivkolilegerüst eingebaut werden, also organische Säuren z. B. nach Art der Mellithsäure bzw.
Ubergangsprodukte zu dieser entstehen, die in der Aktivkohle verankert bleiben und als Basenaustauscher wirken. Durch die bereits vorhandene große innere Oberfläche ist eine Angriffsfläche für den allseitigen Einbau der wirksamen Austauschgruppen besonders gegeben.
Durch die Behandlung mit Salpetersäure ist die Aktivkohle zu einem vorzüglichen Kationenaustauscher geworden, so daß sie sich besonders eignet für Wasserenthärtungs-und Entsalzungszwecke, insbesondere aber zur Gewinnung von Metallen aus verdünnten wässerigen ammoniakalischen Lösungen, Ablaugen u. dgl. Besonders geeignet ist das durch Behandlung mit Salpetersäure erhaltene Umwandlungsprodukt aus Aktivkohle zur Absorption von Kupfer aus Spinnwässern, wie sie bei der Kupferoxydammoniakkunstseideherstellung anfallen. Hierbei wird der selektive Charakter des neuen Stoffes besonders deutlich; das Kupfer wird aus den Spinnwässern völlig aufgenommen, während das Ammoniak nicht in wesentlichen Mengen adsorbiert wird.
Die Regenerierung des Austauschers erfolgt mit verdünnten Säuren, z. B. io 0/diger Schwefelsäure, wobei das adsorbierte Metall, z B. Kupfer, zum größten Teil wieder herausgelöst wird.
Durch eine erneute Behandlung mit Salpetersäure oder auch durch eine nach mehreren Behandlungen und Regenerierungen erfolgende Behandlung mit Alkali oder durch eine Kombination beider Behandlungen kann eine in der Filterleistung zurückgegangene Kohle wieder auf ihre ursprüngliche Leistung gebracht werden.
Beispiel 100 Gewichtsteile körnige Aktivkohle wern anteilsweise innerhalb zweier Stunden zu 0 Gewichtsteilen rauchender Salpetersäure teben. Durch häufiges Schütteln wird die Kohle unter die Oberfläche gebracht. Durch die frei werdende Reaktionswärme wird das Gemisch etwa 40 bis 500 warm. Die Kohle bleibt 20 Stunden in der konzentrierten Säure und wird dann in weiteren 20 Stunden gründlich ausgewaschen. Die Behandlung bei höherer Temperatur liefert eine Kohle mit gröberer Filterleistung, aber geringerer Beständigkeit.
Wasser von I50 Härte wird von dieser Austauschkohle auf o, 6° enthärtet. Die Kup£eraufnahm bzw. die Durchbruchsbeladung eines solchen Filters beträgt bei der Filtrationsgeschwindigkeit von 5 mlh und einer Kupferkonzentration in der ammoniakalischen Lösung von I40 mg/l etwa 5 % Cu, bei einer Kupferkonzentration von 350 mgll etwa 7 % Cu. Ammoniak bricht hierbei bereits zu Beginn der Adsorption durch. Eine Kohle mit einer Filterleistung nach mehreren Beladungen von 3,7 01o Cu wird durch eine kurze Behandlung mit 4 oiger Natronlauge wieder auf eine Filterleistung von 3,55 Ofo Cu Durchbruchsbeladung gebracht (ursprüngliche Filterleistung 3,58 %).

Claims

PATENTANSPRÜCHE : I. Verfahren zur Herstellung von Kationenaustauschern, z. B. zur Enthärtung von Wasser und insbesondere zur Gewinnung von Kupfer aus Spinnwässern der Kupferammoniakseideerzeugung, aus körniger Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß körnige Aktivkohle bei gewöhnlicher bzw. der sich bei der Umwandlung einstellenden Temperatur mit Salpetersäure von mindestens etwa 40 % insbesondere höherer Konzentration behandelt und anschließend bis zur Neutralität gewaschen wird.
2. Verfahren zur Nachaktivierung eines bei der Abtrennung des Kupfers aus Spinnwässern nach Anspruch I verwendeten Umwandlungsprodukts aus Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß es bei gewöhnlicher Temperatur mit Salpetersäure oder Alkali oder mit beiden nacheinander behandelt wird.