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Verfahren zur Herstellung konzentrierter Lösungen von Natriumbisulfit
Es ist bekannt, zwecks Gewinnung der Lösungen von Alkalisulfiten die Lösungen der
entsprechenden Sulfate in Gegenwart von Erdalltalihydroxyden oder -carbonaten mit
Schwefeldioxyd zu behandeln und den sich bildenden, aus Erdalkalisulfat bestehenden
Niederschlag abzutrennen.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
konzentrierter Lösungen von Natriumsulfit durch Einwirkung von Schwefeldioxyd auf
eine Aufschwemmung von Kalk oder anderen sich entsprechend verhaltenden Calciumverbindungen
in .Natriumsulfatlösung, wobei erfindungsgemäß zweistufig gearbeitet wird derart,
daß zunächst in einer gesättigten Glaubersalzlösung weniger als die äquivalente
Menge der Calciumverbindung und hierauf in der nach Abtrennung des Calciumsulfats
verbleibenden Lösung ein Mehr als die dem nicht umgesetzten Natriumsulfat äquivalente
Menge der Calciumverbindung umgesetzt wird.
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Auf diese Weise wird eine konzentrierte Natriumbisulfitlösung, die
nur .eine unbedeutende Beimischung von Calciumbisulfit enthält, und ein Niederschlag
von Calciumsulfat und überschüssigem Calciumsulfit gebildet. Um Verluste von Calcium
und Schwefeldioxyd zu vermeiden, kann man diesen Niederschlag beim Wiederholen der
ersten Reaktionsstufe verwerten.
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Erfindungsgemäß wird einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat z.
B. Calciumhydr. oxyd (gelöschter Kalk) in solcher Menge zugesetzt,
daß
Natriumsulfat eine doppelte Menge im Vergleich mit der Menge desselben bildet, welche
mit der ganzen Menge von Calciumhy droxyd reagiert, und dann wird: beim gleichzeitigen
Umrühren des in ?. je'1">, Flüssigkeit entstehenden Niederschlages dj, Flüssigkeit
mit Schwefeldioxyd gesättigt" Durch Einwirkung des Schwefeldioxyds ent-' steht Calciumbisulfit,
welches in die Lösung übergeht und sich mit Natriumsulfat umsetzt, wobei ein Niederschlag
von Calciumsulfat (Gips) und Lösung von Natriumbisulfit entsteht. Ohne Anwendung
des genügenden Überschusses von Natriumsulfat kann die zuletzt erwähnte Umsetzung
nicht zu Ende verlaufen, weil das Calciumsulfat im Wasser ziemlich löslich ist und
ein gewisser Gleichgewichtszustand sich einerseits zwischen Calciumbisulfit und
Natriumsulfat sowie andererseits zwischen Natritunbisulfit und Calciumsulfat stabilisiert.
Erst durch die Einführung eines bedeutenden Überschusses von Natriumsulfat wird
die Umsetzung in dem gewünschten Sinne gerichtet, was auch durch die Erniedrigung
der Löslichkeit von Calciumsulfat in Gegenwart des bedeutenden Überschusses der
S O_t-Ionen beeinflußt wird. An Stelle. der Menge von Calciumbisulfit, welches aus
der Lösung verschwindet, entstehen durch Umsetzung des Kalkes mit Schwefeldioxyd
immer neue Mengen. desselben, welche weitar mit Natriumsulfat reagieren. Dadurch
wird stufenweise die Konzentration der entstehenden Lösung des Natriumbisulfits
erhöht, so d,aß dieselbe zu dem Zustande der Sättigung zugebracht werden kann.
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Die von Calciumsulfat (Gips) abfiltrierte gesättigte Lösung von Natriumbisulfit,-welche
bedeutende Mengen von Natriumsulfat enthält, wird mit z. B. doppelt großer Menge
von gelöschtem Kalk versetzt im Vergleich mit der Menge, welche zur Umsetzung mit
dem in der Lösung sich befindenden Natriumsulfat nötig ist, und beim Umrühren wird
die Lösung zusammen mit der Aufschlämmung mit Schwefeldioxyd gesättigt. Bei diesen
Bedingungen verschwindet Natriumsulfat aus der Lösung, weil die ganze Quantität
desselben sich mit entstehendem Calciumbisulfit umsetzt, wodurch wiederum Natriumbisulfit
und Niederschlag von Cälciumsulfat (Gips) entstehen. Die Lösung wird auch mit Calciumbisulfit
gesättigt, dessen Löslichkeit jedoch (welche im Wasser etwa q.o/o beträgt) bei Gegenwart
des großen Ilberschusses von Ionen 1IS03 bedeutend erniedrigt wird. Dagegen bleibt
beinahe der ganze überschuß von Kalk in dem Niederschlag in Gestalt von beinahe
ganz unlöslichem Calciumsulfit. Nach Abfiltrieren des Niederschlages bleibt die
Flüssigkeit als konzentrierte (bis zur Sättigung) Lösung des Natriumsulfits mit
unbedeutendem Gehalt von Calciumbisulfit, welche praktisch kein Natriumsulfat enthält.
Diese Lösung bildet as endgültige fertige Erzeugnis. Der Nieder-:lil.ag,welcher
in der zweiten Stufe erhalten "wird, enthält nicht nur wertloses Calciumsulfat (Gips),
sondern auch bedeutende Mengen von Calciumsulfit. Die Entfernung desselben würde
einen bedeutenden Verlust an Kalk und Schwefeldioxyd hervorrufen, wodurch der Vorgang
unökonomisch wird. Dieser Niederschlag findet bei Wiederholung der ersten Stufe
des Vorganges anstatt des Kalkes Verwendung, wodurch Kalk sowie Schwefeldioxyd erspart
werden.
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Führt man die Umsetzung, wie bekannt ist, in einer einzigen Stufe
mit Kalk im überschuß aus, so muß man, um quantitative Ausbeuten zu erhalten, in
stark verdünnter Lösung arbeiten.
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Strebt man hochkonzentrierte Bisulfitlösung an, so ist die Ausbeute
wegen des mit dem Calciummsulfat mitausfallenden Calciumsulfits schlecht. Zudem
ist das Reaktionsgemisch mechanisch schwierig zu trennen. Erfindungsgemäß fällt
dagegen sulfitfreies Calciumsulfat an.
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Ausführungsbeispiele i. In eine Lösung von 3,2 Tonnen Glaubersalz
in 2 cbm Wasser werden 5001g fein gemahlener Kalkstein eingeführt. Die Flüssigkeit
mit der suspendierten Substanz wird während 5 Stunden gerührt und mit Schwefeldioxyd
gesättigt. Dann wird der Niederschlag abfiltriert und 35o kg Kalk (ungelöscht) in
die Lösung eingeführt. Es folgt während 3 Stunden eine -weitere Sättigung unter
Umrühren mit Schwefeldioxyd. Nach dem Abfiltrieren des Niederschlags, wird eine
konzentrierte Natriumbisulfitlösung erhalten, welche fast frei von Natriumsulfat
ist. Bei Wiederholung des Vorgangs kann anstatt des Kalksteines der letztgenannte
Niederschlag benutzt werden.
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2. Eine Menge von 44 Tonnen Natriumsulfat (wasserfrei.) -wird zusammen
mit q.50 kg Kalk (ungeläscht) fein gemahlen. Die Mischung wird mit einer entsprechenden
Einrichtung kontinuierlich während 3 Stunden in einen. gekühlten Behälter mit Wasser
(q. cbm) ständig unter Rühren gebracht und die Flüssigkeit gleichzeitig mit Schwefeldioxyd
gesättigt. Das Umrühren und das Sättigen werden noch weitere 2 Stunden fortgeführt.
Nach dem Abfiltrieren des Niederschlags wird ein gekühlter Brei aus i 5o kg Kalk,
ioo 1 Wasser und einer gewissen Menge Schwefeldioxyd in die Lösung gebracht, die
während i12 Stunden weitergerührt
und mit Schwefeldioxyd gesättigt
wird. Nach dem Abfiltrieren des Niederschlags wird eine konzentrierte, von Natriumsulfat
freie Natriumbisulfitlösung erhalten. Bei Wiederholung des Vorganges' kann anstatt
des Kalkes der letztgenannte Nieder= schlag benutzt werden.