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Verfahren zur Herstellung von Natriumpersulfat Vorliegende Erfindung
bezweckt die Herstellung von Natriumpersulfat aus Ammoniumpersulfat mit Hilfe von
konzentrierter Natronlauge und Behandlung der Suspension mit wassermischbaren organischen
Lösungsmitteln.
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Es ist zwar schon bekannt, Natriumpersulfat dadurch herzustellen,
daß man ,auf festes Ammoniumpersulfat konzentrierte Natronlauge einwirken läßt,
wobei eine stark konzentrierte Lösung an Natriumpersulfat erhalten wird. Dieses
Verfahren zeigt jedoch den Nachteil, daß beim Einengen der Lösung zur vollständigen
Erfassen des Natriumpersulfats ein Teil des aktiven Sauerstoffes zur Oxydation des
in Lösung verbleibenden Ammoniaks verbraucht wird, wodurch die Gesamtausbeute und
somit auch der Sauerstoffgehalt des ausfallenden Natriumpersulfats relativ stark
herabgedrückt wird. Es ist nach diesem Verfahren ,auch bereits vorgeschlagen worden,
statt durch Einengung der Lösung das Natriumpersulfat durch Zusatz von Alkohol auszukristallisieren.
Da sich aber sowohl das Ammoniumpersulfat ,als auch das Natriumpersulfat vollkommen
in Lösung befinden, ist eine technisch untragbare Menge Alkohol notwendig, um das
Natriumpersülfat restlos auszufällen.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, auf trockenes Ammoniumpersulfat
trockene kaustische Soda einwirken zu lassen, so daß die Umsetzung praktisch in
trockenem Zustand vor sich geht. Dieses Verfahren hat aber, ,abgesehen von der verhältnismäßig
komplizierten Mischapparatur, die erforderlich ist, um das Zusammenbacken zu verhindern,
den Nachteil, daß durch die Anwendung festen Natriumhydroxyds örtliche Überhitzungen
an den Stellen des Zusammentreffens des Natriumhydroxyds mit dem Ammoniumpersulfat
eintreten, wodurch eine 7ersetzung und eine damit verbundene Verringerung der Sauerstoffausbeute
eintritt. Außerdem geht die Umsetzung infolge Abwesenheit eines lösenden Mediums
nur sehr langsam vonstatten.
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Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das diese Nachteile dadurch vermeidet,
daß nur eine relativ geringe Wassermenge bei der Umsetzung angewendet wird, die
nicht zur vollständigen Lösung des Ammoniumpersulfats ausreicht, so daß die Nachteile
des trockenen Verfahrens vermieden werden. Andererseits
werden auch
die Nachteile bei dem Verfahren, die eine vollständige Lösung herbeiführen, vermieden,
indem nach der Umsetzung e*-dungsgemäß nur die geringe Menge Natfsum¢ persulfat,
die nach der Reaktion sich in Lösung befindet, vermittels eines mit Wasser mischbaren
organischen Lösungsmittels, vorzugsweise Methanol, ausgefällt werden muß. Es kann
auf diese Weise eine Ausbeute von 95 bis 98011o und mehr erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann als halbtrockenes Verfahren bezeichnet
werden, bei dem der Wasserzusatz mir der Lösung von Natriumhydroxyd und einer Homogenisierung
der Mischung dient. Es wird eine dermaßen konzentrierte Natronlauge, daß ihr Wassergehalt
zur Lösung des Ammoniumpersulfats nicht ausreicht, mit festem Ammoniumpersulfat
zusammengebracht, wobei dafür Sorge getragen werden muß, daß die Reaktionswärme
genügend abgeführt wird und zweckmäßigerweise unter Rühren eine innige Homogenisierung
durchgeführt wird. Man erhält ohne Abdampfen ein reines Salz in einer Ausbeute von
66% mit einem Gehalt an aktivem Sauerstoff von 6,630j0 gegenüber 6,720,ö der Theorie.
Zur Ausfällung des restlichen noch in Lösung befindlichen Natriumpersulfats gibt
man zu der Mischung von ausgefallenem Salz und konzentrierter Lösung ein organisches
Lösungsmittel, vorzugsweise Methylalkohol, bis zur restlosen Ausfällung des Natriumpersulfats
hinzu. Es wird auf diese Weise bei nahezu vollständigem Umsatz eine praktisch quantitative
Ausbeute an N.atriumpersulfat erhalten. Man erhält ein weinweißes, sehr feines Produkt,
das im Gegensatz zu den durch Eindampfen erhaltenen Persalzen sehr rasch in Lösung
geht.
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Beispiel In ein Gefäß, in dein sich i oo kg technisches Ammoniumpersulfat
mit einem Sauerstoffgehalt von 6,8% befinden, werden 37,5 kg Natriumhydroxyd, .gelöst
in 37,5 1 Wasser, unter Rühren und ,guter Kühlung oder durch Luftkühlung, die gleichzeitig
das Rühren bewirkt, im Verlauf von 1/-i Stunde eingebracht. Im Verlauf des Zubringens
der Natronlauge bildet sich eine mehr oder weniger dünnflüssige Suspension. Die
ganze Apparatur steht unter Verschluß, so daß das sofort zu Beginn der Reaktion
austretende Ammoniak durch Vakuum abgesaugt werden kann. Die Zuflußgeschwindigkeit
kann in weiten Grenzen variiert werden und richtet sich jeweils nach der eintretenden
Erwärmung, da die Temperatur nicht über q.0° steigen soll. Nach vollständigem Hinzufügen
der konzentrierten Natronlauge wird die Suspension weiterhin :1Iinuten innig gemischt.
Hierauf werden 4is einem zweiten Einleitungsrohr 6o kg Methanol unter innigem Rühren
zugegeben und 1/1 Stunde gerührt. Alsdann kann die Mischung abgesaugt und getrocknet
,werden, beispielsweise dadurch, daß die Mischung aus dem Gefäß in eine Filtervorrichtung
gepumpt wird. Es wurden iookg Natriumpersulfat mit einem Gehalt an aktivem Sauerstoff
von 6-,530,'o erhalten, was einer Ausbeute von etwa 95°,'o entspricht. Das Produkt
war vollständig ammoniakfrei, weinweiß und sehr feinkörnig und löst sich äußerst
schnell in Wasser.
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Die überraschend guten Ausbeuten und das Gelingen des erfindungsgemäßen
Verfahrens lagen absolut nicht nahe, denn es war zu erwarten, wie dies auch bei
dem trockenen Verfahren der Fall ist, daß an den Auftreffstellen der konzentrierten
Natronlauge auf das Ammoniumpersulfat örtliche Überhitzungen und damit verbundene
Zersetzungen eintreten würden.
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Als weitere Überraschung ist die Tatsache zu verzeichnen, daß, obwohl
das Reaktionsgemisch als dünnflüssige Paste vorliegt, das bei der Reaktion entstehende
Ammoniak so rasch entfernt werden kann, daß keine merkliche Oxydation des Ammoniaks
eintritt, wie dies beim nassen Verfahren der Fall ist.
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Ein weiterer Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der nicht
vorauszusehen war, besteht darin, daß die Umsetzung des Ammoniumpersulfats mit der
Natronlauge zum Natriumpersulfat praktisch augenblicklichvor sich geht durch die
Anwesenheit der geringen Menge Wasser, so daß im Gegensatz zum nassen Verfahren
das Ammoniak so rasch entfernt werden kann, daß das Gleichgewicht vollständig auf
seiten der Bildung des Natriumpersulfats verschoben wird.