DE753434C

DE753434C - Verfahren zur Reinigung von Loesungen, die zur Erzeugung von Perverbindungen dienen

Info

Publication number: DE753434C
Application number: DESCH112060D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schmidt
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1937-02-13
Filing date: 1937-02-13
Publication date: 1951-10-31
Also published as: CH204843A; NL49589C; FR836493A; US2297252A; GB509175A

Description

Bei der Gewinnung von Perverbindungen, insbesondere Wasserstoffsuperoxyd, durch elektrolytische Oxydation von sauren Sulfatlösungen zu Persulfat in elektrolytischen Zellen ohne Trennung von Anoden- und Kathodenraum und anschließende Zersetzung des Persulfats hat man bislang das in schwerlöslicher Form ausgeschiedene Persulfat der Destillation unterworfen. Bei einer derartigen Arbeitsweise ohne Abscheidung von Persulfat in schwerlöslicher Form enthält der umlaufende Elektrolyt bereits nach einem Umlauf so viel schädliche Bestandteile, daß die Ausbeute an Persulfat und dementsprechend an Peroxyd bedeutend abfällt.

Es wurde gefunden, daß diese genannten Nachteile wirksam vermieden werden, wenn man nach erfolgter Elektrolyse die Elektrolytflüssigkeit unmittelbar der Destillation unterwirft und die zurückbleibende Lösung vor der erneuten elektrolytischen Oxydation eine oder mehrere mit getrennten Anoden- und Kathodenräumen versehene Zellen so durchströmen läßt, daß die an der Kathode eintretende Flüssigkeit die Zellen an der Anode verläßt. Ohne Änderung der Gesamtkonzentration wird dabei die -Lösung an der Kathode von allen schädlichen Bestandteilen befreit, sodann aber unter gleichzeitiger Ausnutzung der Stromaufwendung für die Reini-

gung an der Anode oxydiert. Sauerstoffverluste treten also nicht ein. Zweckmäßig wählt man Kathode, Stromdichte, Zellenwiderstand und Fließgeschwindigkeit der Lösung so, daß das günstigste Kathodenpotential für die Reinigung resultiert. Man kann für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verschiedene Formen elektrochemischer Zellen und davon auch mehrere gemeinsam anwenden.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine brauchbare Zelle im Längsschnitt. In dem Behälter ι aus beliebigem geeignetem Material ist ein Diaphragmenzylinder 2 frei stehend angeordnet, dessen Ausflußstutzen 3 durch eine· Öffnung des Behälters ι bei 4 geführt und gedichtet ist. Der Diaphragmenzylinder 2 bildet den Anodenraum a, der über Bohrungen 5 am Boden des Diaphragmas 2 Verbindung mit dem Kathodenraum b hat. Die Kathode 6 umschließt das Diaphragma 2, innerhalb dessen die Anode 7 der Kathode gegenüberliegend angeordnet ist. Der Elektrolyt wird bei c dem Kathodenraum b zugeführt und tritt an dessen Boden über die Bohrungen 5 unmittelbar in den Anodenraum α innerhalb des Diaphragmas ein, passiert die Anoden 7 und verläßt die Zelle über den Ausflußstutzen 3. In die Zelle können Kühlelemente beliebiger Form und Art eingesetzt sein, ebenso wie die Elektroden auch als Kühler ausgebildet sein können. Schließlich kann auch die Zelle anders, beispielsweise durch Einsetzen von Diaphragmenplatten o. dgl. in Badkästen, gebildet werden. Wesentlich ist immer, daß die Führung des Elektrolyts so erfolgt, daß der die Kathode verlassende Elektrolyt an der Anode vorbeiströmend die Reinigungszelle verläßt. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht, im Kreisprozeß aus Perverbindungen abgebenden Lösungen diese bzw. Peroxyd mit guten Ausbeuten auch unter Benutzung der sehr einfachen elektrochemischen Bäder, die mit gemeinsamem Raum für Anode und Kathode arbeiten, zu gewinnen. Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung der bisher üblichen Methoden, bei denen beispielsweise für die Gewinnung von Peroxyd aus Persulfatlösungen im Kreisprozeß zwei verschiedene Lösungen usw. im Kreislauf unterhalten werden müssen. Man kann auch alle anderen Lösungen, die zur Erzeugung von Perverbindungen dienen, nach der Erfindung behandeln, wozu lediglich die Einschaltung von einer oder mehreren Reinigungszellen in den Kreislauf der Lösungen nötig ist, was einfach und schnell nach Bedarf geschehen kann.

Es ist bereits ein Verfahren zur elektrolytischen Reinigung von Wasserstoffsuperoxydlösungen bekannt, bei dem es sich um einen elektroosmotischen Transport des Elektrolyts durch die durch Diaphragmen getrennten Elektrodenräume handelt. Hierbei sind die elektrochemischen Bedingungen so gehalten, daß eine eigentliche Elektrolyse nicht stattfindet, da andernfalls sowohl an der Anode als auch an der Kathode eine stürmische Zersetzung des Wasserstoffsuperoxyds eintreten müßte. Bei dem bekannten Verfahren findet auch kein Durchströmen der Wasserstoffsuperoxydlösungen durch eine mit getrenntem Anoden- und Kathodenraum versehene Zelle statt, da mit ruhendem Elektrolyt gearbeitet wird. Demgegenüber wird erfindungsgemäß die zu reinigende Lösung einer direkten Elektrolyse unterworfen. Der an der Kathode eintretende Elektrolyt verläßt durch Ausnehmungen im Diaphragma den Kathodenraum und wird dann unmittelbar an der Anode reoxydiert. Es findet demnach ein regelrechtes Strömen, also ein mechanischer Transport des Elektrolyts statt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der gesamte Stromaufwand nicht nur zur Reinigung der Wasserstoffsuperoxydlösungen, sondern gleichzeitig auch zur Oxydation der Lösungen verwertet.

Beispiel

4000 1 einer Lösung, die 220 g/l Ammoniumsulfat und 300 g/l Schwefelsäure enthält, werden im Kreisprozeß umlaufend in an sich bekannten elektrochemischen Bädern, deren Anoden und Kathoden in einem gemeinsamen Raum arbeiten, zu Persulfatlösung so oxydiert, daß bei einer Stromaufnahme der Bäder von 15 000 Amp./h der ausfließende Elektrolyt etwa 34 g/l Peroxyd jals Persulfat enthält. Der anfallende Elektrolyt wird kontinuierlich einer an sich bekannten Destillationsapparatur zur Umsetzung der Persulfatlösungen und Abtreibung des Peroxyds zugeleitet und destilliert. Der aus der Destillation anfallende Rückstand wird durch Verdünnung mit Wasser auf den Ursprungstiter der Lösung von 300 g/l Schwefelsäure gebracht und erneut elektrolysiert. Bei diesem Vorgehen wird die an den elektrochemischen Bädern aufgewendete elektrische Energie zunächst mit etwa 40%), mit zunehmender Betriebszeit weiter abfallend auf 35 und weniger Prozent, in Form von Peroxyd aus der Destillation gewonnen.

Schaltet man in den vorstehend genannten Kreislauf zwischen Destillation und Elektrolyse ein Reinigungsverfahren gemäß der Erfindung so ein, daß vier parallel geschaltete Zellen Verwendung finden, deren Kathoden der von der Destillation anfallende verdünnte 1*0 Rückstand gleichmäßig verteilt zufließt, elektrolysiert in jeder Zelle mit 200 Amp./h bei

einer kathodischen Stromdichte von ο,οΐ bis 0,02 Amp./qcm und einer anodischen Stromdichte von ι Amp./qcm bei einer Temperatur unter 20°, läßt den die Reinigungszellen verlassenden, bereits persulfathaltigen Elektrolyt unmittelbar in die Bäder eintreten und diese dann mit ebenfalls 34 g/l Peroxyd in Form von Persulfat verlassen, so erhält man bei der kontinuierlichen Aufarbeitung dieses Elektrolyts 56 bis 65% der aufgewendeten elektrischen Gesamtenergie in Form von Peroxyd aus der Destillation. Dabei sind die Stromauf Wendungen für die Reinigungszellen in die aufgewendete Gesamtenergie eingerechnet. Diese so erhaltene erheblich höhere Ausbeute bleibt lange Zeit konstant.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Reinigung von Ammoniumsulfat und Schwefelsäure enthaltenden Lösungen, die bei dem in bekannter Weise verlaufenden Kreisprozeß zur Gewinnung von Wasserstoffperoxyd durch elektrolytische Oxydation von Ammoniumsulfat-Schwefelsäure-Mischungen zu Ammoniumpersulfat ohne Trennung von Anoden- und Kathodenraum und Zersetzung des Persulfats durch Destillation erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß man nach erfolgter Elektrolyse die Elektrolytflüssigkeit unmittelbar der Destillation unterwirft und die zurückbleibende Lösung vor der erneuten elektrolytischen Oxydation eine oder mehrere mit getrennten Anoden- und Kathodenräumen versehene Zellen so durchströmen läßt, daß die an der Kathode eintretenden Lösungen die Zellen an der Anode verlassen.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Nr. 567*542,

548 366;

M a c h u , Das Wasserstoffsuperoxyd und die Perverbindungen, Verlag Springer, Wien 1937, S. 141 und 144;
Dissertation von Henry Sidersky, Berlin, Techn. Hochschule, 1934, S. 28 bis 32.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 1926 10.51