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Kationenaustausch Zusatz zum Patent B536019 Das Patent 753 oI9 betrifft
die Verwendung von Säuregruppen enthaltenden wasserunlöslichen Vernetzungsprodukten
von Kohlehydraten oder deren Salzen als Kationenaustauscher.
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In Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatents ist gefunden worden,
daß solche Kationenaustauscher der erwähnten Art besonders gut brauchbar sind, die
mit Hilfe von Aldehyden als Vernetzungsmittel hergestellt worden sin!d. Als Aldehyd
kommt in erster Linie Formaldehyd in Frage. Es können aber auch andere Aldehyde,
z. B.
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Acetaldekyd oder Glyoxal, als Vernetzungsmittel verwendet sein.
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Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Kationenaustauscher,
welche nicht Gegenstand des Patents ist, kann in an sich bekannter Weise durch Erhitzen
von Kohlehydratäthersäuren mit den Aldehyden oder aldehydabspaltenden Substanzen,
z. B. Aldehydbfsutitverbindungen, Chlordimethyläther u. dgl., erfolgen. Zweckmäßig
arbeitet man dabei in Gegenwart von Reaktionsbeschleunigern. Als solche können Säuren,
wie Oxalsäure, Weinsäure, Traubensäure, {Glukonsäure, Diglykolsäure, Phosphorsäure,
Glycerin-Phosphorsäure, Adipinsäure, Oxyarylsulfosäuren, oder auch sauer reagierende
Salze, z. B. Aluminiumnitrat oder
Ammoniumnitrat, dienen. Besonders
gut geeignet sind die Vernetzungsprodukte, welche durch Erhitzen von celluloseglykolsaurem
Natrium mit Formaldehyd in Gegenwart eines der genannten Reaktionsbeschleuniger
erhalten worden sind. Biei der Herstellung dieser Vernetzungsprodukte wählt man
den Wassergehalt der Reaktionsmischung zweckmäßig so, daß vier Teile Wasser auf
etwa I bis 3 Teile celluloseglykolsaures Natrium kommen.
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Wenn stärkere Säuren bei der Herstellung der Kationenaustauscher als
Reaktionsbeschleuniger benutzt worden sind, ist es oft zweckmäßig, dieAustauscher
vor ihrer Verwendung noch durch Behandlung mit Sodalösungen od. dgl. zu neutralisiegen
Die Kationenaustauscher nach der Erfindung zeichnen sich vor den im Patent 753 OII9
beschriebenen dadurch aus, daß sie nur eine geringe Wasseraufnahmefähigkeit und
daher hohe Abreibfestigkeit aufweisen. Sie lassen sich leicht in eine geeignete
Form, z. B. grobe Körner, überführen. Infolgedessen bieten Schichten aus den Körpern
den zu behandelnden Flüssigkeiten, wenn sie von diesen durchströmt werden, sehr
geringen W-derstand und lassen damit eine hohe Filtriergeschwindigkeit zu.
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Gegenüber bekannten Kationenaustauschern, beispielsweise solchen
auf Basis von Zeolithen oder kohleartigen Stoffen, haben die erfindungsgemäß verwendeten
Kationenaustauscher den Vorteil einer besonders hohen Austauscherkapazität. Die
Uberlegenheit der neuen Austauscher gegenüber solchen auf Kunstharzbasis zeigt sich
insbesondere darin, daß sauer gestellte Austauscher nach dem Patent Wasser von wesentlich
höherem pH-Wert liefern als sauer gestellte Austauscher auf Kunstharzbasis.
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Es können auch solche Vernetzungsprodukte Verwendung finden, die
durch gleichzeitiges oder nacheinander erfolgendes Einwirken mehrerer verschiedenartiger
Aldehyde bzw. eines Aldehyds und eines der im Patent 753 019 erwähntenVernetzungsmittel
auf Kohlehydrate erhalten worden sind.
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Beispiele I. 200 Teile celluloseglykolsaures Natrium mit o,8 Mol
gebundenem Natrium werden mit 200 Teilen Wasser, I50 Teilen 250/&iger Formaldellydlösung
und 30 Teilen Weinsäure zu einem zähen Brei verknetet. Aus diesem Brei werden dünne
Nudeln hergestellt, die getrocknet und 20 Stunden auf II50 erhitzt werden. DieNudeln
werden sodann zu Körnern mit einem Durchmesser von etwa 2 mm zerschlagen, gewaschen
und getrocknet. Das erhaltene Produkt ist ein gutes Wasserenthärtungsmittel, welches,
in den üblichen Filtern verwendet, eine hohe Filtriergeschwindigkeit ermöglicht.
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2. Cellulose wird durch Behandlung mit 2 Mol Chloressigsäure in bekannter
Weise in celluloseglykolsaures Natrium übergeführt. 1000 Teile des alkalischen Rohproduktes
werden mit 50 Teilen Epichlorhydrin besprüht, worauf die Masse mehrere Stunden bei
Raumtemperatur gerührt wird.
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Der Ansatz bleibt sodann noch 12 Stunden bei Raumtemperatur stehen,
wird darauf mit verdünnter Essigsäure neutralisiert und mit Wasser ausgewaschen.
Die feuchte Masse wird alsdann in eine Lösung aus 4000 Teilen Wasser, Soo Teilen
2S°/eiger Formaldehydlösung und 200 Teilen Weinsäure getaucht und nach mehrstündigem
Stehen abgepreßt. Der Rückstand wird 14 Stunden auf I IOC' erhitzt. Nach dem Auswaschen
und Trocknen erhält man einen Kationenaustauscher von hoher Wirl;-samkeit und geringer
Wasseraufnahme.
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3. 200 Teile celluloseglykolsaures Natrium mit o,8 Mol gebundenem
Natrium werden mit 200 Teilen einer g5- bis 3o0/oigen Formaldehydlösung, 30 Teilen
Oxalsäure und 200 Teilen Wasser innig verknetet. Die plastische Masse wird sodann
zu einer dünnen Schicht ausgestrichen. Die erhaltene Schicht wird getrocknet, zerkleinert
und 20 Stunden lang auf -IXI5 bis I300 erhitzt. Durch Auswaschen wird die in der
Masse enthaltene Oxalsäure sowie der nicht in Reaktion getretene Formaldehyd entfernt.
Das Reaktionsprodukt zeigt nur eine geringe Wasseraufnahmefähigkeit und ist infolge
seiner hohen Austauschgeschwindigkeit und Kapazität als Kationenaustauscher hervorragend
geeignet.