AT123168B - Verfahren zur Reinigung, insbesondere Entsäuerung, von Wasserstoffsuperoxydlösungen durch Elektrolyse. - Google Patents

Description

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   Die Reinigung, insbesondere Entsäuerung, von technischen   Wasserstoffsuperoxydlösungen, die   von der Fabrikation her stets Säuren in kleinerer   oder grösserer Menge   und in der Regel auch metallische Verunreinigungen enthalten, macht in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Man hat sich bisher zur Reinigung der technischen Wasserstoffsuperoxydlösungen hauptsächlich der Destillation im Vakuum bedient. Dieses Verfahren hat aber manche Nachteile : es erfordert kostspielige Anlagen und ist auch im Betrieb teuer und liefert überdies, wenn die   Ausgangslösungen     flüchtige     Verunreinigungen,   z. B. flüchtige Säuren, enthalten, niemals Produkte von sehr hohem Reinheitsgrad. 



   Das vorliegende Verfahren zur Reinigung von technischen Wasserstoffsuperoxydlösungen besteht im Wesen darin, dass die zu reinigende Lösung in einer   Diaphragma% elle   als Anoden-oder als Kathodenflüssigkeit der Elektrolyse unterworfen wird. Handelt es sieh um Verunreinigungen, die zur Kathode wandern, wie z. B. Metallionen, so behandelt man die zu reinigenden Lösungen anodisch ; sind Anionen wegzuschaffen, wie z. B. im Falle der   Entsäuerung,   so unterwirft man die Lösung als   Kathodenflüssigkeit   der Elektrolyse. Durch aufeinanderfolgende anodisehe und kathodische Behandlung können sowohl Verunreinigungen von elektronegativer als auch von elektropositiver Natur aus den Lösungen entfernt werden.

   Das Verfahren gestattet es ferner, Stoffe, deren Anwesenheit in der elektrolytisch gereinigten Lösung   erwünscht   ist, im Zuge der   Elektrolyse durch Ionenwanderung in   die Lösung hineinzubringen. 



     Überraschenderweise   findet weder bei Berührung   der Wasserstoffsuperoxydlösungen   mit der Anode noch mit der Kathode ein merklicher Rückgang der Sauerstoffkonzentration statt, u. zw. auch dann nicht, wenn die Lösungen konzentriert sind. Zur Erklärung dieses auffälligen Verhaltens könnte angenommen werden, dass sich an den Elektroden Gaspolster bilden, die als schützende Zwischenschichten wirken, so dass selbst bei Verwendung von Platinelektroden durch katalytisehe Zersetzung keine merklichen Verluste entstehen. 



   Bildet die zu reinigende Wasserstoffsuperoxydlösung die Kathodenflüssigkeit, so kann man als Anodenflüssigkeit beispielsweise angesäuertes destilliertes Wasser verwenden. Vorzugsweise wird aber auch   als Anodenflüssigkeit einewasserstoffsuperoxydlösung von   annähernd gleicher Konzentration gewählt, um Konzentrationsverluste durch Diffusion zu verhindern. Soll die Wasserstoffsuperoxydlösung anodisch gereinigt werden, so kann als Kathodenflüssigkeit ebenfalls destilliertes Wasser, das in diesem Falle beispielsweise durch Zusatz von alkalischen Elektrolyten leitfähig gemacht wird, oder eine Wasserstoffsuperoxydlösung von gleicher Konzentration verwendet werden.

   Will man eine durch kathodische Behandlung entsäuerte   H-Lösung hernach auch noch   der Reinigung durch anodische Behandlung unterwerfen, so empfiehlt es sich, als   Kathodenflüssigkeit   reine verdünnte Phosphorsäure oder die   Lösung   eines Phosphats oder Pyrophosphats zu verwenden ; der die   Leitfähigkeit   der Lösung hervorrufende Elektrolyt erfüllt in diesem Falle gleichzeitig die Aufgabe, der gereinigten Lösung einen Stabilisator durch Ionenwanderung einzuverleiben. 



   Zellspannung und Stromstärke sind von der Art der verwendeten Apparatur und der Beschaffenheit der Ausgangslösung weitgehend   abhängig und müssen,   den angestrebten Wirkungen entsprechend, durch Vorversuehe fetgestellt werden. 

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   Das Verfahren hat einen sehr geringen Strombedarf und ist mit geringeren Verlusten an aktivem Sauerstoff verbunden, als sie bei der Reinigung durch Destillation eintreten. Durch kathodische Behandlung der H2O2-Lösungen führt es zu einer so   vollkommenen   Entsäuerung, wie sie in anderer Weise, 
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 der Lösung entfernen. 



   Man kann das Verfahren in einer einzigen Zelle durchführen oder eine Anzahl von Zellen in Serien-   schaltung verwenden. Im letzteren Falle fliesst die Wasserstoffsuperoxydlösung zum Zwecke der anodischen   Reinigung bei kontinuierlicher Zuspeisung von Anodenraum zu Anodenraum der hintereinander geschalteten Zellen über, wogegen der Katholyt vorzugsweise nur   durch Diffusion   und elektrolytischen 
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   Eatholyten   dieser letzten Zelle finden sich die elektrolytisch entfernten Verunreinigungen angereichert vor. Bei der kathodischen Reinigung vollzieht sieh der ganze Vorgang im umgekehrten Sim. 



   Die   Strömungsgeschwindigkeit   wird vorzugsweise so eingestellt, dass die behandelte Lösung die 
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 Anionen vorhanden, so hätte das zur Folge, dass die   Leitfähigkeit   des betreffenden Elektrolyten bei zunehmender Reinheit der Lösung unter das erforderliehe Mass sinken musste. Der Erfindung gemäss werden in dem einen Fall geeignete Kationen, in dem andern Fall   zusätzliche   Anionen in den Elektrolyten eingebracht, u. zw. in ganz geringen Mengen und in Form von Verbindungen, deren Gegenion die Lösung nicht   verunreinigt.   Soll z. B. eine saure   HaO-Losung,   die daneben keine Alkali- oder erdalkaliionen enthält, vollkommen von Säure befreit werden, so muss durch Zusatz ganz kleiner Mengen von Alkalioder Erdalkaliionen, z.

   B. in Form von Hydroxyden, dafür gesorgt werden, dass der Katholyt bis   zum   Schluss der Elektrolyse   genügend   leitfähig bleibt. 



   Ausführungsbeispiele :
1. Kathodische Reinigung, insbesondere Entsäuerung, einer Wasserstoffsuperoxydlösung mit etwa 30%   BO   und   0#1% Gesamtsäuregchalt (Schwefelsäure   und Salzsäure : Zur Elektrolyse dient eine   Diaphragmazelle   mit einem Kathodenraum von etwa 400   c ; n3 und   einem   Anodenraum   von etwa 100   ew"   Inhalt. Der Kathodenraum wird mit der zu reinigenden Lösung beschickt, der man Spuren von NaOH zusetzt. In den Anodenraum wird eine Lösung von etwa 1 bis   2% chemisch   reiner Schwefelsäure in destilliertem Wasser oder die gleiche Menge einer Wasserstoffsuperoxydlösung von der Konzentration 
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  Auch Zinn, Aluminium, Nickel oder Spezialstähle sind als Kathoden verwendbar. Es wird ein Strom von etwa 0-25 Ampere durch die Zelle   hindurehgeschickt, der eingeschaltet bleibt,   bis der Katholyt säurefrei geworden ist. Die Spannung der Zelle kann unter den   angeführten Umständen zu Beginn der   Elektrolyse z. B. 15 Volt betragen und bis zur völligen Reinigung auf etwa 45 Volt steigen. Eine Wasserstoff-   superoxydlösung,   die vor der Reinigung einen Glührückstand   von etwa 0'25% aufwies, zeigte nach dei   Behandlung einen solchen von 0'01% ; wobei in der Lösung weder Salzsäure noch Schwefelsäure analytisch nachweisbar war. 



   2. Anodisehe Reinigung einer Wasserstoffsuperoxydlösung mit 15% H2O2 in der als Verunreinigungen katalytisch wirkende Metallionen enthalten sind : Es wird die gleiche Apparatur wie bei Beispiel l verwendet, mit dem einzigen Unterschied, dass Platinbleche sowohl als Anode als auch als Kathode dienen : 
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 raum eingeführt, als welcher hier der grössere Elektrodenraum dient. In den Kathodenraum wird destilliertes, ein wenig Phosphorsäure enthaltendes Wasser eingeführt. Die   Metallionen   wandern   Z, lr Kathode   und werden auf diese Art aus dem Anolyten entfernt. Durch Ionenwanderung geht gleichzeitig in den Anolyten etwas Phosphorsäure ein, deren Anwesenheit die Haltbarkeit der Lösung befördert.

   In dieser Weise lassen sich selbst aus   metallreichen     Ausgangslösungen   die Metallionen so weit entfernen, dass die Lösungen hernach eine ausgezeichnete Haltbarkeit besitzen. 



   3. Durch die aufeinanderfolgende Behandlung nach Beispiel 1 und 2 werden ausserordentlich reine Lösungen erhalten, die für medizinische Zwecke besonders geeignet und dabei unbegrenzt haltbar sind.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Reinigung von Wasserstoffhuperoxydiösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Lösung in einer Diaphragmazelle als Kathoden-oder Anodenflüssigkeit der Elektrolyse unterworfen wird. EMI3.1 in beliebiger Reihenfolge als Katholyt und Anolyt der Elektrolyse unterworfen wird.

   3. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe, deren Anwesenheit in der elektrolytisch gereinigten Lösung erwünscht ist, im Zuge der Elektrolyse durch Ionenwanderung in die Lösung hineingebracht werden.

   4. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoffsuperoxydlösung von der Konzentration der zu reinigenden Lösung als zweiter Elektrolyt verwendet wird, um Konzentrationsverluste durch Diffusion möglichst zu verhindern.

   5. Verfahren zur anodischen Reinigung von Wasserstoffsuperoxydlösungen (vorzugsweise von vorher durch kathodische Einwirkung gereinigten Lösungen) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kathodenflüssigkeit verdiinnte Phosphorsäure oder die Lösung eines Phosphats oder Pyrophosphats verwendet wird.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Lösung bei kontinuierlicher Zuspeisung durch eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten Zellen, von Anodenraum zu Anodenraum, bzw. von Kathodenraum zu Kathodenraum überlaufen, hindurchgeschickt wird.

   7. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Verunreinigungen aufnehmende Elektrolyt nur durch Diffusion und elektrolytischen Transport ergänzt wird, so dass sich die elektrolytisch beseitigten Verunreinigungen in diesem Elektrolyten anreichern.

   8. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der letzten Zelle eine Spannung aufrechterhalten wird, durch welche eine Rückdiffusion von Verunreinigungen in die gereinigte Lösung vermieden ist.

   9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der kathodichen Reinigung von durch Säure verunreinigten Lösungen, die nicht genügend Kationen von solcher Art enthalten, dass diese nach elektrolytischer Entladung wieder in Lösung gehen, oder im Fall der anodischen Reinigung von durch Metalle verunreinigten Lösungen, in denen nicht genügend Anionen vorhanden sind, in dem einen Fall geeignete Kationen, in dem andern Fall zusätzliche Anionen in den Elektrolyten eingebracht werden, u. zw. in ganz geringen Mengen und in Form von Verbindungen, deren Gegenion die Lösung nicht verunreinigt.