DE1071669B

DE1071669B - Herstellung von zink- bzw. ailumimiumfreien Alikailisallzllösuingen

Info

Publication number: DE1071669B
Application number: DENDAT1071669D
Authority: DE
Inventors: Gh<elitenlham Pa. George Wiillloughiby Bodamjer (V. St. A.)
Original assignee: Rohim &. Haas Company, Philadelphia, Pa. (V. St. A.)
Priority date: 1952-12-12
Publication date: 1959-12-24
Also published as: BE524792A; GB757928A; NL82830C; FR1089388A; US2723229A; CH327709A

Description

Aus der deutschen Patentschrift 537 993 ist das Dialysieren von Viskoseablaugen mit Hilfe eines aus Gewebe bestehenden Diaphragmas zur Gewinnung von NaOH bekannt. Es handelt sich dabei um die Behandlung einer Lauge, die kolloidale Verunreinigungen enthält und bei der für die Trennung von Na- und Zn-Ionen keine Vorkehrungen getroffen sind. Wenn die Viskoseablauge, die nach der deutschen Patentschrift behandelt wird, Zink enthielte, so läge es als Natrium-Zinkat vor und würde ebenso wie die Natronlauge durch die vorgesehene Membran dialysieren, so daß eine Trennung des Zinks vom Natrium hier nicht zu erreichen ist.

Es wurde gefunden, daß Zn- bzw. Al-Ionen aus diese enthaltenden Alkalisalzlösungen, z. B. aus der Ablauge bei der Viskoseherstellung, wo das in Alkali gelöste Zellulose-Xanthogenat in ein Schwefelsäure und Zinksulfat enthaltendes Bad gesponnen wird, entfernt werden können, wenn die Lösung in der Mittelkammer eines bekannten Dreikammer-Elektrodialysators, bei dem die Mittelkammer von der Anodenkammer durch eine Anionenaustauscher und von der Kathodenkammer durch eine Kationenaustauscher enthaltende Membran getrennt ist, behandelt wird. Dadurch werden die Schwierigkeiten vermieden, die sich aus der Abführung einer solchen Lösung in die Abwässer ergeben können. Die gewonnenen Chemikalien können wieder verwendet werden.

An Hand der Zeichnung wird die Arbeitsweise näher erläutert. Der Behälter 1 ist, wie bekannt, in drei Kammern 6, 7 und 8 durch eine der Anode 4 benachbarte, Anionen durchlassende Membran 2 und durch eine der Kathode 5 benachbarte Kationen durchlassende Membran 3 geteilt. Die Kammer 6 enthält die Anode 4, die Kammer 7 die Kathode S. In der Mittelkammer 8 befindet sich die Alkalisalzlösung, welche Zn- bzw. Al-Ionen enthält. Die Elektroden 4 und 5 sind an eine nicht dargestellte elektrische Stromquelle angeschlossen.

Die Kammer 6 enthält eine wäßrige Lösung einer Säure, vorzugsweise Schwefelsäure, und die Kammer 7 eine wäßrige Lösung einer starken Base, beispielsweise das Hydroxyd eines Alkalimetalls, bevorzugt Natriumhydroxyd. Wenn Gleichstrom durch die Zelle geschickt wird, wandern die Ionen in allen Kammern zu der Elektrode entgegengesetzter Ladung. Durch die Membran 3 gelangen die Kationen in die Kathodenkammer 7, wo Wasserstoff frei wird und Hydroxylionen entstehen. Hier wird, falls die Kationen zu den Metallen der Gruppe I gehören, ein lösliches und dissoziierte« Hydroxyd gebildet. Gehören die Kationen zu den Metallen der Gruppe II, so wird ein unlösliches Hydroxyd ausgefällt. Entsprechend wandern die Anionen aus der Mittelkammer in die Herstellung von zink- bzw. aluminiumfreien Alkalisalzlösungen

Anmelder:

Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pa. (V. St, A.) '

Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur. H. Mediger, Patentanwalt München 9, Aggensteinstr. 13

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. Dezember 1952

George Willoughby Bodamer, Cheltenham, Pa.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Anodenkammer. Somit wird im Falle von Sulfationen an der Anode Sauerstoff frei. Falls jedoch die A11-ionen Chloridionen sind, werden sie an der Anode entladen, und es wird Chlorgas frei. Die Hydroxylionen in der Kathodenkammer suchen zu der Anode zu wandern, werden aber durch die kationenselcktive Membran 3 daran gehindert. Ebenfalls suchen die Wasserstoffionen in der Anodenkammor zn do-Kathode zu wandern, werden aber durch die anionenselektive Membran2 daran gehindert. Überraschenderweise wandern die in der Lösung enthaltenen Zn- bzw. Al-Ioneu nicht durch die kationcnselektive Membran 3, wie man normalerweise erwarten würde. Es wird angenommen, daß die Zn- bzw. Al-Ionen in negative Ionen, beispielsweise Zinkationen, umgesetzt werden, wenn sie mit Hydroxylionen in Berührung kommen, die in geringem Maße in die Membran 3 diffundiert sind. Diese negativen Ionen wandern dann in der entgegengesetzten Richtung zur Anode, können aber nicht in die Anodenkammer 6 kommen, da sie wieder in Kationen umgesetzt werden, wenn sie mit Wasserstoffkmen in Berührung kommen, die in einem begrenzten Ausmaß in die anionenseloktive Membran 2 diffundiert sind.

Auf diese Weise kann die aus dem Fällbad des Viskoseverfahrens erhaltene, Zinksulfat enthaltende Natriumsulfatlösung vom Zn befreit und in Natrium-

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hydroxydlösung, die wieder verwendet werden kann, umgesetzt werden.

Beispiel 1 Beispiel2

In der Kathodenkammer befinden sich 75 ecm einer 0,0862 n-Kalilauge (6,46 Milli-Äqu.); in der .Anodenkammer 75 ecm einer 0,0968 n-Schwef el säure

Eine Zelle mit Platinelektroden enthält als Anolyt 5 (7,26 Milli-Äqu.); in der Mittelkammer 47 ecm

eine lO°/oige wäßrige Lösung der Schwefelsäure, als Katholyt eine 4°/oige wäßrige Lösung von Natriumeiner Lösung, die 11,28 Milli-Äqu. Kaliumionen, 45,12 Milli-Äqu. SO₄-Ionen und 32,9 Milli-Äqu.

hydroxyd, Die mittlere Kammer wurde mit eineV* "NAluminiumionen enthalten. Die Elektrolyse wird wäßrigen Lösung, die 26,8% Natriumsulfat und nur «· 4. Stunden lang bei einer Spannung von 100 bis 0,66°/o Zinksulfat enthielt, beschickt. Die anionen- *λ If47 Volt und einer Stromstärke von 0,4 bis 0,2 Amp. selektive Membran bestand aus 70% eines stark basischen Anionenaustauschharzes, das in einer Polyäthylengrundmasse gleichmäßig und innig dispergiert
war. Die kationenselektive Membran enthielt 75%

"durchgeführt. Danach enthält die Kathodenkammer 74 ecm einer 0,1834 η-Kalilauge (13,57 Milli-Äqu.), die Anodenkammer 76 ecm einer 0,3415 «-Schwefelsäure (25,95 Milli-Äqu.), die Mittelkammer 44 ecm eines Kationenaustauschharzes, das ebenfalls in Poly- 15 einer Lösung, die 32,6 Milli-Äqu. Aluminiumionen äthylen dispergiert war. enthält.

Durch die Zelle wurde 5 Stunden und 50 Minuten Von den ursprünglichen, in der Mittclkammcr ent-

bei einer mittleren Stromdichte von 0,098 A/cm² ein haltenen Ionen sind demnach 63% Kaliumioiren in Gleichstrom geschickt. Danach wurden die Inhalte die Kathodenkammer, 41,5°/o S0₄-Ionen in die Ander drei Kammern entnommen und analysiert. Es so odenkammer befördert und 99% der Aluminiumionen wurde gefunden, daß 89% des ursprünglich in der in der Mittelkammer wiedergewonnen, mittleren Kammer vorhandenen Natriumsulfats in der
Kathodenkammer in Natriumhydroxyd und in der
Anodenkammer in Schwefelsäure umgewandelt wurden. Zink wurde weder in der Anodenkammer noch in 25
der Kathodenkammer gefunden, da es in der mittleren
Kammer quantitativ zurückgehalten wurde. Die
verbrauchte Leistung belief sich auf angenähert
11,4 kWh/kg des erzeugten Natriumhydroxyds.

Im wesentlichen wurden dieselben Ergebnisse erzielt, wenn Gemische, die höhere Verhältnisse von Zinksulfat zu Natriumsulfat enthalten, in derselben Weise elektrolysiert wurden. Wenn in dieser Art Gemische, die in einem Falle 26,8% Na₂SO₄ und 6,6 % Zinksulfat und in einem anderen Falle 7% Na₂ S O₄ und 7,8% Zinksulfat enthalten, elektrolysiert wurden, wurde das gesamte Zink in der mittleren Kammer zurückgehalten.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer aus drei Kammern bestehenden Elektrodialysezelle, bei der die Mittelkammer von der Anodenkammer durch eine Anionenaustauscher und von der Kathodenkammer durch eine Kationenaustauscher enthaltende Membran getrennt ist, die Anodenkammer eine sauer und die Kathodenkammer eine basisch reagierende Lösung enthält, zur Herstellung von zink- bzw. aluminiumfreien Alkalisalzlösungen aus Zn- bzw. Al-Ionen enthaltenden Alkalisalzlösungen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 537 993, 577 606;
belgische Patentschriften Nr. 496 550, 504 756.

Hierzu J. Blatt Zeichnungen

©909 690/384 12.5»