DE2233159A1 - Verfahren zum aufkonzentrieren von verduennten wasserstoffsuperoxid-loesungen - Google Patents

Verfahren zum aufkonzentrieren von verduennten wasserstoffsuperoxid-loesungen

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DE2233159A1
DE2233159A1 DE19722233159 DE2233159A DE2233159A1 DE 2233159 A1 DE2233159 A1 DE 2233159A1 DE 19722233159 DE19722233159 DE 19722233159 DE 2233159 A DE2233159 A DE 2233159A DE 2233159 A1 DE2233159 A1 DE 2233159A1
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hydrogen peroxide
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Adolf Becker
Ulrich Dr Schwenk
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/01Hydrogen peroxide
    • C01B15/013Separation; Purification; Concentration

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zum Aufkonzentrieren von verdünnten Wasserstoffsuperoxid-Lösunen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufkonzentrieren von verdünnten Lösungen von Wasserstoffsuperoxid, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man wässrige Lösungen von Wasserstoffsuperoxid mit einem flüssigen, mit Wasser nicht mischbaren Adduktbildner in innige Berührung bringt, das dabei entstehende wasserunslösliche, feste bzw. flüssige Addukt von der wässrigen Phase abtrennt, mit einem mit Wasser nicht mischbaren inerten organischen Lösungsmittel verdünnt und die auf diese Weise erhaltene Lösung mit Wasser - gegebenenfalls im Gegenstrom kontinuierlich - extrahiert.
  • Es ist bekannt, verdünnte wässrige Lösungen von Wasserstoffsuperoxid durch Rektifizieren aufzukonzentrieren (Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Band 1, Seite 559, 1970, 3. Auflage). Handelt es sich dabei um Lösungen, die unter 1 o,6 Was s Wasserstoffsuperoxid enthalten, ist dieses Verfahren infolge der hohen Kosten für die Verdampfung des Wassers unwirtschaftlich.
  • Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Wasserstoffsuperoxid durch Extraktion mit Äther anzureichern und Äther und Wasserstoffsuperoxid anschliessend destillativ zu trennen (W. Machu, "Wasserstoffsuperoxid", Springer-Verlag, Wien 1951, Seite 162).
  • Diese Methode ist jedoch mit dem Risiko explosiver Zersetzungen des angereicherten Rückstandes verbunden.
  • Schliesslich hat man eine Anreicherung von Wasserstoffsuperoxid auch durch Ausfrieren versucht (Machu, I.c. Seite 162). Bei sehr verdünnten Lösungen- müssen aber grosse Mengen Wasser ausgefroren werden, was ebenso unwirtschaftlich ist wie die Anreicherung auf destillativem Wege. Ausserdem bleiben bei dieser Methode die Verunreinigungen im ltasserstoffsuperoxid zurück und beeinträchtigen mehr oder weniger seine Haltbarkeit.
  • Es wurde nun gefunden, dass man verdünnte Wasserstoffsuperoxid-Lösungen in einfacher und absolut gefahrloser Weise dadurch aufkonzentrieren kann, dass man das Wasserstoffsuperoxid aus stark verdünnten Lösungen in Gestalt eines wasserunlöslichen, festen oder flüssigen Adduktes abscheidet, dieses Addukt nach der Abtrennung von der wässrigen Phase in einem inerten Lösungsmittel aufnimmt und das Wasserstoffsuperoxid aus der entstandenen Lösung mit Wasser extrahiert.
  • Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass Wasserstoffsuperoxid mit Stoffen wie beispielsweise Dicyclohexylamin oder Chinolin in wässriger Lösung wasserschwerlösliche - gegebenenfalls kristallin ausfallende - Anlagerungsverbindungen zu bilden vermag, die dann in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Cyclohexan, Benzol u.a., wieder in ihre Bestandteile zerfallen und Wasserstoffsuperoxid aus der entstandenen Lösung mit Wasser in konzentrierter Form eluiert werden kann.
  • So besteht das Addukt aus Cyclohexylamin und Wasserstoffsuperoxid aus 2 Molen Dicyclohexylamin und 1 Mol Wasser stoffsuperoxid, was aus der CH-Analyse, der Titration des basischen Stickstoffs sowie der Oxidationsäquivalenz eindeutig hervorgeht. Die reine Verbindung als solche ist sehr stabil und verändert nach langem Lagern bei Zimmertemperatur ihre Analysendaten nicht. Man kann daher diese Verbindung in der analytischen Chemie als Lifunktionelle Urtitersubstanz verwenden. Sie hat ferner den Vorteil, dass man infolge ihres hohen Molekulargewichts von 197 g pro äquivalenter Menge aktiven Sauerstoffs relativ gut einwiegen und die Haltbarkeit der Verbindung durch die Konstanz von Stickstoff zu aktivem Sauerstoff überprüfen kann.
  • Die Verbindung hat ferner den Vorteil, dass sie; im Gegensatz zu anderen Peroxiden, völlig ungefährlich hanhabbar ist; so fällt beispielsweise der Hülsen-Test nach BAM (Erhitzen.unter Einschluss in der Stahlhülse) negativ aus.
  • Die praktische Durchführung der Wasserstoffsuperoxid-Isolierung geht im allgemeinen so vor sich, dass man die zu behandelnde verdünnte Wasserstoffsuperoxid-Lösung beispielsweise mit der dem Peroxidgehalt entsprechenden stöchiometrischen Menge Dicyclohexylamin versetzt und bis zur Bildung von Kristallen rührt und die erhaltenen Kristalle anschliessend bei möglichst tiefer Temperatur absaugt. Dabei ist es zweckmässig, einen gewissen Überschuss an Dicyclohexylamin anzuwenden, um die kristalline Abscheidung zu beschleunigen und möglichst quantitativ zu gestalten. Ein Restgehalt von 0,01 eX Wasserstoffsuperoxid bleibt in der Lösung zurück. Man kann nun die Anlagerungsverbindung als solche weiter verarbeiten oder vorher zusätzlich reinigen. Die Reinigung erfolgt beispielsweise durch Umkristallisieren aus der fünffachen Menge n-Hexan oder durch Digerieren mit der gleichen Menge eines inerten Lösungsmittels, wie z.B. n-Heptan. Anschliessend wird das rohe oder gereinigte Addukt in einem inerten LÖsungsmittel, wie beispielsweise der zehnfachen Menge Benzol, aufgenommen. Anschliessend wird die benzolische Lösung mit Wasser extrahiert.
  • Dabei geht, je nach Wahl der Mengenverhältnisse, das Wasser stoffsuperoxid in mehr oder weniger konzentrierter Form in die wässrige Phase. Dieser Vorgang kann auch kontinuierlich im Gegenstrom gestaltet werden, um eine möglichst hohe Konzentration des Wässerstoffsuperoxids im Wasser zu erhalten.
  • Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, bei entsprechender Mengendosierung Anreicherungen von 0,1 O/o Wasserstoffsuperoxid in der ursprünglichen Lösung bis zu 20 % zu erhalten, das entspricht einer Anreicherung auf das Zweihundertfache.
  • Das Lösungsmittel, das für die Reextraktion des Wasserstoffsuperoxids verwendet wird, sollte im Siedepunkt so liegen, dass es vom Dicyclohexylamin einerseits gut durch Destillation abtrennbar ist, andererseits sollte es ein gutesLösevermögen für das Addukt haben. Geeignete Lösungsmittel dafür sind beispielsweise Benzol, Hexan und Cyclohexan.
  • Die Reaktion des Wasserstoffsuperoxids ist bei Zimmertemperatur wie auch erhöhter Temperatur möglich. Es ist auch denkbar, bei der kontinuierlichen Reextraktion das Anlagerungsprodukt zur Erhöhung der Extraktionsleistung auch in teilweise fester Form mit in das Lösungsmittel einzugeben.
  • Beispiel 1 1700 g einer 0,1-°zóigen wässrigen IMasserstoffsuperoxid-Lösung werden unter kräftigem Rühren mit 90 g Dicyclohexylamin versetzt. Es bilden sich sofort Kristalle, die abgesaugt werden.
  • Man digeriert dieselben mit etwa der gleichen Menge n-Hexan und saugt wiederum ab. Nach dem Trocknen erhält man 15 g der bei 900 schmelzenden Anlagerungsverbindung aus 2 Mol Dicyclahexylamin und 1 Mol Wasserstoffsuperoxid in 70-4/oiger Ausbeute.
  • Analyse ; [(C6H11)2.NH]2H2O2 (396,5) Ber.: C 72,7 H 12,1 0 8,1 N 7,1 Gef.: G 72,6 H 12,4 0 8,1 N 7,1 Beispiel 2 Rührt man 1400 g 0,5-0/oiges Wasserstoffsuperoxid mit 75 g Dicyclohexylamin, so haben sich im Verlauf von 30 Stunden 8Q % der Additionsverbindung des Beispiels 1 abgeschieden.
  • Beispiel 3 1 1 2-%iges Wasserstoffsuperoxid wird mit 220 g Dicyclohexylamin verrührt. Man erhält dabei nach dem Trocknen im Vakuum das Additionsprodukt von 2 Mol Dicyclohexylamin + 1 Mol Wasserstoffsuperoxid vom Schmelzpunkt 900 mit 80-iger Ausbeute; 25 g dieses Additionsproduktes werden bei 350 C in 250 g n-Hexan gelöst und mit 4 g Wasser geschüttelt. Nach der Phasentrennung hat das Wasser einen Gehalt von 17 96 Wasserstoffsuperoxid.
  • Löst man 50 g desselben Adduktes in 350 g Benzol und schüttelt mit 6 ccm Wasser, dann erhält man ein 16-°Óiges Wasserstoffsuperoxid; schüttelt man die benzolische Lösung erneut mit 6 ccm Wasser, so resultiert ein 9,5-0/oiges Wasserstoffsuperoxid. Bei weiterem Ausschütteln mit der gleichen Menge Wasser entstehen ein 6-iges und dann ein 4,5-0Äiges Wasserstoffsuperoxid.
  • Beisiel 4 In eine kontinuierlich betriebene Labor-PuN¢ationskolonne von 2 m Höhe gibt man stündlich 10 1 einer 10-%igen benzolischen Lösung des Adduktes aus 2 ol Dicyclohexylamin und 1 Mol Wasserstoffsuperoxid. Im Gegenstrom dazu lässt man stündlich 400 ccm Wasser laufen. Der benzolische Ablauf enthält - titrimetrisch bestimmt - nur noch 0,08 % Wasser stoffsuperoxid, während die wässrige Phase 16-ig, bezogen auf Wasserstoffsuperoxid, geworden ist.
  • Beisiel 5 Über eine 5-stufige Mixer-Settler-Laboranlage werden stündlich 1 1 1-e/Oiges Wasserstoffsuperoxid mit 1 1 Chinolin in Berührung gebracht. Man erhält dabei einen wässrigen Ablauf mit 0,1 % Wasserstoffsuperoxid; das Chinolin ist mit 0,9 % Wasserstoffsuperoxid beladen.
  • Die Chinolin-Phase wird in der 9-fachen Menge Benzol gelöst, das vorher zum Waschen obigen wässrigen Ablaufs von Chinolinspuren gedient hat. Man schickt 10 1 dieser benzolischen Lösung im Gegenstrom zu 150 ccm Wasser durch eine 10-stufige Mixer-Settler-Laboranlage und erhält dabei ein 2,5-iÓiges Wasserstoffsuperoxid, das mit frischem Benzol von Chinolinspuren freigewaschen wird. Das beim Waschen anfallende Benzol wird ebenfalls bei obiger Verwendung mit eingesetzt.
  • Nach Entfernung der Wasser-stoffsuperoxid-Spuren lässt sich das Gemisch Benzol/Chinolin durch Destillation in seine Bestandteile zeriegen.

Claims (3)

  1. -P a t e n t a n 5 r ü c h e
    ½)) Verfahren zum Aufkonzentrieren von verdünnten Lösunggen von Wasserstoffsuperoxid, dadurch gekennzeichnet, dass man wässrige Lösungen von Wasserstoffsuperoxid mit einem flüssigen, mit Wasser nicht mischbaren Adduktbildner in innige Berührung bringt, das dabei entstehende wasserunlösliche, feste bzw. flüssige Addukt von der wässrigen Phase abtrennt, mit einem mit Wasser nicht mischbaren inerten organischen Lösungsmittel verdünnt und die auf diese Weise erhaltene Lösung mit Wasser - gegebenenfalls im Gegenstrom kontinuierlich -extrahiert.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Adduktbildner Dicyclohexylamin oder Chinolin verwendet.
  3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel Benzol, Hexan oder Cyclohexan verwendet.
DE19722233159 1972-07-06 1972-07-06 Verfahren zum aufkonzentrieren von verduennten wasserstoffsuperoxid-loesungen Pending DE2233159A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788998A1 (de) 1996-02-08 1997-08-13 ENICHEM S.p.A. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid

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EP0788998A1 (de) 1996-02-08 1997-08-13 ENICHEM S.p.A. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid

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