DE628483C - Verfahren zur Entfernung von anorganischen Verunreinigungen aus waessrigen Loesungen von Essigsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von anorganischen Verunreinigungen aus wäßrigen Lösungen von Essigsäure Die Entfernung anorganischer Verunreinigungen aus wäßrigen Lösungen von Essigsäure hat in der Industrie, beispielsweise bei der Herstellung von Celluloseestern,eine große Bedeutung. Ein brauchbares und genügend billiges Verfahren stand zu diesem Zweck bisher nicht zur Verfügung.
• Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, diese Abfälle dadurch zu reinigen, daß sie mit einem Lösungsmittel vermischt wurden, das die Essigsäure aufnahm und von dem sie später durch Destillation wieder getrennt werden konnten. Dieses Verfahren ist aber umständlich, erfordert beträchtliche Mengen von Lösungsmitteln und ist deshalb praktisch nicht angewendet worden.
• Es ist Gegenstand der Erfindung, ein solches wirtschaftlich durchführbares, sehr einfaches Verfahren anzugeben, und zwar wird die an sich bekannte Tatsache ausgenutzt, daß die Ionen von organischen Säuren und Mineralsäuren bei der Elektrolyse verschiedene Beweglichkeit haben. Man verfährt deshalb erfindungsgemäß sö, daß die zu reinigenden Lösungen der Elektrolyse unter Verwendung einer indifferenten porösen Wand in der Nähe der einen Elektrode unterworfen werden. Es gelingt auf diese Weise, unter Aufwand an sich sehr geringer Mittel die Essigsäure praktisch vollkommen von den beigemischten anorganischen. Bestandteilen zu reinigen und dadurch ihre Wiedergewinnung aus den Abfällen, die sich bei der Herstellung von Acetylcellulose ergeben, zu ermöglichen.
• Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, und es ist Fig. i eine schaubildliche Ansicht einer absatzweise arbeitenden Vorrichtung oder einer elektrölytischen Zelle zur Durchführung des neuen Reinigungsverfahrens und Fig.2 ebenfalls eine schaubildliche Ansicht einer Zelle, aus welcher die Verunreinigungen fortlaufend von der Essigsäure entfernt werden können.
• Bekanntlich sind die Anionen der organischen Säuren, wie Essigsäure, verhältnismäßig in der Lösung beweglich, d. h. das in Lösung sich befindende Ion bewegt sich, wenn es einem elektrolytischen Strom unterworfen wird, verhältnismäßig langsam im Vergleich zu anderen Anionen, insbesondere den Anionen der Mineralsäuren, die in hohem Maße beweglich sind.
• Die Bewegungsgeschwindigkeit der in Lösung befindlichen Chlorid- und Acetationen ist, wenn diese einem elektrischen Potential, beispielsweise von z Volt, unterworfen werden, wobei die Elektroden einen Abstand von i cm haben und die Temperatur der wäßrigen Lösung I8° C beträgt, für Chloridionen 2,12 cm je Stunde und für Acetationen i,04 cm je Stunde (siehe »Introduktion tö Physical Chemistry(c, , James Walker, Macmillan & Co., 1907, S.231). Obgleich der Unterschied zwischen der Beweglichkeit der beiden Ionen nicht so groß zu sein braucht wie zwischen dem Chlorid- und dem Acetatanion, erfolgt dennoch ihre Trennung um so gründlicher und schneller, je größer der Unterschied zwischen ihrer Beweglichkeit ist. Ein Unterschied von etwa 2o °/o zwischen den Bewegungsgeschwindigkeiten der zu trennenden Ionen genügt für die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens, doch können, wenn verschiedene Zellen hintereinander Verwendung finden, Ionen mit selbst geringerer Bewegungsdifferenz erfolgreich nach dem Verfahren gemäß der Erfindung getrennt werden. Besondere Bedeutung hat das neue Verfahren für die Reinigung der bei der Acetylierung anfallenden Essigsäurelösungen, die gewöhnlich -schnell bewegliche Chlorionen und langsam bewegliche Acetationen enthalten. Wesentlich ist dabei der richtige Aufbau der Verwendung findenden elektrolytischen Zelle, d. h. es muß eine Vorrichtung Verwendung finden, durch welche die Elektrolyse so durchgeführt werden kann, daß die schnell sich bewegenden Anionen nur einen kurzen Weg zurückzulegen haben. Zn der. aus irgendeinem nicht anfrreßbaren Metall, wie nichtrostendem Stahl, verchromtem Stahl oder anderem Metall, ioder aber aus Emaille ioder Porzellan bestehenden Zelle i (Fig. i) ist die Kathode 2 untergebracht, die an der Innenwandung des Behälters anliegt und aus Messing, Kupfer ioder anderem gleichwertigen Kathodenmaterial hergestellt ist. Auf letzterem werden die Kationen niedergeschlagen. In der Mitte der Zelle befindet sich das von einer porösen Zelle 4 umgebene Anodenabteil 3. In der Mitte der Zelle 4 ist die aus einem durch die erwähnten Anionen nicht angegriffenen Stoff, wie z. B. Kohle oder Platin, bestehende Anode 5 aufgehängt. Durch Drähte 6 und 7 werden von einer nicht veranschaulichten Kraftquelle der Kathode und Anode negative bzw. positive Ströme zugeführt.
• In Fig.2 ist schaubildlich eine Vorrichtung zur ununterbrochenen Reinigung dargestellt. Obgleich hier nur eine Zelle veranschaulicht worden ist, kann eine Reihe von diesen Verwendung finden, um selbst die letzten Spuren verunreinigender Bestandteile von der Essigsäure gründlich und wirksam zu entfernen. Die aus einem Stoff ähnlich dem oben angegebenen bestehende Zelle 8 wird durch einen Kanal 9 mit unreiner, in Richtung des Pfeiles einströmender Essigsäure gespeist. Die nahe der Zellenwandung liegende Kathodenfläche io ist von der Anodenfläche i i durch eine poröse Wandung oder Zelle 12 getrennt. Die langsam in die Zelle eingeführte Essigsäure strömt allmählich in Richtung der Pfeile, und während der Strömung durch die Zelle hindurch gelangen die Anionen und in erster Linie die schneller sich bewegenden Anionen durch die poröse Wandung 12 hindurch in das Anodenabteil 15 hinein. Es leuchtet ein, daß die dem Auslaßkanal 13 zuströmende Essigsäurelösung von den verunreinigenden Bestandteilen befreit wird, wobei die metallischen Bestandteile auf die Kathodenfläche io niedergeschlagen werden. Die abgeschiedenen Anionen, wie die Chlorid- oder anderen Mineralsäureanionen, werden durch den Kanal 14 hindurch aus dem anderen Abteil entfernt. Wenn notwendig, kann fürendgültige Reinigung .oder wenn die Zelle die letzten Spuren der Verunreinigungen aus der Essigsäure nicht entfernt, die teilweise gereinigte Säure aus dem Kanal 13 durch eine zweite, der ersten ähnliche Zelle hindurchgeleitet werden. Weiter ist es möglich, daß, wenn das poröse Mittel ia zu durchlässig ist, eine beträchtliche Menge Essigsäure in dem Anodenabteil 15 gefunden wird. Es kann daher ratsam sein, die aus dem Anodenabteil gewonnene Lösung in eine der ersten Zelle ähnliche Zelle einzuführen, um so die noch vorhandene Essigsäure möglichst wiederzugewinnen. Diese zusätzlichen Zellen sind hier nicht dargestellt, vielmehr läßt die Zeichnung nur die Anschlüsse 13 und 14 erkennen.
• Die die Anodenfläche umgebende poröse Wandung besteht aus einem durch die Lösung nicht angreifbaren Material, beispielsweise grobem Ton, porösem Porzellan oder anderem durchlässigen Stoff. Infolge der schweren Beweglichkeit des Essigsäureions bleibt dieses in dem Kathodenabteil der Zelle zurück, während das Anodenabteil im wesentlichen alle Chlorionen enthält, wobei selbstverständlich lein - kleiner Prozentsatz von Aoetationen in diesem Abteil sich befindet.
• Da der Abstand zwischen den Anoden- und Kathodenflächen verhältnismäßig klein und der Widerstand der Essigsäurelösung verhältnismäßig groß ist, ist eine zur Trennung der metallischen und nichtmetallischen Verunreinigungen von der Essigsäurelösung erforderliche Stromdichte von etwa o,2 bis 0,3 Amp. je Quadratzentimeter für etwa 30°4 Essigsäure enthaltende, durch Mineralsäureanionen verunreinigte Lösungen erforderlich. Für andere Lösungen ändert sich die günstigste Stromdichte entsprechend der besonderen Lösung.
• Als Beispiel der Wirksamkeit des neuen Reinigungsverfahrens sei nachstehendes angeführt, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken. Es wurde eine Lösung von etwa 30 % Essigsäure und ;o '/o Wasser gereinigt, welche bei einem Acetylierungsverfahren gewonnen vorden war und sowohl Chloride als auch Kupfersalze enthielt. Diese Essigsäurelösung wurde in einem Behälter nach Fig. r einem Strom von 2 Amp. und einer Spannung von 2o bis 84 Volt ausgesetzt, wodurch eine Stromdichte von o,2 bis o,3 Amp. je Quadratzentimeter erhalten wird. Die Chloride und das Kupfer wurden, wie Proben der Lösung in dem Anoden- und Kathodenabteil ergaben, vollständig entfernt. In 12 Stunden waren sämtliche Chloride und die blaue Kupferi;onfarbe vollständig aus dem abteil entfernt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Entfernung von anorganischen Verunreinigungen aus wäßrigen Lösungen von Essigsäure, wie sie z. B. bei der Herstellung von Celluloseestern anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Säurelösungen der bekannten elektrolytischen Reinigung unter Ausnutzung des Unterschiedes der Beweglichkeit der Ionen von organischen Säuren und Mineralsäuren bei Verwendung einer indifferenten porösen Wand in der Nähe der einen Elektrode unterworfen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verunreinigung enthaltende Säurelösung der Elektrolysiervorrichtung ununterbrochen zugeleitet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren absatzweise durchgeführt wird.