DE729751C

DE729751C - Verfahren zur Herstellung kolloider Kieselsaeureloesungen

Info

Publication number: DE729751C
Application number: DEH164489D
Authority: DE
Inventors: Dr Max Stauber
Original assignee: Herrmann Gebrueder
Current assignee: Herrmann Gebrueder
Priority date: 1941-02-04
Filing date: 1941-02-04
Publication date: 1942-12-22

Description

Verfahren zur Herstellung kolloider Kieselsäurelösungen Als Ausgangsmaterial für die Herstellung kolloider Kiesels,äurelösungen dient meist Wasserglas, Natron- oder Kaliwasserglas. Die verdünnte Wasserg1asdösung wird mit einer Säure im ilberschuß versetzt und das Reaktionsgemisch der Dialyse oder in vollkommenerer Weise der Elektrodialyse unterworfen. Ein weiteres Verfahren geht von den organischen Estern der Kieselsäure aus, z. B. dem Methylester, der durch Verseifung mit Wasser kolloide Kieselsäure bildet. Nach einer anderen, von vorstehendem wesentlich verschiedenen Arbeitsweise wird elektrolytfreie Kieselsäuregallerte mit Spuren Ammoniak bei erhöhter Temperatur peptisiert, wodurch man reine, nahezu @elelztralytfreie Kleselsäuresole erhält. Es ist ,auch bekannt, lösliche Silicate mit solchen anorganischen Säuren oder Salzen zu versetzen, deren Anionen mit den Kationen der Kieselsäurelösung schwer lösliche Salze bilden. Z. B. wird Kaliwasserglas mit Perchlorsäure versetzt, wobei das Kalium sich -als Kaliumperchlarat ausscheidet und die Kieselsäure kolloid in Lösung bleibt.

Eine vollkommen neuartige Herstellungsweise, die sich durch größte Einfachheit auszeichnet, ist erfindungsgemäß durch die in den letzten Jahren bekanntgewordenen Austauschadsorbentien auf Ku.nstbarzbasis möglich geworden. In den Austauschharzen sind sehr reaktionsfähige Gruppen basischen oder sauren Charakters eingelagert, welche als Festbasen oder Festsäuren mit Elektrolyten in, umkehrbarer Weise reagieren, :etwa nach folgenden Gleichungen

. Kationenaustausch

H-Austauscher -1- CaS04 - -- > Ca-Austauscher + H, SO., (z)

Ca-Austauscher -1- HCl > H-Austauscher -r- CaCI.., (2)

Anionenaustausch

OH-Austauscher -f- HCl > Cl-Austauscher +H,0 (3)

Cl-Austauscher -E- NaOH > O H-Austauscher -E- Na Cl (q.)

Diese Austauschadsorbentien werden in der Hauptsache zur Entliärtung und Entsalzung von Wässern gebraucht, um ein einwandfreies Kesselspeisewasser zu gewinnen. Die Regene=

ration der Austauscher erfolgt nach C4e3,<y:.

chung (2) mit einer Säure, z. B. Salzsäure, nach" Gleichung (¢) mit einer Base, z. B. Natronlauge.. Auch zur Salzkonversion, z. B. Kalksalpeter in N atronsalpeter, zur Neutralisation von Abwässern, zur Gewinntmg wertvoller Metalle aus hochverdünnten Lösungen sind Kunstharzaustauscher vorgeschlagen worden.

---'EYfindungsgemäl@ werden verdünnte Wasser-°gf4slösuitgen mit einem Wasserstoffaust*iu'scher behandelt, wobei sich folgende Reaktion abspielt:

H Austauscher -1- NaOH1x §i0_ ---> Na-Austauscher a: Si0_ (5)

Hierbei scheidet sich jedoch ilie'äri@#si@'h unlösliche Kieselsäure nicht in fester':öder gallertiger Form ab, sondern sie wird iü'holloidform als stabiles Kieselsäuresol gewonnen. Die analoge Herstellung von ähnlich wie die Kieselsäure sich verhaltenden Hydroxyden,, z. B. kolloides Aluininitimhydrosyd aus Natriumaluminat, kolloide Zinnsäure aus Natriumstannat, gelingt dagegen nicht, weil sich aus diesen Verbindungen auch bei starker Verdünnung im gegensätzlichen Verhalten zu. Alkalisilicatlösungen das Hydrotyd in fester Form in dem Austauscher abscheidet.
Wenn die Austauschfähigkeit des Harzes erschöpft ist, wird es durch Behandlung mit Salzsäure in üblicher Weise regeneriert:

Na Austauscher -f- HCl > H Austauscher -)- NaCl (6)

Geht man bei der Durchführung der Reaktion (5) von technischen Chemikalien aus, so ist das erhaltene Kieselsäuresol nicht elektrolytfrei, sondern :enthält die Verunreinigungen der Wasserglaslösung in Form der freien Säuren. Chlornatrium und Natriumsulfat erscheinen, da sie ebenfalls analog Gleichung (i ; gespalten «-erden, als Salzsäure und Schwefelsäure im Kieselsäuresol. Ist eine weitere Reinigung des Iiieselsäuresol.s wünschenswert, so kann diese durch eine Behandlung mit einem Hydroxylaustauscher gemäß Gleichung ( 3, vorgenommen «erden, weil absolut reine Kieselsäureresole gewonnen werden. Denn die Kieselsäure ist eine solche schwache Säure, daß sie selbst von dem Austauscher nicht gebunden werden kann.
Die erhaltenen Kieselsole können durch Verdampfung im Vakuum konzentriert werden, sie können auf einen bestimmten pii-Wert gebracht und durch Koagulation in weit- und en,'-Porige Kieselgele verwandelt werden.
Beispiel ioo ccm eines Wasserstoffaustauschers befinden sich in einer Glasröhre von 2 cm lichtem Durchmesser in einer Schichthöhe von 32 cm. Korn gröläe des Harzes: i bis 2,5 min. Aus einer höhergestellten Flasche fließt eine Wasserglaslösung zu, die z. B. durch Verdünnung von i2og käuflichem Natronwasserglas 37 bis 39 Be mit 88o g Leitungswasser bereitet ist. Das käufliche \atronwasserglas enthält rund io0'o NaOH und 250'o SiO.., so daß in der verdünnten Lösung 3 0'o Si 0.r enthalten sind. Geschwindigkeit des Zuflusses etwa 35o ccin pro Stunde. Die zuerst ablaufenden 5o ceni Flüssigkeit bestehen fast nur aus verdrängtem Wasser, da das Filter vor dem Zulauf der Wasserglaslösung mit Wasser gefüllt ist. Sodann erhält man Zoo ccin Kieselsol. Jetzt läßt man kein weiteres Wasserglas zufließen, sondern an dessen Stelle Wasser, welches die im Filter befindliche Wasserglaslösung verdrängt. Man gewinnt so noch weitere 5o ectii Kieselsol, insgesamt also etwa 250 ccm. Die Menge des gewinnbaren Kieselsols ist verschieden, je nach der Austauschkapazität des Harzes, dem Natriumhydroxydgehalt des Wasserglases und der Menge der salzartigen Verunreinigungen. Nachdem man obige 25o ccni Kieselsol mit 30'o Si0. gewonnen hat, wäscht man mit 3oo ccm Wasser nach und regeneriert hierauf den Austauscher in bekannter Weise durch Zufließenlassen von verdünnter Salzsäure. Man läßt z. B. ioo ccm Salzsäure mit 70.o H CI zulaufen, i Stunde stehen und verdrängt hierauf die Säure bzw. das gebildete Natriumchlorid finit Wasser. Das Filter ist dann von neuem betriebsbereit.
Das erhaltene Kieselsol enthält, weil aus technischem Wasserglas bereitet, Spuren Salz-und Scliw-efelsätire. Zu seiner Reinigung filtriert man in ganz analoger Weise durch einen Hydrozvlaustauscher, wodurch ein vollkoinnien reines Sol gewonnen wird.

Claims

hATE\TTANSPRUCII: Verfahren zur Herstellung kolloider Kieselsäurelösungen, dadurch gekennzeichnet, daf3 man Alkalisilicatlösungen mit Wasserstoiiaustauschern auf Harzbasis in Austauschreaktion bringt.