DE1258356B

DE1258356B - Verfahren zur Vermeidung von Niederschlaegen und Verfaerbungen und zur Maskierung vonMetallionen in alkalischen Waessern

Info

Publication number: DE1258356B
Application number: DE1956B0041338
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Hermann Rudy; Karl Schuster
Original assignee: Joh A Benckiser GmbH
Current assignee: Joh A Benckiser GmbH
Priority date: 1956-08-09
Filing date: 1956-08-09
Publication date: 1968-01-04
Also published as: CH363621A

Description

Verfahren zur Vermeidung von Niederschlägen und Verfärbungen und zur Maskierung von Metallionen in alkalischen Wässern Weiches oder hartes metallhaltiges Betriebswasser führt zu den mannigfaltigsten Schwierigkeiten bei seiner Verwendung in den verschiedensten Industrien, bei denen die Reinheit des Wassers von Bedeutung ist. Niederschläge von Erdalkalicarbonaten, Seifen, Metallhuminaten, Phosphaten, Polyphosphaten usw., Verfärbungen und Ausflockungen von Metallhydroxyden oder anderen Schwermetallverbindungen rufen Störungen und Schäden hervor. Weiterhin können die unerwünschten gelösten oder unlöslichen Metallverbindungen des Wassers andere Prozesse, wie unerwünschte Oxydation oder Alterungen, katalysieren. Solche Störungen durch metallhaltige wäßrige Medien sind bei Waschprozessen, bei .der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln, in der Textilausrüstung (beim Mercerisieren, Bleichen, Waschen, Färben, Nachbehandeln usw.); bei Photoarbeiten, in der Gerberei usw., dem Fachmann hinreichend bekannt.
Für die Verwendung im Betrieb muß schlechtes, d. h. hartes und bzw. oder metallionenhaltiges Wasser (z. B. eisen-, aluminium- und manganhaltig; sorgfältig aufbereitet werden. Mit Enthärtungs-, Enteisenungs- und Entsalzungsanlagen einerseits und Zusätzen zu dem Wasser (z. B. für Flotten in der Textilindustrie) andererseits versucht man, das Wasser zu reinigen bzw. Härte- und Metallsalze durch Maskierung unwirksam zu machen. Für die letztere Methode eignen sich besonders anorganische und bzw. oder organische Komplexbildner. Ihre Wirksamkeit hinsichtlich des Komplexbildevermögens für Erdalkalien ist unterschiedlich und in gewissen Grenzen von Konzentration, Temperatur, pH-Wert und Einwirkungsdauer abhängig, so daß sich abgegrenzte Anwendungsbereiche ergeben. Diese Unterschiede treten noch deutlicher hervor, wenn zusätzlich Schwermetallionen, z. B. Eisen-, Aluminium- oder Kupferionen, maskiert werden oder gar ausgefällte Metallverbindungen, z. B. Eisen- oder Manganhydroxyd, wieder gelöst werden müssen.
Während die Komplexbildung oder Maskierung von Metallionen im neutralen oder schwachsauren Bereich durch geschickte Verwendung eines geeigneten Komplexbildners in der Praxis schon erhebliche Schwierigkeiten macht, ist es beim Vorliegen hoher Alkalität und Härte des Wassers und bei Vorlage von relativ hohen Metallgehalten, z. B. Eisen und Mangan, bisher unmöglich, Niederschlagsbildung, Ausfiockungen oder Verfärbungen zu verhindern oder die Maskierung durchzuführen, vor allen Dingen dann, wenn aus solchem Wasser hergestellte Lösungen oder Flotten längere Zeit auf hoher oder gar Kochtemperatur gehalten werden müssen. Bei derartigen technologischen Prozessen bedurfte es bisher häufig großer Mengen von Komplexbildnern, um auch nur Teilerfolge zu erzielen.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Vermeidung von Niederschlägen und Verfärbungen und zur Maskierung von Metallionen in alkalischen Wässern unter Verwendung organischer bzw. anorganischer Komplexbildner und Triäthanolamin, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als komplexbildende Substanzen Polyphosphate bei einem pH-Wert von 10 und darüber und daß man gleichzeitig in bekannter Weise Salze organischer komplexbildender Säuren mit Triäthanolamin verwendet, wobei das Verhältnis der komplexbildenden Substanzen zu Triäthanolamin etwa 5 bis 10: 1 beträgt.
Es ist zwar bekannt, Gemische von organischen Komplexbildnern mit und ohne Säurefunktion zur Verhinderung von Eisenausfällungen in Natronlaugelösungen einzusetzen. Dabei werden jedoch keine anorganischen komplexbildenden Salze eingesetzt. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Effekte können mit dem aus der USA.-Patentschrift 2 544 649 bekannten Verfahren nicht erhalten werden.
Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, Polyphosphate und Triäthanolamin im Verhältnis von etwa 5 bis 10: 1 ohne gleichzeitige Anwendung von komplexbildenden organischen Salzen einzusetzen.
Als organische mit Säurefunktionen ausgestattete Komplexbildner kommen für das erfindungsgemäße Verfahren z. B. Phosphate, insbesondere kondensierte Phosphate, wie Pyrophosphate, Polyphosphate, Metaphosphate, Imidophosphate, wie sie durch Kondensation von Harnstoff mit Phosphorsäure oder auf anderem Wege entstehen, und deren Gemische in Betracht, weiterhin auch die Salze der Thiophosphorsäure.
Als organische mit Säurefunktionen ausgestattete Komplexbildner sind besonders Nitrilotriessigsäure, Äthylendiamintetraessigsäure, Diaminocyclohexantetraessigsäure, Glykolätherdiamintetraessigsäure, Äthylätherdiamintetraessigsäure, Uramildiessigsäure und andere Polyaminopolycarbonsäuren, ferner Oxycarbonsäuren, wie Oxalsäure, Citronensäure, Weinsäure, Gluconsäure, Äpfelsäure u. a. bzw. deren Salze oder Gemische zu nennen. Sehr gut sind auch Thiooxycarbonsäuren, wie z. B. Thioglykolsäure oder Thioäpfelsäure u. v. a., geeignet; bei vielen Schwermetallen können auch die Aminosäuren vorteilhaft als Komplexbildner Verwendung finden.
Als Komplexbildner ohne Säurefunktion ist erfindungsgemäß die Verwendung von Triäthanolamin vorgesehen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es auch in jenen Fällen, in denen die einzelnen Komplexbildner, also wasserlösliche, komplexbildende Säuren oder deren Salze oder Komplexbildner ohne Säurenatur für sich allein, bisher nur schwer, teilweise oder gar nicht zum gewünschten Ziel führen, wasserklare Lösungen zu erhalten, .die auch beim Kochen über lange Zeiten ihr Aussehen nicht verändern. Diese Fälle sind in der Praxis gegeben, wenn es sich um Wasser von hoher Härte und bedeutendem Metallgehalt, z. B. Eisengehalt, handelt, das für stark alkalische Flotten Verwendung finden soll. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß man mit bedeutend geringeren Mengen einer Mischung der genannten Komplexbildner Niederschläge oder unerwünschte Verfärbungen verhüten kann, als es bei Anwendung eines säurebildenden Komplexbildners oder eines nicht säurebildenden Komplexbildners, z. B. eines Amins, allein möglich wäre. Das Mengenverhältnis der mit Säurefunktionen ausgestatteten Komplexbildner, z. B. den Aminen, kann in weiten Grenzen schwanken, jedoch muß der mit Säurefunktionen ausgestattete Komplexbildner gegenüber dem Triäthanolamin in fünf- bis zehnfacher Gewichtsmenge vorhanden sein.
Nicht immer wird die Forderung erhoben, daß das mit Komplexbildnern zu versetzende Wasser zur Herstellung von Lösungen oder Suspensionen, pastenförmigen Ansätzen, Bädern und anderen wasserhaltigen Zubereitungen einem Kochprozeß unterworfen werden muß. So hat sich z. B. für wäßrige Medien für photographische Entwickler die Dreierkombination: Komplexbildendes Phosphat, Triäthanolamin und ein Salz .der Gluconsäure, als besonders wirksam erwiesen. Diese Kombination kann die Bildung von Niederschlägen beim Stehen kalter Lösungen absolut sicher verhindern.
Die Reihenfolge bei der Zugabe der Komplexbildner in die zu behandelnden Wässer richtet sich jeweils nach der Art der vorliegenden Metallverunreinigungen und den Anforderungen, die bezüglich der Maskierung, nicht zulässigen Verfärbungen usw. gestellt werden. Es ist auch möglich, die gewünschte Komplexbildung durch die gemeinsame Zugabe der Komplexbildner, ohne eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten, zu erzielen.
Beispiel 1 Eine Lösung, hergestellt aus Wasser von 24° dH, die im Liter 1,7 g Grahamsalz, 0,22 g Triäthanolamin und 0,33 g Natriumgluconat enthält, war nach Zugabe von 25 g Kaliumhydroxyd und 40 g Soda (pH 13,7) auch nach fünftägigem Stehen bei Zimmertemperatur ohne jede Ausfiockung.
Beispiel 2 a) In einer Waschflotte, hergestellt aus Wasser von 20° dH und einem Eisengehalt von 4 mg/1, die im Liter 1 g Alkylarylsulfonat enthält und mit Soda auf pH 10 eingestellt war, wurde ein Baumwollgewebe zehnmal je 30 Minuten gekocht und anschließend in weichem Wasser einmal heiß und zweimal kalt gespült. Auf dem Gewebe waren danach 0,025fl.'() Eisen nachzuweisen.
b) Der gleichen Flotte wie unter a) wurden 2,4 g/1 Tripolyphosphat zugegeben und Baumwollgewebe zehnmal in gleicher Weise behandelt. Der Eisengehalt des Gewebes betrug danach 0,00120/a.
c) Der gleichen Flotte wie unter a) wurden 2,4 g/1 Tripolyphosphat und 0,4 g/1 Triäthanolamin zugegeben und Baumwollgewebe zehnmal in gleicher Weise behandelt. Der Eisengehalt war analytisch nicht mehr nachweisbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermeidung von Niederschlägen und Verfärbungen und zur Maskierung von Metallionen in alkalischen Wässern unter Verwendung organischer bzw. anorganischer Komplexbildner und Triäthanolamin, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man als komplexbildende Substanzen Polyphosphate bei einem pH-Wert von 10 und darüber und daß man gleichzeitig in bekannter Weise Salze organischer komplexbildender Säuren mit Triäthanolamin verwendet, wobei das Verhältnis der komplexbildenden Substanzen zu Triäthanolamin etwa 5 bis 10: 1 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als komplexbildende Substanzen nur Polyphosphate und Triäthanolamin im Verhältnis von etwa 5 bis 10: 1 verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Komplexbildner Nitrilotriessigsäure, Polyaminocarbonsäuren, Oxycarbonsäuren, organische Phosphorsäure-Derivate und/oder deren Salze oder Gemische verwendet. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 176 805; französische Patentschriften Nr. 1105 891, 918678, britische Patentschriften Nr. 665 455, 665198; USA.-Patentschriften Nr. 2 544 649, 2 240 957; »Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie«, 3. Aufl., 1956, B. 7, S. 63 bis 81.