PROCESS FOR THE PREPARATION OF DIHYDROXYALUMINIUM SODIUM CARBONATE

Abstract: 1. Process for the preparation of dihydroxyaluminium sodium carbonate by reacting aqueous sodium aluminate solutions with carbon dioxide and subsequent separation and drying of the reaction product, characterized in that at a reaction temperature between 20 and 35 degrees C carbon dioxide is initially introduced into water up to saturation, then whilst maintaining the reaction temperature accompanied by further carbon dioxide introduction, aqueous sodium aluminate solution with a Na2 O/Al2 O3 molar ratio of 1 : 1 to 1.25 : 1 is continuously added, in such a way that the pH-value during precipitation in the suspension always remains below 9.8 and preferably between 9.8 and 8.8 and finally, after pH-value setting with carbon dioxide to 7 to 7.5, the precipitation product is separated from the suspension and dried at elevated temperature.

Description: Verfahren zur herstellung von Dihydroxialuminiumnetriumcarbonat Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein ver besseres Verfahren zur Herstellung von Dihydroxi- aluminiumnatriumcarbonat aus Natriumaluminatlösung. Dihydroxialuminiumnatriumcarbonat, als Mineral und hier auch Dawsonit genannt, ist - wie seine Verwer durch als Antazidum - schon seit langem bekannt. Zu seiner Berstellung sind auch bereits eine Anzahl von Verfahren vorgeschlagen worden, von denen einige in der Praxis ausgeübt werden. Gemäss der DE-OS 27 08 861 wird Dawsonit durch Reaktion von Aluminiumhy.droxid mit einer wäBrigen Natriumbicarbonatlösung bei einer Temperatur zwschen 160 und 240 0C und unter einem Druck zwischen 5 und 50 atm. hergestellt. Die Umsetzung von Natriumbicarbonat mit Aluminium alkoxid oder Natriumaluminat in einem Wasser-Alkohol Gemisch ist; Gegenstand der US-PS 2? 83 179. Wäh- rend bei der Reaktion mit Aluminiumalkoxid das im wesentlichen amorphe Dihydronatriumbonat entsteht, wird bei der Umsetzung mit Natrium- aluminat die isomere Verbindung Hydroxynatrium- oxialuminiumhydrogencarbonat (#Al. O. CO2H) gebildet, die in ihrem chemischen Verhalten von dem des Isomeren im Verlauf der Titrationskurve abweicht. Ein Nachteil des vorstehenden Herstellungsverfahrens wird bei beide Vprianten darin gesehen, daB sie in reinen Wasser undurchführbar sind. Während bei der ersten Verfahrensvariante die kostenintensiveren Aluminiumalkoxyde als Ausgangsprodukte eingesetzt werden, müssen bei der zweiten erhebliche Alkoholinengen in das Reaktionsmedium eingeschleust werden. Verzichtet man auf die Alko holzugabe, tritt rasch Hydrolyse unter Bildung von Aluminiumhydroxid und anderen Produkten ein. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Dawsonit durch Einleiten von CO2 in Natriumaluminatlösung zu bilden. Dabei wurde festgestellt, dass die Zersetzung wässriger Natriumaluminatlösungen durch Kohlendioxideinleitung sowohl vom Molverhältnis Na2O/Al2O3 als auch von der Temperatur stark beeinflusst wird. Bei niedrigem Molverhältnis und niedriger Temperatur entsteht demnach Aluminiumhydroxid und Bayerit. Temperatursteigerung führt bei gleichem Molverhältnis Na2O/Al2O3 zu Böhmit und Dawsonit. Wird nur das Molverhältnis erhöht, erhält man Böhmit. Höhere Dawsonitausbeuten sollen jedoch bei einem Molverhältnis Na2O/Al2O3 grösser als 4 und Temperaturen zwischen 50 und 90 C erzielt werden. ( Chem. Abstr. Vol. 75, 153737 u (1971) ). Wie nunmehr festgestellt wurde, wird die Dawsonitausbeute bei den vorstehenden Verfahren nicht nur von Molverhältnis und Temperatur stark beeinflusst, sondern auch von der Geschwindigkeit der Kohlensäu- rezufuhr. Ausserdem sind zur Entfernung der überschüssigen Alkalien umfangreiche Waschvorgänge er forderllch, so dass reine und hochwirksame Antazida auf Dawsonitbasis nur unter erheblichen Zeit- und Energieaufwand erzielbar sind. EE stellte sich somit die Aufgabe, die Nachteile der vorstehenden Verfahren zu beseitigen und ein Verfahren zur Dawsonitgewinnung zu finden, dRs wesentlich einfacher, billiger und im Hinblick auf das Verfahrensprodukt sicherer durchführbar iet. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, dass man zunächst in Wasser, in welchem gegebenenfalls Aluminiumhydroxidgel suspendiert ist, bei Raumtem perstur Kohlendioxid bis zur Sättigung einleitet, aann unter weiterer Rohlendioxideinleitung kontinuierlich wässrige Natriumaluminatlösung mit einem Molverhäaltnis Na2O/Al2O3 von 1:1 bis 1,25:1 zugibt, und zwlr derart. dass der H-Wert während der Fällung in der Suspension stets unterhalb 9,8 bleibt und vorzugsweise zwischen 9,8 und 8,8 liegt und anschliessend das Fällungsprodukt nach pH-Wert-Ein stellung mit Kohlendioxid auf 7 bis 7,5 aus der Suspension abtrennt und bei erhöhter Temperatur trocknet. Die Reaktionstemperatur liegt bei dem neuen Ver fuhren vorteilhafterweise bei Raumtemperatur, also zwischen 20 und 35 C. Da auch die Umsetzung unter den angegebenen Veriahrensbedingungen bereits optimale oder nahezu optimale Ergebnisse bringt, erüb rigt sic die Anwendung von Drücken, so dass der anlegentechnische Aufwand minimal ist. Erfindungsgemäss liegt das Molverhäaltnis Na2O/Al2O3 der Natriumaluminatlösung zwischen 1:1 und 1,25:1. Obwohl Natriumaluminatlösungen mit einem Molverhältnis von 1:1 herstellbar sind, arbeitet man zweckmässigerweise mit einem höheren Molverhältnis. Unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen, insbesondere Konzentration, sind nämlich derartige Lösungen nicht ausreichend stabil. Das für eine stöchiometrische Zusammensetzung fehlende Aluminium wird erfindungsgemäss in Form von Aluminiumhydroxidgelyugeführt. Natriumaluminatlösungen, die mit Vorteil eingesetzt werden, enthalten 140 bis 180 g k1203/l und 96 bis 123 g Na2O/1. Das Molverhältnis sollte dabei auf 1,05 bis 1,15 eingestellt werden. Ein wese -liches Verfahrensmerkmal besteht darin, dass die wässrige Suspension während der Dawsonitfällung mit Kohlendioxid stets gesättigt ist. Abweichungen von diesem Sättigungsgrad führen zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid in einer antazid wenig wirksamen Form. Wird unter den vorgegebenen Bedingungen gearbeitet, wird ein 100 iger Umsatzt eryielt. man erhält ein Produkt, das gut suspendiert, keine Verunreinigungen enthält und nicht amorph ist. on dieser Stelle ist noch hervorzuheben, dass das überschüssige Kohlendioxid bei dem neuen Verfahren aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gninden rezirkuliert wird, also in einem geschlossenen System mit Absaug- und Fördervorrichtungen ge arbeitet wird. Ein besonderer Vorteil des neuen Herstellungsver- fahrens liegt nun darin, dass die Suspensionen in besondere einfacher Weise in den festen Zustand überführt werden können. So kann die gebildete Suspension, unmittelbar nach Beendigung der Kohlensäureeinleitung ohne Filtration und ohne Waschen des Feststoffes in einen Sprühtrockner genumpt und bei Eintittstemperaturen von 280 bis 2900C und Austrittstemperaturen von 90 - 950C getrocknet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Feststoff durch andere Abtrennungsverfahren, z.3. Filter, Zentrifugen, Zyklone und Sedimentationsgefässe zu isolieren und nach ande- ren bekannten Verfahren zu trocknen. Anhand der nachstehenden schematischen Zeichnung und der Beispiele soll das erfindungsgemässe Verfahren noch näher erläutert werden. Der zur Dawsonitbildung vorgesehene Reaktor ist in der Zeichnung mit 1 bezeichnet. Er ist mit dem Rührer 2 und der Begasungseinrichtung 3 aus- gestattet. Die Wasserzugabe erfolgt über die Rohrleitung a aus dem Behälter 5 und die Rohlendiosid- zugabe über die Leitung 6, die an den Druckbehälter 9 zur CO2-Entnahme angeschlossen ist. Das nicht ver brachte C02 wird über Geblase und eitung 17 rezirkuliert. Die Natriumaluminatlauge wird dem Be- hälter 10 entnommen und über 11 in den Reaktor geführt. Der Reaktor ist über die Leitung 12 mit dem Sprühtrockner 13 verbunden, in welchen die Suspension gepumpt (14) wird. Mit 15 ist ein Staubfilter angedeutet und mit 16 die Gas zuführung in den Sprühtrockner. Beispiel 1 20 1 Wasser werden in einem Rührbehälter, der mit einer Begasungseinrichtung ausgestattet ist, bei Raumtemperatur (200C) mit C02 gesättigt. Anschlie ssend werden in das kohlensäurehaltige Wasser 12 1 Natriumaluminatlösung eindosiert, etwa 20 cmê in der Minute Während des gesamten Fällungsvorganges, für den 10 Stunden benötigt werden, wird in die Suspension CO2 eingeleitet. Der pH-Wert der Suspension wird zwischen 8,8 und 9,5 gehalten, er darf zu keinem Zeitpunkt grösser als 9,8 8 sein. Der Al2O3-Gehalt beträgt im Beispiel 155 g/l und der Ne2O-Gehalt 108 g/l (Molverh. Na2O/Al2O3=1,14). Das ausfallende Natriumaluminiumdihydroxicarbonat ist mikrokristallin. Bei Beendigung der Aluminatzugabe wird der pH-Wert durch Einleiten vor CO2 auf 7,2 abgesenkt. Die Suspension wird abfiltriert und das Gut im Pastentrockner bei 60 C getrocknet. Beispiel 2 In einen Rührbehälter, der zur Einführung des Koh- lendioxids am Boden eine ringförmige Leitung mit einem geeigneten Düsensystem enthält, werden 14 m Wasser, in dem 51,3 kg Aluminiumhydroxidgel suspendiert sind, vorgelegt und bei RT, mit CO2 gesättigt Unter weitere: Einleiten von C02 wer ae in die Wasservorlage 5,5 m' Natriumaluminat- lösung mit einen Gehalt von 120 g Na2O/l und 152 g A1203/l zudosiert, und zwar derart, dass der tH-Wert stets unter 9,5 bleibt. Das Molverhältnis Ka2O/Al2O3 in der Natriumaluminatlösung beträgt 1,25 und die Reaktionszeit 5,5 Stunden. Die gebildete Suspension weist eine Feststoffkonzentration von 153 g/l auf und wird nach pH-Wertabsenkung auf 7,5 sofort in einen Sprühtrockner gepumpt. Die Eintrittstemperatur der Luft beträgt in dem Sprühtrockner der Fe. NIRO-ATOMIZER 280 bis 290 C, die Austrittstemperatur 90 bis 950, Das sprühgetrocknete Produkt hat folgende Zusammensetzung: Al2O3 29 Gew.% Na2O 19 Gew.% CO2 28 Gew.% Feuchte 14 Gew.% Mindestens 90 U der Teilchen zeigen eine GröSe kleiner 30 m. Die Säurebindungskapazität des im Beispiel hergestellten Dihydroxidaluminiumnatriumcarbonats wird gemäss SJOEGHEN-Test bestimmt, bei dem die Säurebindungsfähigkeit pro g suspendiertem Antezidum in Abhängigkeit von der Zeit unter pH-Wert-Konstanthaltung (pH = 3) mit 0,1nHCl/g gemessen wird. Der HCl-Verbrauch liegt nach 5 Min. bei 189 ml # 81,5 = d. Th. nach 10 Min. bei 219 ml # 94,4 = d. Th. nach 30 Min. bei 229 ml # 98,7 = d. Th. Die Säurebindungskapazität des Diyhdrotinatriumaluminiumnatriumcarbonats, bestimmt nach der methode der USs XIX betragt 230 ml 0,1HCl/g, was einem Wert von 99,13 % des theoritischen Säurebindungscermögens entspricht.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Rerstellung von Dihydroxialuminium natriumcarbonat durch Umsetzung von wässriger Natriumaluminatlösung mit Kohlendioxid und an schliessender Abtrennung und Trocknung des Reek- tionsproduktes, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst in Wasser, in welchem gegebenen falls Aluminiumhydroxidgel suspendiert ist, bei Raumtemperatur zohlendioxid bis zur Sätti- gung einleitet, dann unter weiterer Kohlendi oxideinleitung kontinuierlich wässrige Natrium aluminatlösung mit einem Molverhältnis Na2O/Al2O3 von 1:1 bis 1,25: :1 zugibt, und zwar derart, dass der pH-Wert wahrend der Fällung ir der Suspension stets unterhalb 9,8 bleibt, und vorzugsweise zwischer 9,8 und 8,8 liegt und anschliessend das Fällungsprodukt nach pH-Wert-Einstellung mit Kohlendioxid auf 7 bis 7,5 aus der Suspension abtrennt und bei erhöhter Temperatur trocknet. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich net, dass eine Natriumaluminatlösung mit einem Molverhältnis Na2O/Al2O3 von 1,05 : 1 bis 1,15 : 1 eingesetzt wird. 3. Verfahren nach den Anstriichen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine iatriumalumInatlö sung mit 96 bis 123 g Na2O/l und 140 bis 180 g Al2O3/l eingesetzt wird. 4. Verfahren nach den Anstrichen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Umsetzung bei erhöhtem Druck durchgeführt wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das suspendierte Dihydroxi- aluminiumnatriumcarbonat in einem heissen Luft strom zerstäubt und getrocknet wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das suspendierte Dihydroxi- aluminiumnatriumcarbonat abfiltriert und ge trocknet wird. 7. Verfahren nech den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die susDendierte Dihydroxi aluminiumnatriumcarbonat abzentrifugiert und getrocknet wird. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid rezirku liert wird.

Inventors: DRAUTZBURG, GUNTER, DR. DIPL.-CHEM., GRUND, HARTMUT, DR. DIPL.-CHEM., SCHANZ, KLAUS, DR. DIPL.-CHEM., URMANN, ERNST, DR. DIPL.-CHEM., Drautzburg, Günter, Dr. Dipl.-Chem.
Applicants: GIULINI CHEMIE GMBH
Application year: 1983
Main classification: C01F7
IPC codes: C01F7, A61K33