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Verfahren zur Darstellung von Kolloiden.
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Kolloide können bekanntlich auf verschiedene Art künstlich hergestellt
werden. Man kennt in der Hauptsache zwei Wege zur Erzielung kolloider Dispersionen,
nämlich die Dispersions- und die Kondensationsmethoden.
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Wie aus den Benennungen zu ersehen ist, handelt es sich bei den ersteren
um die Zerteilung von gröberen Teilchen und bei den letzteren um das Zusammentreten
mehrerer Moleküle zu einem größeren Komplex sei es nun durch Polymerisierung, sei
es durch irgendwelche diemische Ausfällung eines unlöslichen Körpers aus dem molekular
gelösten Zustande.
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Es besteht nun bei den Kondensationsmethoden die Schwierigkeit, die
Kondensation der Moleküle in dem Stadium aufzuhalten., wenn die einzelnen Teilchen
die Größe der kolloiden Zone (Teilchendurchmesser o.ooI bis I a) erreicht haben.
In den meisten Fällen tritt nämlich ganz oder teilweise eine weitere Kondensation
ein; die Teilchen werden größer und verlieren demgemäß ihre typischen kolloiden
Eigenschaften. Sobald der Teilchendurchmesser größer als 1/1000 Millimeter wird,
spricht man nicht mehr von kolloiden, sondern von grobdispersen Systemen. Solche
Teilchen schweben nicht mehr in der Flüssigkeit, sondern sedimentieren, sie flocken
aus, sie lassen sich ferner durch ein Papierfilter trennen, und sie zeigen im Ultramikroskop
nicht mehr die Brownsche Bewegung.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun die Verbesserung dieser
Kondensationsmethoden und die Vermeidung des oben geschilderten Übelstandes. Es
wurde nämlich gefunden, daß es dann leicht möglich ist, die Kondensation der Teilchen
in der kolloiden Zone aufzuhalten, wenn man die Kondensationsreaktionen in einer
Kolloidmühle oder ähnlichen, schnellaufenden Dismembrator- oder Schlagmühlen usa.
in geeigneter Weise vor sich gehen läßt.
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Wie sich auf Grund zahlreicher Versuche herausgestellt hat, wird
auf diese Weise die Bildung größerer sedimentierender Teilchenkomplexe vermieden
und echte kolloide Dispersonen erzeugt. Die Haltbarkeit derselben wird noch erhöht,
wenn man sie in Ultrafilterpresstn (System Plauson, Patent 337731 und Zusätze@ von
eventuell vorhandenen freien Elektrolvten trennt. In einer solchen Filterpresse
wird gleichzeitig ein Auswaschen und eine Konzentration der Kolloide ermöglicht.
Dies ist besonders wichtig für die Darstellung von kolloiden Dispersionen für medizinische
und sonstige großtechnische Zwecke.
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Durch die folgenden Beispiele wird das Verfahren näher erläutert.
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Beispiel I.
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Darstellung von kolloidem Silber.
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I69 Teile einer Iprozentigen Lösung von Silbernitrat werden nach
Zusatz von 3,4 Teilen Ioprozentigem Ammoniak in einer in Betrieb gesetz es Kolloidmühle,
System Plauson in Gegenwart von 3 Teilen Agar-Agar langsam tropfenweise mit 30 Teilen
Iprozentiger Formaldehydlösung versetzt. Die Temperatur der Lösungen betrage etwa
40 bis 50°. Es bildet sich sofort eine tiefbraunschwarze kolloide Silberlösung.
Die heftige Schlagwirkung der Mühle verhindert eine Ausflockung größerer Silberteilchen.
Um eine haltbare,
konzentriertere Dispersion zu gewinnen, engt man
die in der Kolloidmühle hergestellte Lösung in einer Pl ausonschen Ultrafilterpresse
unter hohem Druck ein und wäscht hierin gleichzeitig die molekular gelösten Salze
(Ammonnitrat usw.) aus. Die letzteren kann man auch durch Dialysieren entfernen.
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In analoger Weise können haltbare kolloide Dispersionen anderer Metalle,
wie Gold, Quecksilber, Platin, Palladium, Blei usw. aus ihren molekularen Lösungen
hergestellt werden, ebenso solche von Schwefel, Seien, Arsen usw.
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Beispiel 2. herstellung von Kupferoleat.
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20 Teile einer 5prozentigen Lösung von Kupferacetat wird in der Kolloidmühle
unter fortwährender Bearbeitung langsam mit 30 Teilen sprozentiger Natriumoleatlösung
versetzt. Es bildet sich sofort kolloides Supferoleat, das ebenso. wie in Beispiel
1 beschrieben, von einem Teil des wäßrigen Dispersionsmittels und vom Natriumacetat
befreit werden kann.
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In analoger Weise wie Kupferoleat können kolloide Dispersionen von
anderen Stoffen, z. B. von Metallsulfiden (Arsensulfid, Eisensulfid, Kupfersulfid
usw.), von Hydroxyden, Farbstoffen usw. hergestellt werden.
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Beispiel 3.
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Herstellung von kolloidem Trikalziumphosphat.
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Auch Trikalziumphosphat läßt sich nach vorliegendem Verfahren in
kolloidaler Form gewinnen. Man löst hierzu 20 Teile normales Natriumphosphat (Na3PO4
12 aq) in 300 Teilen Wasser, versetzt diese Lösung mit einem wäßrigen Auszug von
1 Teil Kirschgummi und gibt das Gemisch in die Kolloidmühle.
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Alsdann läßt man langsam Chlorkalziumlauge, enthaltend 8 Teile Ca
Cl2 auf 40 Teile Wasser zufließen. Es scheidet sich sofort Trikalziumphosphat in
kolloider Form aus. Dasselbe flockt jedoch nicht aus und wird auch dauernd in kolloider
Form erhalten, wenn es nach Beispiel 1 in einer Ultrafilterpresse behandelt und
von molekular gelöstem Kochsalz durch Auswaschen befreit wird.
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Beispiel 4.
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Darstellung von kolloidem Nickelsulfld.
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An der Darstellung von kolloidem Nickelsulfid läßt sich besonders
gut zeigen, daß das vorliegende Verfahren deutlich technische Vorteile gegenüber
schon bekannten Methoden aufweist, die unter Anwendung kräftig wirkender Rührwerke
die Herstellung von Kolloiden ermöglichen. m Zwei Liter einer etwa 0O Nickelnitratlösung,
die 0,5 Prozent Gummiarabikum als Schutzkolloid enthalten, werden mit steigenden
Mengen einer 4, 3prozentigen Natriumsulfidlösung versetzt. Der Versuch wurde in
einer Kolloidmühle und in einem Rührwerk durchgeführt, wobei in beiden Fällen jede
Minute je 4 cm3 der Sulfidlösung zugefügt und dann Io cm3 Reaktionsgemisch abgenommen
und in Reagenzgläser gebracht wurden, in denen sich die auftretende Flockung gut
beobachten läßt.
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Die folgende Tabelle zeigt das Ergebnis.
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Volumen 2 enthält die Temperaturen, die in der Mühle infolge der
starken Bewegung der Flüssigkeit ansteigt und die im Rühnverk durch Zufuhr von Wärme
auf entsprechender Höhe gehalten wurde. Die dritte senkrechte Reihe zeigt die Zahlen
für die Mengen Nickelsulfid, die sich der zugesetzten Menge Natriumsulfid entsprechend
pro 1 1 Flüssigkeit gebildet hat. In den darauffolgenden Spalten sind die Proben
gekennzeichnet, bei deren Konzentration an Nickelsulfid Flokkung eintrat, und zwar
sofort nach dem Versuch und nach Ablauf von 30 Minuten. Eine nach 24 Stunden wiederholte
Beobachtung zeigt, daß das in der Mühle hergestellte Sol nur geringe Alterungserscheinungen
aufweist.
| Flockung des Sols |
| Nr. t g NiS aus dem Rührwerk aus der Mühle |
| nach sofort 30 nach 24 nach |
| pro 11 Sofort Minuten sofort ; 30 Minuten 24 Stunden |
| 1 21° 0,1 - gelfockt - - - |
| 2 22° 0,2 geflockt geflockt - - - |
| 3 23,5° 0,3 geflockt geflockt - - - |
| 4 24° 0,4 geflockt geflockt - - undeutlich |
| 5 24,5° 0,5 geflockt geflockt geflockt geflockt geflockt |
| 6, 25° 0,6 geflockt geflockt geflockt geflockt geflockt |
Diese Untersuchung, die sich auch in ähnlicher Weise an anderen
Beispielen durchführen läßt, zeigt, daß die Herstellung eines Nickelsulfidsols,
die bisher nur durch Sättigung einer Nickelsalzlösung mit Schwefelwasserstoff und
nachherigem Zusatz ganz geringer Mengen Ammoniak möglich war, sich auf einfache
Weise aus den Komponenten Nickelsalz und Natriumsulfid durchführen läßt, wenn man
die beiden Komponenten in einer arbeitenden Kolloidmühle zur Reaktion bringt. Ein
unter gleichen Bedingungen in einem Rührwerk hergestelltes Sol zeigt dagegen, auch
bei sehr geringen Konzentratonen an Nickelsulfid, gar keine Stabilität.