2 02 Zeitschrjft fur anorganische und allgemeine Chemie. Band. 334. 1964

Beitrage zur Chernie des Schwefels. 711) Die Reinigung von Schwefel

auf elektrophoretischem Wege

Von F. F E H ~ R und H. D. LVTZ~)

Inhaltsubersicht Es wird ein Verfahren zur Reinigung des Schwefels auf elektrophoretischem Wege be-

schrieben und gezeigt, daB Kohlenstoffverbindungen bis zu einem Grenzwert (10-4 bis lO-5% C) aus dem Schwefel entfernt wcrden konnen.

Summary A method for the purification of sulphur by elektrophoresis is described and the limit

of this method is discussed.

Nach Untersuchungen uber die elektrische Leitftihigkeit des fliissigen Schwefels1) wird der Ladungstransport im Bereich des dunnflussigen A- Schwefels zu einem uberwiegenden Toil von elektrophoretisch wandernden Teilchen getragen, bei denen es sich in erster Linie um Kohlenstoffver- bindungen handelt. Mit der Zeit des Stromflusses (Gleichstrom) nimmt die elektrische Leitfahigkeit ab, was die Folge der durch die Elektrophorese her- vorgerufenen Verarmung an Verunreinigungsteilchen ist. Da dieses Verhalten eine einfache Methode zur Reinigung des Schwefels nahelegt, wurde es daraufhin naher untersucht. Um die analytische Kontrolle des Elektrolyse- vorgangs nicht zu erschweren, wurde ein nur maBig reiner Schwefel mit. einem Kohlenstoffgehalt von 0,0061 :h als Ausgangsmaterial verwendet. Im einzelnen wurde wie folgt verfahren :

In einem verschlieBbaren, zylindrischen GlasgefaS wurden etwa 300 g Schwefel mit Hilfe eines Thermostaten auf 140°C crhitzt und diese Temperatur fur die Dauer des Ver- suchs konstant gehalten. An zwei 25 cmz groBen Elektroden BUS Tantal - such Aluminium oder Platin sind verwendbar -, die im Abstand von 20 mm im ElcktrolysegefiiB angebracht waren, wurde cine Gleichspannung yon 110 Volt gelegt, was einer Feldstlrke von 55 Volt/cm

l) 70. Mitteilung: F. F E ~ R u. H. D. LUTZ, Z. anorg. allg. Chcm. 333, 216 (1964). *) H. D. LUTZ, Teil der Dissertation, Koln 1962.

F. F E H ~ R u. H. D. LUTZ, Reinigung von Schwefel auf elektrophoretischem Wege 203

entspricht. Nach jeweils mehreren Stunden wurde mit Hilfe einer Pipette zwischen den Elektroden eine Schwefelprobe entnommen und der Strom umgepolt. Die Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes der einzelnen Schwefelproben erfolgte nach einer von F E H ~ R und Mit- arbeitern3) ausgearbeiteten Methode. Danach wird der Schwefel im Sauerstoffstrom ver- brannt und das entstehende Kohlendioxid aus der Leitfiihigkeitsiinderung einer Natrium- hydroxidlosung, in die es eingeleitet wird, bestimmt. I n der Tab. 1 sind die Analysenergeb- nisse zusammengestellt.

Tabelle 1 U e r K o h l e n s t o f f g e h a l t d e r a u s dem

ElektrolysegefkiS e n t n o m m e n e n S c h w e f e l p r o b e n

Zeit des Stromflusses I Prozent I

jnsgesamt ' Kohlenstoff nach dem Umpolen 1

- 30 min

150 min 5 h b h 15 h 47 h 10 h 15 h 24 h

30 - I min ~

3 h !

8 h 13 h 1 28 h 75 h I

8 5 h 1 100 h 124 h

0,00610 0,00571 0,00479

0,00211 0,00229 0,00156

0,00095 0,00114

-

-

Die Ahnahme des Kohlenstoffgehaltes mit der Zeit des Stromflusses lSRt auf einen giinstigen Reinigungseffekt schlieBen. Ein Teil der Kohlenstoff- verbindungen wird auf den Elektroden niedergeschlagen a19 ein in diesen Mengen unsichtbarer Belag, der Rest wandert je nach Stromrichtung zwi- schen den beiden Elektroden hin und her, wobei sich nach liingerem Strom- fluB ein stationares Konzentrationsgefalle ausbildet. Die bei der Anwendung des Elektrophoreseverfahrens zii erwartende Reinheit ist deshalb vom Ver- nnreinigungsgehalt des Ausgangsschwefels ah hangig. Die pririzipielle Grenze des Verfahrens ist durch die Elektronenleitfahigkeit: vor alleni durch die Elektroneneigenleitfahigkeit, des flussigen Schwefels gegeben. Wird nSmlich bei sehr reinem Schwefel der Ladungstransport ausschlieBlich von ,,Eigen- leitungselektronen" getragen, kann mit einer weiteren Entfernung von Ver- unreinigungspsrtikeln nicht gerechnet werden. Diese Grenze liegt grofien- ordnungsmaDig zwischen 1 OW5 und 1 0-4 yo Kohlenstoff. Der Kohlenstoffge-

a) F. FEHER, S. ECKHARD u. K. H. SXER, Z. analgt. Chem. 168,88 (1959); F. FEHER, K. H. SAUER u. H. MONIRN, Z. analyt. Chem. 192, 389 (1963); J. SCHOTTEN, Dissertation, Koln 1962.

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halt der reinsten bisher dargestellten Schwefelproben liegt bei 3).

Uber ein Verfahren zur Reinigung des Schwefels durch Zonenschmelzen wird in der nachstehenden Arbeit berichtet.

Der Deutachen Forschungsgemeinschaft danken wir fur die Forderung dieser Arbeit.

Koln, Institut fur Anorganische Chemie der Universitat.

Bei der Redaktion eingegangen am 4. April 1964.