Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verringern der Konzentration an mehrwertigen Metallkationen in einer ein Metallchelat bildendes Mittel enthaltenden Salz lösung. Im Besonderen bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zum Verringern der Konzentration von Metallkationen, wie Eisen, Chrom und Nickel, in einer Salzlösung, die vom einem Herstellungs-Verfahren für ein Kondensations-Polymer stammt und ein waserlösliches Metallchelat bildendes Mittel, wie Natriumgluconat, enthält.

Die Herstellung von Kondensations-Polymeren produziert häufig eine Salzlösung als ein Nebenprodukt. So wird, z. B., eine Salzlösung bei der Herstellung von Polycarbonatharzen durch die Reaktion von Phosgen mit mindestens einer Bisphenol-Verbindung in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart von wässerigem Natriumhydroxid produziert. Ein übliches Beispiel ist die Reaktion von Bisphenol A mit Phosgen in Dichlormethan in Gegenwart von wässerigem Natriumhydroxid zur Produktion von Bisphenol A-Polycarbonat und Natriumchlorid-Lösung.

Um Produktionskosten zu verringern und eine Umweltverunreinigung zu vermeiden, werden solche Salzlösungen häufig zu einer Chloralkali-Anlage zur Elektrolyse zur Produktion von Chlorgas, Natriumhydroxid-Lösung und Wasserstoffgas zurückgeführt. Die Elektrolysezellen in einer solchen Chloralkali-Anlage umfassen häufig ein Anoden-Abteil und ein Kathoden-Abteil mit einem geeigneten Separator zwischen den beiden Abteilen. Der Zweck des Separators ist es, die Anolyt-Lösung und die Katholyt-Lösung innerhalb der Elektrolysezelle zu trennen. Der Separator kann mindestens teilweise porös für Wasser sein. Die Arten von Separatoren, die in Elektrolysezellen eingesetzt werden, schließen Diaphragmen und Membranen ein.

Während der Operation der Elektrolysezelle kann der Separator graduell mit festem Material verstopft werden, was den Durchgang von Wasser und gelösten Materialien von der Anolyt-Lösung zur Katholyt-Lösung verzögert. Das Verstopfen des Separators vermindert die Effizienz des Zellbetriebes und verringert die Produktionsrate an Produkten, die sich aus der Elektrolyse ergeben. Erreicht das Verstopfen einen kritischen Punkt, dann muss der Separator ersetzt werden, häufig bevor seine erwartete Lebenszeit erreicht ist. Um den wirtschaftlichsten Betrieb der Elektrolysezelle zu erzielen, ist es erforderlich, dass der Zellseparator eine möglichst lange Lebenszeit hat.

Salzlösungen, die als Nebenprodukte bei der Herstellung von Kondensations-Polymer anfallen, enthalten häufig sowohl organische als auch anorganische Verunreinigungen. Organische Verunreinigungen können restliches Lösungsmittel, Katalysator und wässerig lösliche organische Materialien, wie Monomer und Oligomer geringen Molekulargewichtes, einschließen. Anorganische Verunreinigungen können mehrwertige Erdalkali- und Übergangsmetall- Kationen einschließen, insbesondere Eisen. Wird Salzlösung, die ein oder mehrere solcher Verunreinigungen enthält, elektrolysiert, dann können sowohl organische Materialien als auch metallische Materialien auf der Oberfläche und innerhalb des Separators der Elektrolysezelle ausfallen und ein Verstopfen verursachen. Um die maximale Lebensdauer eines Separators in einer Elektrolysezelle zu erzielen, muss die Konzentration verunreinigender organischer Materialien und mehrwertiger Metallkationen in der zugeführten Salzlösung soweit wie möglich wirtschaftlich machbar verringert werden.

Ein Verfahren zum Verringern der Konzentration organischer und anorganischer Verunreinigungen ist als primäre Salzlaugen-Behandlung bekannt. Bei der primären Salzlaugen-Behandlung wird der pH der Salzlauge auf oberhalb etwa 10 in Gegenwart eines molaren Überschusses von Carbonationen erhöht, um Erdalkali- und Übergangsmetalle als Carbonate und/oder Hydroxide auszufällen, gefolgt vom Filtrieren oder Absetzen, wie Klären. Dem folgt ein Ansäuern und Strippen der Salzlösung zur Entfernung von Carbonationen sowie organischen Verunreinigungen, wie organischen Lösungsmitteln und gelösten Katalysatoren. Eine zusätzliche Behandlung, wie Adsorption, kann, wie erforderlich, benutzt werden, um organische Materialien, wie Monomer und Oligomer geringen Molekulargewichtes, aus der Salzlösung zu entfernen.

Diese primäre Salzlaugen-Behandlung kann wirksam sein für das Ausfällen von Calcium-, Magnesium- und Eisenkationen und ihre Konzentration in Salzlösung beträchtlich verringern sowie die Konzentration gelöster organischer Materialien verringern. Es wurde jedoch festgestellt, dass beim Zuführen einer Salzlösung von einem Herstellungs-Verfahren für Kondensations-Polymer, wie einem Verfahren zum Herstellen von Polycarbonat, zu einer Elektrolysezelle, der Separator der Elektrolysezelle noch immer unerwartet schnell verstopft wird, selbst nach dem die zugeführte Salzlösung der primären Salzlösungs-Behandlung unterworfen worden ist.

Nach sorgfältiger Untersuchung wurde festgestellt, dass die Ursache der schnellen Verstopfung des Separators während der Elektrolyse solcher Salzlösung die Ausfällung von Übergangsmetall-Verbindungen, die in erster Linie von restlichem Eisen, Chrom und Nickel in der Zuführungs-Salzlauge stammen, auf der Oberfläche und innerhalb des Separators der Elektrolysezelle ist. Die Analyse hat gezeigt, dass noch eine sehr geringe Konzentration von Übergangsmetallen in der zugeführten Salzlauge vorhanden ist, selbst nach der primären Salzlaugen-Behandlung, weil eine wasserlösliches Chelatbildungsmittel in der Salzlösung vorhanden ist. Das Chelatbildungsmittel erhält augenscheinlich einen Teil dieser Übergangsmetallkationen als einen wasserlöslichen Komplex, sodass diese komplexierten Kationen während der primären Salzlaugen-Behandlung nicht als Salze ausgefällt werden. Das Chelatbildungsmittel ist typischerweise eine Zuckersäure, wie Gluconatanion.

Gluconatanion wird häufig in Form von Natriumgluconat bei Verfahren zur Herstellung von Kondensations-Polymer hinzugegeben, um wasserlösliche Komplexe mit einem Teil der mehrwertigen Übergangsmetallkationen, wie Eisen(III), Nicke(II) und Chrom(III) zu bilden. Die Komplexbildung hindert das Ausfallen von Übergangsmetallsalzen in der Herstellungs-Ausrüstung und das Verunreinigen des Polymerproduktes. Mit Eisen(III) bildet, z. B., Gluconatanion einen Eisengluconat-Komplex, wodurch Eisen in der Salzlösung löslich gemacht wird, sodass das Polymerprodukt im Wesentlichen frei von einer Eisen-Verunreinigung hergestellt wird. Wird die Salzlösung jedoch zum Rückführen in eine Elektrolysezelle gereinigt, dann verbleibt der Teil eines Übergangsmetalles, wie Eisen(III), der als ein Gluconat-Komplex vorhanden ist, als starkes Chelat und die Konzentration des Übergangsmetall- Kations in der Salzlösung kann selbst nach Salzlaugen-Reinigungsverfahren, wie primärer Salzlaugen-Behandlung, und selbst nach weiterer Behandlung mit Kationenaustauscherharzen unter im Wesentlichen neutralen oder alkalischen Bedingungen, bei einem unakzeptablen Niveau bleiben. Tritt Übergangsmetall-Gluconatkomplexe, wie Eisen-Gluconat- Komplex, enthaltende Salzlauge in eine Elektrolysezelle ein, die einen Separator enthält, dann wird das Gluconat im Wesentlichen zerstört und mindestens ein Teil jedes Übergangsmetalles, wie Eisen, fällt auf der Oberfläche und innerhalb des Separators aus. Die ausgefällten Übergangsmetall-Verbindungen verstopfen den Separator graduell und führen zu geringeren Produktionsraten der elektrochemischen Zelle und führen zum vorzeitigen Ersatz des Separators.

Verfahren zum Entfernen von Metallkationen aus einer wässerigen Lösung wurden berichtet. Das Entfernen mehrwertiger Metallkationen aus einer wässerigen Lösung unter Einsatz eines Chelat bildenden Ionenaustauscherharzes ist bekannt. So verwenden, z. B., Yokota et al. (US-PS 4,119,508) ein Chelat bildendes Ionenaustauscherharz zum Entfernen von Calcium- und Magnesium-Kationen aus einer Salzlösung bei Abwesenheit eines wasserlöslichen Metallchelatbildungsmittels. Kelly (US-PS 4,450,057) benutzt AMBERLITE® IRC-718 (Rohm und Haas Company) zum Entfernen von Aluminium(III) aus Salzlösung beim pH 2-3 bei Abwesenheit eines wasserlöslichen Metallchelatbildungsmittels. Courduvelis et al, (US-PS 4,303,704) benutzt AMBERLITE® IRC-718 bei entweder saurem oder alkalischem pH, um sehr hohe Konzentrationen von Kupfer- oder Nickelionen aus wässerigen Nicht- Salzlösungen von einem stromlosen Plattierungsverfahren, die Chelat bildende Mittel, wie Alkanolamine, enthalten, zu gewinnen und wieder zu verwenden. Diese Verfahren richten sich jedoch nicht auf die Verringerung der Konzentration mehrwertiger Metallionen in Salzlösungen von einem Verfahren zum Herstellen von Kondensations-Polymer, die ein wasserlösliches Mittel zur Bildung von Chelaten mit Metallen enthalten.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren, das die Konzentration mehrwertiger Metallkationen, Übergangsmetallkationen, in Salzlösung von einem Verfahren zur Herstellung von Kondensations-Polymer, die ein wasserlösliches Mittel zur Metallchelatbildung enthält, beträchtlich verringert. Ein solches Verfahren schafft ein Mittel zum Verzögern des Verstopfens eines Separators einer Elektrolysezelle, wie eines Diaphragmas, durch Verringern der Ausfällungsrate von Metallmaterialien auf der Oberfläche und innerhalb des Separators, wodurch die Lebensdauer des Separators verlängert wird.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den oben diskutierten Bedürfnissen durch Schaffung eines Verfahrens zum Verringern der Konzentration mehrwertiger Metallkationen in einer Salzlösung, die ein wasserlösliches Mittel zur Metallchelatbildung enthält. Das Verfahren umfasst die Stufen:

(a) Unterwerfen der Salzlösung einer primären Salzlösungs-Behandlung, deren Stufen umfassen:

(i) Erhöhendes Salzlösungs-pH auf oberhalb etwa 10 in Gegenwart eines molaren Überschusses von Carbonation in Bezug auf Calcium,

(ii) Klären der Salzlösung unter Benutzung eines Filter- und/oder Absetz- Verfahrens,

(iii) Verringern des Salzlösungs-pH auf unter etwa 3,

(iv) Strippen der Salzlösung zur Entfernung von Carbonation und gegebenenfalls gelöstem organischen Lösungsmittel und

(v) gegebenenfalls Behandeln der Salzlösung durch Adsorption zur Entfernung organischer Bestandteile, wie Monomer und Oligomer geringen Molekulargewichtes,

(b) Wiedereinstellen der Salzlösung auf einen pH im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 5,5,

(c) inniges In-Berührung-bringen der Salzlösung mit mindestens einem Harzbett, umfassend ein Chelationen-Austauscherharz und dann

(d) Gewinnen der Salzlösung.

Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zum Verlängern der Lebensdauer eines Diaphragma-Separators in einer Elektrolysezelle zum Elektrolysieren von Salzlösung, die ein wasserlösliches Mittel zur Metallchelatbildung enthält.

Salzlösung, wie sie in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, umfasst eine wässerige Lösung von Natriumchlorid oder Kaliumchlorid. Die Salzlösung kann als ein Nebenprodukt aus einem Verfahren zur Herstellung von Kondensations-Polymer erhalten werden. Wässeriges Natriumchlorid ist bevorzugt. Repräsentative Kondensations-Polymere, die nach einem Verfahren hergestellt werden können, das eine Salzlösung als ein Nebenprodukt erzeugt, schließen Polycarbonate, Polyester, Polyarylate, Polyamide, Polyamidimide, Polyetherimide, Polyethersulfone, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyarylensulfide, Polyarylensulfidsulfone und Ähnliche ein, doch sind sie darauf nicht beschränkt. So ergibt sich bei der Herstellung von Polycarbonat ein wässeriges Natriumchlorid als ein Nebenprodukt, wenn mindestens ein Bisphenol in einem organischen Lösungsmittel mit Phosgen in Gegenwart von wässerigem Natriumhydroxid umgesetzt wird, um Polycarbonat herzustellen. Repräsentative Polycarbonate und Polycarbonat-Copolymere, die nach einem solchen Verfahren hergestellt werden können, schließen Bisphenol A-Polycarbonat, 3,3',5,5'-Tetramethylbisphenol A-Polycarbonat und 3,3',5,5'-Tetrabrombisphenol A-Polycarbonat und deren Copolymere ein, doch sind sie darauf nicht beschränkt.

Vor dem Zurückführen in eine Elektrolysezelle kann die Konzentration des Natriumchlorids in der Salzlösung erhöht werden, um den wirksamsten Betrieb dser Zelle zu erhalten. Die Natriumchlorid-Konzentration in einer Salzlösung wird geeigneterweise durch Zugabe von Zusatzsalz erhöht. Zusatzsalz ist Natriumchlorid, das, z. B., aus natürlichen Bodenablagerungen oder durch Verdampfung von Seewasser erhalten wird.

In der Salzlösung liegt die Menge des Natriumchlorids in Lösung im Bereich von einer Konzentration von etwa 50 g/l Lösung bis zu der Konzentration, bei der die Lösung mit Natriumchlorid bei einer gegebenen Temperatur gesättigt ist. Vorzugsweise liegt die Konzentration des Natriumchlorids im Bereich von etwa 100 bis etwa 320 g/l Lösung und bevorzugter von etwa 180 bis etwa 315 g/l Lösung.

Typischerweise wird das Nebenprodukt Salzlösung vom Polymerprodukt getrennt und nach verschiedenen Behandlungsstufen zur Erhöhung der Konzentration an Natriumchlorid und zum Entfernen von Verunreinigungen wird sie einer Elektrolysezelle zur Erzeugung von Chlorgas, Natriumhydroxid-Lösung und Wasserstoffgas zugeführt. Geeignete Elektrolysezellen umfassen häufig ein Anoden-Abteil und ein Kathoden-Abteil mit einem geeigneten Separator zwischen den beiden Abteilen, um die Anolyt-Lösung und die Katholyt-Lösung innerhalb der Zelle voneinander zu trennen. Der Separator kann zumindest teilweise porös für Wasser sein. Beispiele von in Elektrolysezellen eingesetzten Separatoren schließen Diaphragmen und Membranen ein. Diaphragma-Separatoren sind häufig im Wesentlichen aus Asbest oder Polytetrafluorethylen oder einer Mischung von Asbest und Polytetrafluorethylen zusammengesetzt. Membran-Separatoren umfassen häufig ein Ionenaustauscherharz, das selektiv Alkalimetall-Kationen, aber keine Anionen von der Anolyt-Lösung zur Katholyt- Lösung durchlässt, und das die Rückwanderung von Hydroxid-Anionen von der Katholyt- Lösung zur Anolyt-Lösung wesentlich verzögert. Elektrolysezellen mit Diaphragmen-Separatoren sind in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.

Das Anlegen elektrischen Stromes an die Salzlösung enthaltende Zelle elektrolysiert Chloridionen unter Bildung von Chlorgas im Anoden-Abteil und erleichtert den Transport von Natriumionen durch das Diaphragma in das Kathoden-Abteil, wo Wasser zu Wasserstoffgas und Hydroxidanion elektrolysiert wird. Es wird eine Natriumhydroxid umfassende Lösung im Kathoden-Abteil gebildet und dann aus der Zelle entfernt.

Bei Elektrolysezellen, die ein Diaphragma als den Separator enthalten, wird der Transport der Lösung durch das Diaphragma vom Anoden-Abteil zum Kathoden-Abteil durch einen Unterschied im Flüssigkeits-Niveau zwischen den beiden Abteilen erleichtert. Das Flüssigkeitsniveau im Anoden-Abteil muss höher als das Flüssigkeitsniveau im Kathoden- Abteil sein, damit der Durchgang der Lösung durch das Diaphragma wirksam stattfindet. Der Unterschied in den Flüssigkeitsniveaus zwischen den beiden Abteilen wird als Differenzialniveau bezeichnet.

Während des Betriebes der Elektrolysezelle können sich feste Materialien, die von verschiedenen Lösungs-Verunreinigungen stammen, insbesondere Metallmaterialien, graduell auf der Oberfläche und innerhalb des Diaphragmas abscheiden. Dies verursacht die Erhöhung des Differenzialniveaus der Zelle, da die Durchlässigkeit und Porosität des Diaphragmas abnimmt. Erhöht sich das Differenzialniveau bi zu einem kritischen Wert, dann ist der Zellbetrieb nicht länger wirksam oder sicher und das Diaphragma muss ersetzt werden. Einzelheiten dieses Verfahrens sind von L. C. Curlin, T. V. Bommaraju und C. B. Hansson in "Alkali and Chlorine Products: Chlorine and Sodium Hydroxide", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Auflage, Band 1, Seiten 938-1025 (1991) angegeben.

Um die Diaphragma-Lebensdauer und die Effizienz des Betriebes der Elektrolysezelle zu maximieren, wird die Salzlösung vor der Elektrolyse Reinigungsstufen unterworfen, um Verunreinigungen zu entfernen. Verunreinigungen schließen sowohl solche vom Verfahren zur Herstellung des Polymers als auch solche von Zusatzsalz ein, das häufig zur Salzlösung hinzugegeben wird, die vom Verfahren zum Herstellen von Polymer zurückgeführt wird. Typische Verunreinigungen schließen phenolische Verbindung, organischen Katalysator und Lösungsmittelreste sowie Metallverbindungen, wie Erdalkali- und Übergangsmetall-Kationen ein. Reinigungsstufen zum Entfernen von Verunreinigungen schließen ein oder mehrere Stufen der Zugabe von Carbonat und Hydroxidionen zum Ausfällen von Metallen, Klären, Filtrieren, Entfernen von flüchtigen Bestandteilen durch Strippen, Kontakt mit einem Adsorptionsmittel zum Entfernen polarer organischer Verunreinigungen, und Behandlungen, wie Ionenaustausch, ein, um die Konzentration mehrwertiger Metallkationen zu verringern.

Erdalkalimetall-Kationen, die häufig in der Salzlösung vorhanden sind, schließen Calcium und Magnesium ein. Die Calcium- und Magnesium-Konzentrationen in der Salzlösung können jeweils unabhängig im Bereich von 0,005 ppm bis etwa 2.000 ppm, vorzugsweise im Bereich von 0,005 ppm bis etwa 400 ppm und bevorzugter im Bereich von etwa 0,005 ppm bis etwa 10 ppm liegen. Für eine maximale Diaphragma-Lebensdauer und Effizienz des Betriebes der Elektrolysezelle liegt die Konzentration des Calciums in der Salzlösung am bevorzugtesten im Bereich von etwa 0,005 ppm bis etwa 2 ppm, und die Konzentration des Magnesiums in der Salzlösung liegt am bevorzugtesten im Bereich von 0,005 ppm bis etwa 0,4 ppm.

Übergangsmetall-Kationen, die häufig in der Salzlösung vorhanden sind, schließen Eisen, Chrom und Nickel ein. Die Eisen-, Chrom- und Nickel-Konzentrationen in der Salzlösung können unabhängig im Bereich von etwa 0,001 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,001 ppm bis etwa 10 ppm und bevorzugter im Bereich von etwa 0,001 ppm bis etwa 2 ppm liegen. Für die maximale Diaphragma-Lebenszeit und Effizienz des Betriebes der Elektrolysezelle liegt die Konzentration von Eisen, Chrom und Nickel in der Salzlösung am bevorzugtesten jeweils unabhängig im Bereich von etwa 0,001 ppm bis etwa 0,1 ppm.

Salzlösungen der vorliegenden Erfindung enthalten ein wasserlösliches Metallchelat bildendes Mittel, das mit mehrwertigen Metallkationen, insbesondere mit Übergangsmetall- Kationen wasserlösliche Komplexe bilden kann. Typische wasserlösliche Chelat bildende Mittel schließen N,N,N',N'-Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA), Gluconsäure und alle ihre Natriumsalze ein. Natriumgluconat ist in den Salzlösungen dieser Erfindung besonders bevorzugt. Die bevorzugte Konzentration des wasserlöslichen Metallchelat bildenden Mittels in der Salzlösung liegt im Bereich von etwa 10 ppm bis etwa 2.000 ppm und die bevorzugtere Konzentration liegt im Bereich von etwa 50 ppm bis etwa 1.200 ppm.

Das Verfahren zum Verringern der Konzentration mehrwertiger Metallkationen in der vorliegenden Erfindung umfasst zuerst eine primäre Behandlung der Salzlösung. Die Stufen der primären Behandlung der Salzlösung umfassen das Einstellen der Salzlösung auf einen pH oberhalb etwa 10 in Gegenwart eines molaren Überschusses von Carbonationen mit Bezug auf Calciumionen, um die Ausfällung eines beträchtlichen Teiles der mehrwertigen Metallkationen als ihre Salze zu bewirken. Typische Mittel zum Einstellen des pH auf den genannten Bereich schließen ein oder mehrere Stufen der Zugabe einer genügenden Menge von entweder Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid oder Mischungen von Natriumcarbonat und Natriumhydroxid zu der Salzlösung ein. Nach der Ausfällung wird die Salzlösung durch ein geeignetes Mittel vom Niederschlag getrennt, wie Klärung, Dekantieren oder Filtrieren, oder eine Kombination aus Klären, Dekantieren und Filtrieren.

Typische Metallsalze, die oberhalb etwa pH 10 und in Gegenwart eines molaren Überschusses von Carbonat mit Bezug auf Calcium ausgefällt werden, schließen Calcium-, Magnesium- und Eisensalze ein. Der ausgefällte Anteil dieser Metallsalze hängt von den anfänglichen Metallkonzentrationen und dem pH ab, auf den die Lösung eingestellt wird. Typischerweise werden die Konzentrationen von Metallkationen, wie Calcium, Magnesium und Eisen, in der Salzlösung nach dem Ausfällen um mindestens 50% verringert. Ein Anteil mehrwertiger Metallkationen-Verunreinigungen, der nach dieser Ausfällungsstufe in der Salzlösung verbleibt, ist jedoch in Form wasserlöslicher Komplexe mit dem Metallchelat bildenden Mittel vorhanden. Im Besonderen bleibt ein Teil des Eisens in der behandelten Salzlösung als ein wasserlöslicher Gluconatkomplex nach der Ausfällung vorhanden. Die Stufen der primären Behandlung der Salzlauge beseitigen einen Teil der mehrwertigen Metallkationen-Verunreinigungen nicht.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst weiter das Wiedereinstellen der Gluconat enthaltenden Salzlösung auf einen pH im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 5,5 und das innige In-Berührung-bringen der Salzlösung mit mindestens einem Harzbett, das ein Chelat bildendes Ionenaustauscherharz umfasst. Ein bevorzugter pH-Bereich für das In-Berührungbringen der Salzlösung mit dem Harzbett ist der von etwa 2 bis etwa 4. Typische Mittel zum Widereinstellen des pH auf den genannten Bereich schließt eine Zugabe einer genügenden Menge mindestens einer Mineralsäure zu der Salzlösung ein. Chlorwasserstoffsäure ist bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.

Chelat bildende Ionenaustauscherharze, die zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen funktionelle Gruppen aufweisende vernetzte makroporöse Harze mit einer Ionenaustausch-Kapazität von etwa 0,1 mval Metallion/ml Harz bis etwa 3 mval Metallion/ml Harz und vorzugsweise von etwa 0,5 mval Metallion/m Harz bis etwa 1,5 mval Metallion/ml Harz ein. Vorzugsweise ist das Chelat bildende Ionenaustauscherharz aus der Gruppe bestehend aus Polymerharzen mit funktionellen Iminodiessigsäuregruppen, Polymerharzen mit funktionellen Aminophosphonsäuregruppen und Polymerharzen mit funktionellen Carbonsäuregruppen und deren Mischungen ausgewählt. Bevorzugte Chelat bildende Ionenaustauscherharze sind Polystyrolharze mit funktionellen Iminodiessigsäuregruppen. Beispiele geeigneter Chelat bildender Ionenaustauscherharze schließen AMBERLIT® IRC- 718 von Rohm und Haas und LEWATIT® TP201 von Bayer ein. Weitere Beispiele geeigneter Chelat bildender Ionenaustauscherharze können in J. H. Hodgkin, "Chelate-Forming Polymers", Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, zweite Auflage, Band 3, Seiten 363- 381 (1985) gefunden werden.

Der Kontakt der Gluconat enthaltenden Salzlösung mit einem Chelat bildenden Ionenaustauscherharzbett kann nach im Stande der Technik bekannten Verfahren erfolgen, wie den ansatzweisen, kontinuierlichen oder halbkontinuierliche Verfahren. Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Salzlösung durch eine Säule geleitet, die ein Bett Chelat bildenden Ionenaustauscherharzes enthält, und die gereinigte Salzlösung wird für weitere Reinigungsstufen oder zur Überführung zur Elektrolysezelle gewonnen. Der Durchgang der Salzlösung durch die Säule kann fortgesetzt werden, bis die Komplexbildungs-Kapazität des Harzbettes im Wesentlichen erschöpft ist, wie durch eine Zunahme der Konzentration verunreinigender Metallionen in der Salzlösung gezeigt ist, die aus der Säule austritt. Ist die Komplexbildungs-Kapazität eines Harzbettes für Metallionen erschöpft, dann wird ein frisches Harzbett zur Behandlung weiterer Salzlösung benutzt. Erschöpfte Chelat bildende Ionenaustauscherharzbetten können nach im Stande der Technik bekannten Verfahren regeneriert werden. Diese schließen, z. B., Säurebehandlung zum Entfernen von Kationen aus dem Harzbett, gefolgt von einer Basen-Behandlung zum Rücküberführen des Harzes in die Natriumform vor der erneuten Inbetriebnahme ein. Ionenaustausch-Verfahren sind von C. Dickert in "Ion Exchange", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, vierte Auflage, Band 14, Seiten 760-770 (1995) beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Salzlösung innig mit einem Harzbett in einem kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Verfahren in Berührung gebracht, und die Fließrate der Salzlösung über das Harzbett liegt im Bereich von etwa 8 Harzbett-Volumina pro Stunde bis etwa 25 Harzbett-Volumina pro Stünde. Wie in der vorliegenden Erfindung benutzt, zeigt eine als 10 Harzbett-Volumina pro Stunde ausgedrückte Fließrate, z. B., an, dass 5 Gallonen der Harzlösung mit 0,5 Gallonen Chelat bildenden Ionenaustauscherharzes pro Stunde in Berührung gebracht wurden. Eine bevorzugte Temperatur für das In-Berührung-bringen der Harzlösung mit einem Chelat bildenden Ionenaustauscherharzbett liegt im Bereich von etwa 20ºC bis etwa 80ºC und eine besonders bevorzugte Temperatur liegt im Bereich von etwa 40ºC bis etwa 70ºC.

Die aus der Behandlung mit Chelat bildendem Ionenaustauscherharz gewonnene Salzlösung enthält eine signifikant verringert Konzentration mehrwertiger Metallkationen- Verunreinigungen. Die entfernte Menge an Metallkationen hängt, neben anderen Faktoren, von den anfänglichen Metallionen-Konzentrationen, dem pH, auf den die Salzlösung eingestellt wurde, und dem Volumen des Chelat bildenden Ionenaustauscherharzes ab, mit dem die Salzlösung in Berührung kommt. Typischerweise sind die Konzentrationen von Eisen-, Chrom- und Nickel-Kationen nach dem Kontakt mit dem Chelat bildenden Ionenaustauscherharz jeweils um mindestens 30% in der Salzlösung verringert. Ein Teil der aus der so behandelten Salzlösung entfernten mehrwertigen Metallkation-Verunreinigungen war in Form wasserlöslicher Komplexe mit einem Metallchelat bildenden Mittel vorhanden. Ein beträchtlicher Teil des als Verunreinigung entfernten Eisens aus der so behandelten Salzlösung war in Form eines wasserlöslichen Gluconatkomplexes vorhanden.

Wird Salzlösung von einem Verfahren zum Herstellen von Polymer, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurde, in einer Elektrolysezelle elektrolysiert, dann hat der Separator in einer solchen Zelle eine signifikant längere Lebensdauer. Die verlängerte Lebensdauer ist der verringerten Abscheidung fester Materialien aus den verunreinigenden mehrwertigen Metallkationen in der Salzlösung auf der Oberfläche und innerhalb des Separators zuzuschreiben. Im Besonderen hat ein Diaphragma-Separator in einer Elektrolysezelle unter Einsatz nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelten Salzlösung eine signifikant längere Lebensdauer.

Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, doch sollte der Umfang der Erfindung in keiner Weise auf solche Beispiele beschränkt verstanden werden.

Eine Salzlösung von einem Verfahren zum Herstellen von Polycarbonat, enthaltend etwa 300 ppm Natriumgluconat, hatte die folgenden Konzentrationen mehrwertiger Metallkationen: etwa 3,1 ppm Calcium, etwa 1,5 ppm Magnesium und etwa 1,9 ppm Eisen. Die Salzlösung wurde unter Einsatz von Natriumhydroxid auf einen pH oberhalb von etwa 10 eingestellt und etwa 10 g/l Natriumcarbonat ausgesetzt. Nach dem Abfiltrieren ausgefallener Feststoffe hatte die gewonnene Salzlösung die folgende Konzentration mehrwertiger Metallkationen: etwa 1,2 ppm Calcium, etwa 0,03 ppm Magnesium und etwa 0,6 ppm Eisen.

Ein Harzbett aus Duolit® C467-Harz von Rohm und Haas, einem Chelat bildenden Ionenaustauscherharz mit funktionellen Aminophosphonsäuregruppen, wurde in einer Säule zubereitet. Salzlösung, enthaltend etwa 250 ppm Natriumgluconat und 10 bis 13,2 ppm Eisen, wurde bei 8 Harzbettvolumina/h und einem Zuführungs-pH von 2,5 durch die Säule geleitet. Die Effizienz der Eisenentfernung betrug mindestens 99,4% (Einlass 10-13,2 ppm; Auslass: weniger als 0,06 ppm) und der Eisen-Durchbruch fand nach 120 Stunden statt, zu welchem Zeitpunkt die austretende Eisen-Konzentration etwa 0,06 ppm überstieg.

Dieses Beispiel veranschaulicht die Wirkung des Zuführungs-pH auf die Wirksamkeit der Eisen-Entfernung. Das Verfahren von Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass eine Salzlösung, enthaltend etwa 0,29 ppm Eisen und 300 ppm Natriumgluconat, durch die Säule bei 8 Harzbettvolumina/h bei einem Zuführungs-pH von 10-11 geschickt wurde. Die Entfernung-Effizienz für Eisen betrug typischerweise 41% (Einlass: 0,29 ppm, Auslass: 0,17 ppm) und der Eisen-Durchbruch (der Punkt, bei dem das Harz keinen weiteren Komplex mit dem Eisen bildete) fand nach 32 Stunden statt.

Eine Salzlösung wurde nach dem Verfahren von Beispiel 1 behandelt. Diese Salzlösung, enthaltend etwa 0,5 ppm Eisen, etwa 250 ppm Natriumgluconat und etwa 180 g Natriumchlorid/l der Lösung, wurde dann mit Chelat bildendem Ionenaustauscherharz mit funktionellen Iminodiessigsäuregruppen (Bayer LEVATIT® TP207), das in einer Säule enthalten war, in Berührung gebracht. Der Zuführungs-pH betrug 3,0, die Temperatur war 60ºC und die Zuführungsrate 8 Harzbettvolumina/h. Die gewonnene Harzlösung enthielt weniger als 0,06 ppm Eisen, bezogen auf die Salzlösung.

Diaphragma-Elektrolysezellen wurden unter Einsatz von Salzlösung betrieben, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt worden war. Die Leistungsfähigkeit dieser Zellen wurde mit der Leistungsfähigkeit von Zellen verglichen, die unter Einsatz von Salzlösung betrieben wurden, die nur der primären Salzlösungs-Behandlung unterworfen worden waren (bezeichnet als Salzlösung mit nur primärer Salzlösungs-Behandlung). Nach einem Mittel von etwa 37 Betriebswochen wurde das differenzielle Niveau für jede Zelle gemessen. Da es ein graduelles Verstopfen der Diaphragmen gab, nehmen die differenziellen Niveaus nach Wochen des Zellbetriebes von den anfänglichen differenzieren Niveaus für den wirksamsten Betrieb zu. Die Daten sind als relative differenzielle Niveaus angegeben, nämlich den Prozentsatz des maximal zulässigen differenziellen Niveaus für einen sicheren und effizienten Betrieb der Zelle. Beträgt, z. B., der Unterschied im Flüssigkeitsniveau zwischen dem Anoden-Abteil und dem Kathoden-Abteil 1 Zoll und beträgt die maximal zulässige Differenz 10 Zoll, dann wird dies als ein relatives differenzielles Niveau von 10% angegeben.

Das mittlere relative differenzielle Niveau betrug für die 18 Zellen, die unter Einsatz von Salzlösung betrieben wurden, die nur der primären Behandlung unterworfen worden war, um mehrwertige Kationen zu entfernen, 88%, während das mittlere relative differenzielle Niveau für die 13 Zellen, die mit Salzlösung betrieben wurden, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt worden war, nur 62% betrug. Die Daten in der obigen Tabelle zeigen deutlich, dass der Satz von Zellen, der Salzlösung benutzte, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt worden war, ein geringeres differenzielles Niveau zeigte als der Satz von Zellen, der Salzlösung benutzte, die nur die primäre Behandlung erhalten hatten. Für eine Zelle eines gegebenen Alters ist ein geringeres differenzielles Niveau erwünscht, weil es eine längere Betriebslebensdauer impliziert, bevor der Ersatz des Diaphragmas erforderlich ist.