JP2001192875A - 過酸化水素の製造方法及び装置 - Google Patents
過酸化水素の製造方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解法によりアルカリ含有率の低い過酸化水
素水を著しく安価に製造する。 【解決手段】 Ｎａ２ＳＯ４含有液が電解槽１の陽極室
３へ供給され、水が陰極室４へ供給される。電解後の陰
極室流出液をカチオン交換樹脂塔８に通水してイオン交
換してアルカリを吸着、除去することでアルカリ分の少
ない過酸化水素水を得る。陰極室流出液のイオン交換に
よりＮａ形となったカチオン交換樹脂塔８に陽極室流出
液を通水して陽極室流出液中のＨ２ＳＯ４をＮａ２ＳＯ
４に再生すると共にアルカリを回収する。
素水を著しく安価に製造する。 【解決手段】 Ｎａ２ＳＯ４含有液が電解槽１の陽極室
３へ供給され、水が陰極室４へ供給される。電解後の陰
極室流出液をカチオン交換樹脂塔８に通水してイオン交
換してアルカリを吸着、除去することでアルカリ分の少
ない過酸化水素水を得る。陰極室流出液のイオン交換に
よりＮａ形となったカチオン交換樹脂塔８に陽極室流出
液を通水して陽極室流出液中のＨ２ＳＯ４をＮａ２ＳＯ
４に再生すると共にアルカリを回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解槽を用いた過
酸化水素の製造方法及び装置に係り、特にアルカリ含有
率の低い過酸化水素水を安価に製造する方法及び装置に
関する。
酸化水素の製造方法及び装置に係り、特にアルカリ含有
率の低い過酸化水素水を安価に製造する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】過酸化水素は、化学パルプの漂白、冷却
水系でのスライムコントロール、発電所等での海水冷却
水の貝付着防止、下水処理場での脱臭などに使用されて
いる。
水系でのスライムコントロール、発電所等での海水冷却
水の貝付着防止、下水処理場での脱臭などに使用されて
いる。
【０００３】過酸化水素の製造方法の一つとして電解槽
を用いた方法があり、酸素含有ガスをガス拡散電極、あ
るいは陰極へ吹き込み、酸素を電解還元してアルカリ性
の過酸化水素を製造する方法が提案されている。
を用いた方法があり、酸素含有ガスをガス拡散電極、あ
るいは陰極へ吹き込み、酸素を電解還元してアルカリ性
の過酸化水素を製造する方法が提案されている。
【０００４】例えば、特公昭５９−１５９９０号公報に
は陽極／アルカリ水溶液／イオン交換膜／アルカリ水溶
液／ガス拡散陰極／酸素含有ガスが開示されている。ま
た、須藤らによってＪ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｊａｐａｎ
１８巻 ４０９Ｐ（１９８５）にも同様の技術が開示
されている。米国特許３，５９２，７４９号には過酸化
水素製造のための電解装置、米国特許４，３８４，９３
１号にはイオン交換膜を用いるアルカリ性過酸化水素溶
液の製造方法が記載されている。
は陽極／アルカリ水溶液／イオン交換膜／アルカリ水溶
液／ガス拡散陰極／酸素含有ガスが開示されている。ま
た、須藤らによってＪ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｊａｐａｎ
１８巻 ４０９Ｐ（１９８５）にも同様の技術が開示
されている。米国特許３，５９２，７４９号には過酸化
水素製造のための電解装置、米国特許４，３８４，９３
１号にはイオン交換膜を用いるアルカリ性過酸化水素溶
液の製造方法が記載されている。
【０００５】アルカリ／過酸化水素モル比を少なくする
方法として特開平６−８８２７３号公報、同６−２００
３８９号公報、同１０−１２１２８１号公報などがある
が、紙パルプ漂白用であり、アルカリ／過酸化水素のモ
ル比は０．７〜１．７と、スライムコントロール用途に
はまだアルカリ比が大きい。
方法として特開平６−８８２７３号公報、同６−２００
３８９号公報、同１０−１２１２８１号公報などがある
が、紙パルプ漂白用であり、アルカリ／過酸化水素のモ
ル比は０．７〜１．７と、スライムコントロール用途に
はまだアルカリ比が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術には
以下の欠点があった。 過酸化水素水中のアルカリ濃度が高い 電解による従来の過酸化水素製造方法では、アルカリ／
過酸化水素のモル比が２程度となり、紙パルプ漂白用に
適したモル比１．７にするには酸による中和が必要であ
る。また、冷却水系向けのスライムコントロール用では
循環水のｐＨ、塩類濃度上昇などの問題があるため、で
きるだけアルカリ／過酸化水素のモル比を少なくする必
要がある。 アルカリ使用量が多い 電解後の陽極室流出液を陽極液として再利用するには多
くのアルカリ添加が必要となるため、アルカリ補充費が
大きい。
以下の欠点があった。 過酸化水素水中のアルカリ濃度が高い 電解による従来の過酸化水素製造方法では、アルカリ／
過酸化水素のモル比が２程度となり、紙パルプ漂白用に
適したモル比１．７にするには酸による中和が必要であ
る。また、冷却水系向けのスライムコントロール用では
循環水のｐＨ、塩類濃度上昇などの問題があるため、で
きるだけアルカリ／過酸化水素のモル比を少なくする必
要がある。 アルカリ使用量が多い 電解後の陽極室流出液を陽極液として再利用するには多
くのアルカリ添加が必要となるため、アルカリ補充費が
大きい。
【０００７】なお、中性の過酸化水素水を製造する方法
が特開平８−２９６０７６号公報に記載されているが、
海水を電解液としており、海水が容易に入手できない場
所では適用できない；スライムコントロール用には冷却
水系の塩類上昇の問題があり適用できない；などの問題
がある。
が特開平８−２９６０７６号公報に記載されているが、
海水を電解液としており、海水が容易に入手できない場
所では適用できない；スライムコントロール用には冷却
水系の塩類上昇の問題があり適用できない；などの問題
がある。
【０００８】本発明は、酸素を陰極で電解還元して過酸
化水素水を製造するにあたって、生成する過酸化水素水
のアルカリ含有率が低く（例えばアルカリ／過酸化水素
のモル比が０．２以下）、広範な用途に使用可能な過酸
化水素の製造を可能とすることを目的とする。また、本
発明は、陽極室から持ち出されるアルカリ金属イオンを
回収することによりアルカリの消費量を低減し、過酸化
水素の製造コストを低減することを目的とする。
化水素水を製造するにあたって、生成する過酸化水素水
のアルカリ含有率が低く（例えばアルカリ／過酸化水素
のモル比が０．２以下）、広範な用途に使用可能な過酸
化水素の製造を可能とすることを目的とする。また、本
発明は、陽極室から持ち出されるアルカリ金属イオンを
回収することによりアルカリの消費量を低減し、過酸化
水素の製造コストを低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の過酸化水素の製
造方法は、陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室
とを備えた電解槽内において酸素を陰極で還元して過酸
化水素を生成させる過酸化水素の製造方法において、該
陽極室内の陽極液として中性塩の水溶液を用い、該陰極
室流出液をカチオン交換樹脂と接触させて該陰極室流出
液中のアルカリ金属イオンを吸着、除去することを特徴
とするものである。
造方法は、陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室
とを備えた電解槽内において酸素を陰極で還元して過酸
化水素を生成させる過酸化水素の製造方法において、該
陽極室内の陽極液として中性塩の水溶液を用い、該陰極
室流出液をカチオン交換樹脂と接触させて該陰極室流出
液中のアルカリ金属イオンを吸着、除去することを特徴
とするものである。
【００１０】本発明の過酸化水素の製造装置は、陽極室
及び陰極室を有する電解槽と、該電解槽の陰極室流出液
が導入されるカチオン交換樹脂塔とを備えてなることを
特徴とするものである。
及び陰極室を有する電解槽と、該電解槽の陰極室流出液
が導入されるカチオン交換樹脂塔とを備えてなることを
特徴とするものである。
【００１１】本発明では、陽極液に中性塩を用いるとこ
ろから、陽極室中のナトリウムイオン等のアルカリ金属
イオンは陰極室へ移動し、陰極室では過酸化水素とＮａ
ＯＨ等のアルカリ金属水酸化物が生成する。この結果、
陽極室流出液は酸性、陰極室流出液はアルカリ性を示
す。この陰極室流出液をカチオン交換樹脂と接触させる
ことにより、陰極室流出液中のアルカリ金属イオンが吸
着除去されるため、アルカリ含有量の少ない過酸化水素
水が得られる。
ろから、陽極室中のナトリウムイオン等のアルカリ金属
イオンは陰極室へ移動し、陰極室では過酸化水素とＮａ
ＯＨ等のアルカリ金属水酸化物が生成する。この結果、
陽極室流出液は酸性、陰極室流出液はアルカリ性を示
す。この陰極室流出液をカチオン交換樹脂と接触させる
ことにより、陰極室流出液中のアルカリ金属イオンが吸
着除去されるため、アルカリ含有量の少ない過酸化水素
水が得られる。
【００１２】また、このアルカリ金属イオンを吸着した
カチオン交換樹脂に、陽極室流出液を接触させることに
より、電解により生成した酸が中性塩に再生されるた
め、陽極液として再利用可能となる。同時にアルカリの
回収が図れる。
カチオン交換樹脂に、陽極室流出液を接触させることに
より、電解により生成した酸が中性塩に再生されるた
め、陽極液として再利用可能となる。同時にアルカリの
回収が図れる。
【００１３】陰極室流出液は一旦貯留し、間欠的にカチ
オン交換樹脂と接触させ、陽極室流出液と陰極室流出液
とを交互にカチオン交換樹脂に接触させることが好まし
い。
オン交換樹脂と接触させ、陽極室流出液と陰極室流出液
とを交互にカチオン交換樹脂に接触させることが好まし
い。
【００１４】また、カチオン交換樹脂としては以下の理
由から、弱酸性カチオン交換樹脂が好ましい。即ち、例
えば、陽極液として硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水
溶液を用いた場合、電解により、この陽極液中のＮａイ
オンが陰極へ移動し、陽極室流出液はＮａ２ＳＯ４と硫
酸（Ｈ２ＳＯ４）との混合水溶液となり、一方、陰極室
流出液は陽極側から移動してくるＮａイオンのためにＨ
２Ｏ２とＮａＯＨとの混合水溶液となる。この陰極室流
出液を接触した後のＮａ形カチオン交換樹脂に、Ｎａ２
ＳＯ４とＨ２ＳＯ４との混合水溶液である陽極室流出液
を接触させる場合、Ｎａ形カチオン交換樹脂はＨ２ＳＯ
４によってＨ形に置換されてゆくが、カチオン交換樹脂
が強酸性カチオン交換樹脂であると、強酸性カチオン交
換樹脂には中性塩分解能があるため、Ｎａ２ＳＯ４との
平衡状態から一部のカチオン交換樹脂はＮａ形のままと
なる。この一部Ｎａ形が残った状態で次にＮａＯＨを含
む陰極室流出液と接触させると、大部分のＮａイオンは
カチオン交換樹脂に吸着されるものの、Ｎａ形が残って
いるためにその分全体のイオン交換容量が低下し、アル
カリ（ＮａＯＨ）の除去が不完全になる。これに対し
て、弱酸性カチオン交換樹脂であれば、強酸性カチオン
交換樹脂のような中性塩分解能がないために、上述のよ
うな問題はなく、陰極室流出液中のアルカリを効率的に
除去することができる。
由から、弱酸性カチオン交換樹脂が好ましい。即ち、例
えば、陽極液として硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水
溶液を用いた場合、電解により、この陽極液中のＮａイ
オンが陰極へ移動し、陽極室流出液はＮａ２ＳＯ４と硫
酸（Ｈ２ＳＯ４）との混合水溶液となり、一方、陰極室
流出液は陽極側から移動してくるＮａイオンのためにＨ
２Ｏ２とＮａＯＨとの混合水溶液となる。この陰極室流
出液を接触した後のＮａ形カチオン交換樹脂に、Ｎａ２
ＳＯ４とＨ２ＳＯ４との混合水溶液である陽極室流出液
を接触させる場合、Ｎａ形カチオン交換樹脂はＨ２ＳＯ
４によってＨ形に置換されてゆくが、カチオン交換樹脂
が強酸性カチオン交換樹脂であると、強酸性カチオン交
換樹脂には中性塩分解能があるため、Ｎａ２ＳＯ４との
平衡状態から一部のカチオン交換樹脂はＮａ形のままと
なる。この一部Ｎａ形が残った状態で次にＮａＯＨを含
む陰極室流出液と接触させると、大部分のＮａイオンは
カチオン交換樹脂に吸着されるものの、Ｎａ形が残って
いるためにその分全体のイオン交換容量が低下し、アル
カリ（ＮａＯＨ）の除去が不完全になる。これに対し
て、弱酸性カチオン交換樹脂であれば、強酸性カチオン
交換樹脂のような中性塩分解能がないために、上述のよ
うな問題はなく、陰極室流出液中のアルカリを効率的に
除去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は実施の形態に係る過酸化水
素の製造装置の構成を示す系統図である。
素の製造装置の構成を示す系統図である。
【００１６】電解槽１はカチオン交換膜２によって陽極
室３と陰極室４とに区画され、陽極室３内には陽極（図
示せず）が設置され、陰極室４には陰極（図示せず）が
設置されている。陽極及び陰極には電圧印加装置（図示
せず）により直流電圧が印加される。
室３と陰極室４とに区画され、陽極室３内には陽極（図
示せず）が設置され、陰極室４には陰極（図示せず）が
設置されている。陽極及び陰極には電圧印加装置（図示
せず）により直流電圧が印加される。
【００１７】カチオン交換膜２としてはオレフィン系、
フルオロオレフィン系のもの等が使用できるが、フルオ
ロオレフィン系のものが望ましい。また、イオン交換基
はスルホン基またはカルボキシル基が適している。
フルオロオレフィン系のもの等が使用できるが、フルオ
ロオレフィン系のものが望ましい。また、イオン交換基
はスルホン基またはカルボキシル基が適している。
【００１８】また、陽極としては、貴金属系等の耐酸性
不溶性電極を用いるのが好ましい。即ち、陽極室３から
はアルカリ金属イオンが除去され、水素イオンが生成す
るため、陽極室３内は酸性となる。この酸性液と接触し
た陽極物質が陽イオンとして溶出すると、陰極側へ引き
つけられ、カチオン交換膜の陰極側で析出し、電流が流
れにくくなるなどの問題があるため、陽極としては不溶
性電極を用いるのが好ましい。
不溶性電極を用いるのが好ましい。即ち、陽極室３から
はアルカリ金属イオンが除去され、水素イオンが生成す
るため、陽極室３内は酸性となる。この酸性液と接触し
た陽極物質が陽イオンとして溶出すると、陰極側へ引き
つけられ、カチオン交換膜の陰極側で析出し、電流が流
れにくくなるなどの問題があるため、陽極としては不溶
性電極を用いるのが好ましい。
【００１９】陽極としては、例えば、チタンに白金をコ
ーティングした電極が例示される。
ーティングした電極が例示される。
【００２０】この陽極室３へは後述の陽極液槽７から好
ましくはＮａ２ＳＯ４を主体とする塩の水溶液が導入さ
れる。
ましくはＮａ２ＳＯ４を主体とする塩の水溶液が導入さ
れる。
【００２１】なお、陽極液に用いる中性塩としては、硫
酸ナトリウムが好適であるが、その他、硫酸、塩酸、硝
酸、リン酸などの鉱酸のアルカリ金属塩が適している。
ハロゲン化物たとえば塩化ナトリウムを使用する場合
は、塩素ガスが発生しない様な酸素発生電位の低い電極
材料（例えば窒化チタン）を選ぶ必要があるので、アニ
オンがハロゲンでない中性塩を使用するのが望ましい。
酸ナトリウムが好適であるが、その他、硫酸、塩酸、硝
酸、リン酸などの鉱酸のアルカリ金属塩が適している。
ハロゲン化物たとえば塩化ナトリウムを使用する場合
は、塩素ガスが発生しない様な酸素発生電位の低い電極
材料（例えば窒化チタン）を選ぶ必要があるので、アニ
オンがハロゲンでない中性塩を使用するのが望ましい。
【００２２】この陽極液中の中性塩の濃度は１〜２モル
／Ｌ程度であることが望ましい。また、この陽極液のｐ
Ｈは３〜１０であることが望ましい。
／Ｌ程度であることが望ましい。また、この陽極液のｐ
Ｈは３〜１０であることが望ましい。
【００２３】以下においては、陽極液として主にＮａ２
ＳＯ４水溶液を用いた場合を例示して説明するが、陽極
液は何らこれに限定されるものではない。
ＳＯ４水溶液を用いた場合を例示して説明するが、陽極
液は何らこれに限定されるものではない。
【００２４】陰極室４へは水が導入される。この水とし
ては硬度成分を除いた軟水や純水に対し、電気抵抗を小
さくするためにＮａＣｌやＮａＯＨなどの電解質を添加
した水が好ましい。図１の装置では、水道水を貯槽５に
受け、軟化器６で処理した水が導入される。
ては硬度成分を除いた軟水や純水に対し、電気抵抗を小
さくするためにＮａＣｌやＮａＯＨなどの電解質を添加
した水が好ましい。図１の装置では、水道水を貯槽５に
受け、軟化器６で処理した水が導入される。
【００２５】８はカチオン交換樹脂塔であり、陰極室流
出液が陰極室流出液受槽９を経て導入可能とされてい
る。また、陽極室流出液が直接導入可能とされている。
出液が陰極室流出液受槽９を経て導入可能とされてい
る。また、陽極室流出液が直接導入可能とされている。
【００２６】このカチオン交換樹脂塔８に充填されるカ
チオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂であ
っても弱酸性カチオン交換樹脂であっても良いが、前述
の理由から弱酸性カチオン交換樹脂を用いるのが好まし
い。弱酸性カチオン交換樹脂としては、交換基が酢酸
系、リン酸系、アミノリン酸系、アミノ酢酸系のものを
使用することができる。
チオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂であ
っても弱酸性カチオン交換樹脂であっても良いが、前述
の理由から弱酸性カチオン交換樹脂を用いるのが好まし
い。弱酸性カチオン交換樹脂としては、交換基が酢酸
系、リン酸系、アミノリン酸系、アミノ酢酸系のものを
使用することができる。
【００２７】７は陽極液槽であり、カチオン交換樹脂塔
８の流出液が導入可能とされている。
８の流出液が導入可能とされている。
【００２８】Ｖ１〜Ｖ５は開閉バルブ、Ｐ１，Ｐ２はポ
ンプである。
ンプである。
【００２９】このような過酸化水素の製造装置で過酸化
水素を製造するには、まず、電解槽１の陰極室４に軟化
器６からの軟水又は純水を導入すると共に、陽極液槽７
内の陽極液を陽極室３に導入して電気分解する。
水素を製造するには、まず、電解槽１の陰極室４に軟化
器６からの軟水又は純水を導入すると共に、陽極液槽７
内の陽極液を陽極室３に導入して電気分解する。
【００３０】これにより、陰極室４内の陰極液はＮａＯ
ＨとＨ２Ｏ２とを含む液となり、陽極室３内の陽極液は
Ｎａ２ＳＯ４とＨ２ＳＯ４を含む液となる。
ＨとＨ２Ｏ２とを含む液となり、陽極室３内の陽極液は
Ｎａ２ＳＯ４とＨ２ＳＯ４を含む液となる。
【００３１】ＮａＯＨとＨ２Ｏ２を含む陰極室流出液は
カチオン交換樹脂塔８に通水され、Ｎａイオンが吸着、
除去される。この際、Ｈ２Ｏ２は陰イオンであるためカ
チオン交換樹脂にイオン交換されることはない。このカ
チオン交換樹脂によるイオン交換でアルカリ分が低減さ
れた陰極室流出液、即ち過酸化水素水は、ユースポイン
トへ送給される。
カチオン交換樹脂塔８に通水され、Ｎａイオンが吸着、
除去される。この際、Ｈ２Ｏ２は陰イオンであるためカ
チオン交換樹脂にイオン交換されることはない。このカ
チオン交換樹脂によるイオン交換でアルカリ分が低減さ
れた陰極室流出液、即ち過酸化水素水は、ユースポイン
トへ送給される。
【００３２】次いで、このように陰極室流出液のイオン
交換でＮａ形となったカチオン交換樹脂塔８にＮａ２Ｓ
Ｏ４とＮ２ＳＯ４を含む陽極室流出液を通水する。これ
により、陽極室流出液中のＨ＋イオンとＮａ形カチオン
交換樹脂のＮａ＋イオンとのイオン交換でアルカリ成分
が回収され、同時にカチオン交換樹脂もＮａ形からＨ形
に再生される。
交換でＮａ形となったカチオン交換樹脂塔８にＮａ２Ｓ
Ｏ４とＮ２ＳＯ４を含む陽極室流出液を通水する。これ
により、陽極室流出液中のＨ＋イオンとＮａ形カチオン
交換樹脂のＮａ＋イオンとのイオン交換でアルカリ成分
が回収され、同時にカチオン交換樹脂もＮａ形からＨ形
に再生される。
【００３３】カチオン交換樹脂塔８でイオン交換され、
Ｎａ２ＳＯ４濃度が高められた陽極室流出液は陽極液槽
７に貯留され、陽極室３に循環使用される。
Ｎａ２ＳＯ４濃度が高められた陽極室流出液は陽極液槽
７に貯留され、陽極室３に循環使用される。
【００３４】この陽極室流出液がカチオン交換樹脂塔８
に通水されている間の陰極室流出液は陰極室流出液受槽
９に貯留される。
に通水されている間の陰極室流出液は陰極室流出液受槽
９に貯留される。
【００３５】このように、カチオン交換樹脂塔８に陰極
室流出液と陽極室流出液とを交互に通水することによ
り、陰極室流出液中のアルカリ分の除去と、陽極室流出
液中へのアルカリ分の回収が行われる。
室流出液と陽極室流出液とを交互に通水することによ
り、陰極室流出液中のアルカリ分の除去と、陽極室流出
液中へのアルカリ分の回収が行われる。
【００３６】この場合、陰極室流出液はカチオン交換樹
脂塔８のカチオン交換樹脂の殆どがＨ形に再生された
際、例えば，Ｎａ形比率が１０％程度になった時点でカ
チオン交換樹脂塔８に導入してイオン交換すれば良い。
脂塔８のカチオン交換樹脂の殆どがＨ形に再生された
際、例えば，Ｎａ形比率が１０％程度になった時点でカ
チオン交換樹脂塔８に導入してイオン交換すれば良い。
【００３７】この陰極室流出液のイオン交換処理の間
は、電解を中断しても良く、また継続しても良い。電解
を継続する場合は、陽極室流出液をカチオン交換樹脂塔
８へ導入する配管にカチオン交換樹脂塔８を迂回するバ
イパス配管を分岐して設ければ良い。
は、電解を中断しても良く、また継続しても良い。電解
を継続する場合は、陽極室流出液をカチオン交換樹脂塔
８へ導入する配管にカチオン交換樹脂塔８を迂回するバ
イパス配管を分岐して設ければ良い。
【００３８】なお、カチオン交換樹脂は、陰極室流出液
及び陽極室流出液のイオン交換を交互に行うことで、Ｎ
ａ形交換基の比率が１０〜８０％、特に３０〜６０％の
範囲で用いることが、過酸化水素水中へのＮａＯＨ残留
が少ない、Ｎａ２ＳＯ４水溶液のｐＨが３〜１０の範囲
に入るなどの面で好ましい。
及び陽極室流出液のイオン交換を交互に行うことで、Ｎ
ａ形交換基の比率が１０〜８０％、特に３０〜６０％の
範囲で用いることが、過酸化水素水中へのＮａＯＨ残留
が少ない、Ｎａ２ＳＯ４水溶液のｐＨが３〜１０の範囲
に入るなどの面で好ましい。
【００３９】本発明では、このようなカチオン交換樹脂
によるイオン交換による陰極室流出液中のアルカリ成分
の除去で、通常の場合、アルカリ／過酸化水素モル比
０．０１〜０．２程度のほぼ中性の過酸化水素水を得る
ことができる。
によるイオン交換による陰極室流出液中のアルカリ成分
の除去で、通常の場合、アルカリ／過酸化水素モル比
０．０１〜０．２程度のほぼ中性の過酸化水素水を得る
ことができる。
【００４０】また、陽極室流出液については、カチオン
交換樹脂によりアルカリ分が回収されるが、アルカリ分
を１００％回収することは困難であり、なお不足するア
ルカリ分を苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウ
ム等のナトリウム塩を添加して補充する必要がある。こ
の場合、カチオン交換樹脂塔８で処理した後の陽極室流
出液のｐＨを測定し、強い酸性を示さなくなるまで、好
ましくは前述の如くｐＨ３〜１０の範囲となるように、
苛性ソーダや炭酸ナトリウムなどのナトリウム塩を添加
するのが好ましい。即ち、陽極液が強い酸性となると、
Ｈ＋イオンが陰極室へ移動し、ｐＨを下げて陰極を腐食
させる、過酸化水素生成の電流効率を低下させるなどの
恐れがある。また、逆にアルカリ性が強すぎると、陽極
を劣化させる原因にもなるので、過剰のアルカリ注入は
避ける必要がある。
交換樹脂によりアルカリ分が回収されるが、アルカリ分
を１００％回収することは困難であり、なお不足するア
ルカリ分を苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウ
ム等のナトリウム塩を添加して補充する必要がある。こ
の場合、カチオン交換樹脂塔８で処理した後の陽極室流
出液のｐＨを測定し、強い酸性を示さなくなるまで、好
ましくは前述の如くｐＨ３〜１０の範囲となるように、
苛性ソーダや炭酸ナトリウムなどのナトリウム塩を添加
するのが好ましい。即ち、陽極液が強い酸性となると、
Ｈ＋イオンが陰極室へ移動し、ｐＨを下げて陰極を腐食
させる、過酸化水素生成の電流効率を低下させるなどの
恐れがある。また、逆にアルカリ性が強すぎると、陽極
を劣化させる原因にもなるので、過剰のアルカリ注入は
避ける必要がある。
【００４１】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
をより具体的に説明する。
をより具体的に説明する。
【００４２】実施例１ 図１に示す装置の仕様を次の通りとした。 〔過酸化水素製造用電解槽〕 陽極 ：耐酸性ＤＳＥ電極(Dimensionaly Stable Electrode)（ペルメレッ ク電極（株）製） 電極面積：１．２５ｄｍ２ 陽イオン交換膜：ナフイオン１１７（デュポン社製） 膜圧 ０．３ｍｍ 陰極 ：平均径７μｍの黒鉛粉末（ＴＧＰ−７ 東洋カーボン（株）製）と ポリテトラフルオロエチレンディスパージョン３０（三井フロロケミカル（株） 製）を重量比が２：１になるように混合し、室温で溶媒を揮発させた後、この混 合物をシート状に加工、３５０℃で１０分間焼成したものをガス拡散極とし、こ れにＳＵＳ３１６製のプレートよりなる給電極板を重ね合わせて陰極とした。
【００４３】なお、電解槽は菊水工業社製の整流器で通
電制御した。 〔電解槽運転条件〕 陽極液：１モル／Ｌ硫酸ナトリウム水溶液 流量 １６ｍｌ／ｍｉｎ 陰極液：純水 流量 １６ｍｌ／ｍｉｎ 電流 ：２．５Ａ 電圧 ：３Ｖ 〔カチオン交換樹脂塔〕 弱酸性陽イオン交換樹脂：レバチットＣＮＰ８０（バイエル社製） 樹脂量 ：７Ｌ 流量 ： 陽極室流出液は 電解槽と同じ 陰極室流出液は １Ｌ／ｍｉｎ なお、陰極室流出液は２４時間に３０分間の周期で間欠
的にカチオン交換樹脂塔に通水し、その間電解は中断し
た。また、陽極室流出液は、陰極室流出液の非通水時
（２３時間３０分／２４時間）に通水した。
電制御した。 〔電解槽運転条件〕 陽極液：１モル／Ｌ硫酸ナトリウム水溶液 流量 １６ｍｌ／ｍｉｎ 陰極液：純水 流量 １６ｍｌ／ｍｉｎ 電流 ：２．５Ａ 電圧 ：３Ｖ 〔カチオン交換樹脂塔〕 弱酸性陽イオン交換樹脂：レバチットＣＮＰ８０（バイエル社製） 樹脂量 ：７Ｌ 流量 ： 陽極室流出液は 電解槽と同じ 陰極室流出液は １Ｌ／ｍｉｎ なお、陰極室流出液は２４時間に３０分間の周期で間欠
的にカチオン交換樹脂塔に通水し、その間電解は中断し
た。また、陽極室流出液は、陰極室流出液の非通水時
（２３時間３０分／２４時間）に通水した。
【００４４】その結果、陽極室流出液をＮａ形カチオン
交換樹脂で処理して得られた後の平均酸濃度は０．１Ｎ
であり、中和に必要な苛性ソーダ量は過酸化水素１ｋｇ
当たり０．１ｋｇであった。また、陰極室流出液をカチ
オン交換樹脂で処理して得られた液のアルカリ／過酸化
水素のモル比は０．１であった。
交換樹脂で処理して得られた後の平均酸濃度は０．１Ｎ
であり、中和に必要な苛性ソーダ量は過酸化水素１ｋｇ
当たり０．１ｋｇであった。また、陰極室流出液をカチ
オン交換樹脂で処理して得られた液のアルカリ／過酸化
水素のモル比は０．１であった。
【００４５】比較例１カチオン交換樹脂塔を設けず、陽
極液を使い捨てにしたこと以外は上記と同様にして過酸
化水素製造電解槽を上記条件で運転した。その結果、陽
極室に供給される１モル／Ｌ硫酸ソーダ水溶液のための
硫酸ソーダ補給量は、過酸化水素１ｋｇ当たり硫酸ソー
ダとして４．２ｋｇであった。また、この場合、硫酸ソ
ーダを再利用するため陽極室流出液を苛性ソーダで中和
して再利用しようとした場合、必要な苛性ソーダ量は過
酸化水素１ｋｇ当たり約２．４ｋｇである。
極液を使い捨てにしたこと以外は上記と同様にして過酸
化水素製造電解槽を上記条件で運転した。その結果、陽
極室に供給される１モル／Ｌ硫酸ソーダ水溶液のための
硫酸ソーダ補給量は、過酸化水素１ｋｇ当たり硫酸ソー
ダとして４．２ｋｇであった。また、この場合、硫酸ソ
ーダを再利用するため陽極室流出液を苛性ソーダで中和
して再利用しようとした場合、必要な苛性ソーダ量は過
酸化水素１ｋｇ当たり約２．４ｋｇである。
【００４６】上記実施例及び比較例の結果から明らかな
ように、実施例１で得られる過酸化水素水は、従来の過
酸化水素製造方法に比べアルカリ／過酸化水素のモル比
が０．１と約２０分の１程度となり、スライムコントロ
ール剤として冷却水系に添加してもｐＨ、塩類濃度の上
昇が少なく使用しやすい。また、実施例１では、比較例
１に比べてアルカリや塩の消費量が著しく少なく、過酸
化水素を安価に製造できる。
ように、実施例１で得られる過酸化水素水は、従来の過
酸化水素製造方法に比べアルカリ／過酸化水素のモル比
が０．１と約２０分の１程度となり、スライムコントロ
ール剤として冷却水系に添加してもｐＨ、塩類濃度の上
昇が少なく使用しやすい。また、実施例１では、比較例
１に比べてアルカリや塩の消費量が著しく少なく、過酸
化水素を安価に製造できる。
【００４７】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、電解法に
よりアルカリ含有率の低い過酸化水素水を著しく安価に
製造することができる。
よりアルカリ含有率の低い過酸化水素水を著しく安価に
製造することができる。
【図１】実施の形態に係る過酸化水素の製造装置の系統
図である。
図である。
１ 電解槽 ２ カチオン交換膜 ３ 陽極室 ４ 陰極室 ６ 軟化器 ７ 陽極液槽 ８ カチオン交換樹脂塔 ９ 陰極室流出液受槽
Claims (8)
- 【請求項１】 陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰
極室とを備えた電解槽内において酸素を陰極で還元して
過酸化水素を生成させる過酸化水素の製造方法におい
て、 該陽極室内の陽極液として中性塩の水溶液を用い、該陰
極室流出液をカチオン交換樹脂と接触させて該陰極室流
出液中のアルカリ金属イオンを吸着、除去することを特
徴とする過酸化水素の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、該陽極室流出液を、
該陰極室流出液と接触後のカチオン交換樹脂と接触させ
ることを特徴とする過酸化水素の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２において、カチオン交換樹脂と
接触後の陽極室流出液を、陽極液として前記陽極室に循
環させることを特徴とする過酸化水素の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、該陰極室流出液は貯留された後間欠的にカチオン交
換樹脂と接触させられることを特徴とする過酸化水素の
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、該カチオン交換樹脂は弱酸性カチオン交換樹脂であ
ることを特徴とする過酸化水素の製造方法。 - 【請求項６】 陽極室及び陰極室を有する電解槽と、該
電解槽の陰極室流出液が導入されるカチオン交換樹脂塔
とを備えてなることを特徴とする過酸化水素の製造装
置。 - 【請求項７】 請求項６において、該電解槽の陽極室流
出液を該カチオン交換樹脂塔に導入する手段と、該カチ
オン交換樹脂への陽極室流出液の導入と陰極室流出液の
導入とを切り換える手段とを備えてなることを特徴とす
る過酸化水素の製造装置。 - 【請求項８】 請求項７において、該カチオン交換樹脂
塔に通水した後の陽極室流出液を該電解槽の陽極室に返
送する手段を備えてなることを特徴とする過酸化水素の
製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000005275A JP2001192875A (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 過酸化水素の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000005275A JP2001192875A (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 過酸化水素の製造方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001192875A true JP2001192875A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18533958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000005275A Pending JP2001192875A (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 過酸化水素の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001192875A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003097535A1 (fr) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Nippon Oil Corporation | Solution aqueuse pour dilution d'un fluide de travail metallique hydrosoluble, dispositif de fabrication de ladite solution, refrigerant liquide fluide et dispositif de production du refrigerant liquide |
| US8377384B2 (en) * | 2005-04-08 | 2013-02-19 | The Boeing Company | Electrochemical cell arrangement for the production of hydrogen peroxide |
| JP2018519418A (ja) * | 2015-05-22 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 二酸化炭素の電気化学的有効利用のためのプロトン供与体ユニットを有する電解システム及び還元方法 |
| CN108613685A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-02 | 北京航空航天大学 | 一种碱金属气室制作装置 |
| JP2022514914A (ja) * | 2018-12-20 | 2022-02-16 | フィナジー リミテッド | アルカリ電解質の再生 |
-
2000
- 2000-01-05 JP JP2000005275A patent/JP2001192875A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003097535A1 (fr) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Nippon Oil Corporation | Solution aqueuse pour dilution d'un fluide de travail metallique hydrosoluble, dispositif de fabrication de ladite solution, refrigerant liquide fluide et dispositif de production du refrigerant liquide |
| US8377384B2 (en) * | 2005-04-08 | 2013-02-19 | The Boeing Company | Electrochemical cell arrangement for the production of hydrogen peroxide |
| JP2018519418A (ja) * | 2015-05-22 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 二酸化炭素の電気化学的有効利用のためのプロトン供与体ユニットを有する電解システム及び還元方法 |
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