JP2002121691A - フッ素の製造方法 - Google Patents
フッ素の製造方法Info
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- JP2002121691A JP2002121691A JP2000311356A JP2000311356A JP2002121691A JP 2002121691 A JP2002121691 A JP 2002121691A JP 2000311356 A JP2000311356 A JP 2000311356A JP 2000311356 A JP2000311356 A JP 2000311356A JP 2002121691 A JP2002121691 A JP 2002121691A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＫＦ−ＨＦ系溶融塩のフッ素電解において、
陽極効果を制御しながらフッ素を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 溶融塩中のナトリウム（Ｎａ）濃度を１
００ｐｐｍ以下にする。
陽極効果を制御しながらフッ素を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 溶融塩中のナトリウム（Ｎａ）濃度を１
００ｐｐｍ以下にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＫＦ−ＨＦ系溶融
塩のフッ素電解において、陽極効果を制御しながらフッ
素を製造する方法に関するものである。
塩のフッ素電解において、陽極効果を制御しながらフッ
素を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】フッ
素の製造方法として工業的には、無水ＨＦにＫＦを電導
度増加剤として加えた電解浴に始まり、現在では主にＨ
Ｆ／ＫＦの組成比が２（ＨＦ濃度：４０．８％、融点７
１．７℃）の溶融塩が用いられており、その製造条件
は、組成比を１．８〜２．２（ＨＦ濃度：３８．３〜４
３．１％）、温度８０〜１１０℃で電解を行ういわゆる
中温法により実施されている。
素の製造方法として工業的には、無水ＨＦにＫＦを電導
度増加剤として加えた電解浴に始まり、現在では主にＨ
Ｆ／ＫＦの組成比が２（ＨＦ濃度：４０．８％、融点７
１．７℃）の溶融塩が用いられており、その製造条件
は、組成比を１．８〜２．２（ＨＦ濃度：３８．３〜４
３．１％）、温度８０〜１１０℃で電解を行ういわゆる
中温法により実施されている。
【０００３】この溶融塩を電解する方法において、電解
電圧が経時的に上昇する陽極分極と呼ばれるものや、時
には、電解の継続が不可能になるまで電解電圧が上昇す
る陽極効果と呼ばれる特有の現象がある。この陽極分極
は、電解の操業に伴い生成するフッ素ガスの気泡が陽極
表面に付着することにより、有効電極面積が低下し電流
密度が上昇することによるものである。また、陽極効果
は、フッ素ガスが陽極の炭素と反応して低表面エネルギ
ーのフッ化炭素を生成し、電極表面が電解浴に濡れなく
なることによるものである。
電圧が経時的に上昇する陽極分極と呼ばれるものや、時
には、電解の継続が不可能になるまで電解電圧が上昇す
る陽極効果と呼ばれる特有の現象がある。この陽極分極
は、電解の操業に伴い生成するフッ素ガスの気泡が陽極
表面に付着することにより、有効電極面積が低下し電流
密度が上昇することによるものである。また、陽極効果
は、フッ素ガスが陽極の炭素と反応して低表面エネルギ
ーのフッ化炭素を生成し、電極表面が電解浴に濡れなく
なることによるものである。
【０００４】さらに、一度、陽極分極や陽極効果が発生
すると一旦電解操作を停止し、電解槽の炭素電極を交換
する方法や、炭素電極の表面を削り取る方法により修復
が行われ、再び電解操作を行っている。このような方法
は、電解槽の稼働率の低下や、コストの上昇面より好ま
しくない。また、溶融塩中にフッ化リチウムやフッ化ア
ルミニウムを数％添加することにより陽極表面に電解浴
に濡れやすいフッ素−炭素の層間化合物を形成させるこ
とにより陽極効果を抑制する方法もあるが、電解槽底部
にフッ化リチウムやフッ化アルミニウムのスラッジが堆
積することから問題がある。
すると一旦電解操作を停止し、電解槽の炭素電極を交換
する方法や、炭素電極の表面を削り取る方法により修復
が行われ、再び電解操作を行っている。このような方法
は、電解槽の稼働率の低下や、コストの上昇面より好ま
しくない。また、溶融塩中にフッ化リチウムやフッ化ア
ルミニウムを数％添加することにより陽極表面に電解浴
に濡れやすいフッ素−炭素の層間化合物を形成させるこ
とにより陽極効果を抑制する方法もあるが、電解槽底部
にフッ化リチウムやフッ化アルミニウムのスラッジが堆
積することから問題がある。
【０００５】このように、ＫＦ−ＨＦ系溶融塩の電解に
よるフッ素を製造する方法において、陽極分極や陽極効
果の発生を防止することは最も重要な課題となってい
る。
よるフッ素を製造する方法において、陽極分極や陽極効
果の発生を防止することは最も重要な課題となってい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、陽極分極
を防止する方法について鋭意検討を重ねた結果、工業的
に有意な方法を見いだし本発明に到達した。
を防止する方法について鋭意検討を重ねた結果、工業的
に有意な方法を見いだし本発明に到達した。
【０００７】すなわち本発明は、ＫＦ−ＨＦ系の溶融塩
を電解してフッ素を製造する方法において、溶融塩中の
ナトリウム（Ｎａ）濃度が１００ｐｐｍ以下であること
を特徴とするフッ素の製造方法を提供するものである。
を電解してフッ素を製造する方法において、溶融塩中の
ナトリウム（Ｎａ）濃度が１００ｐｐｍ以下であること
を特徴とするフッ素の製造方法を提供するものである。
【０００８】フッ素の電解浴に用いられる溶融塩は、一
般に酸性フッ化カリウム（純度９９％以上）に無水のＨ
Ｆを反応させ、ＨＦ／ＫＦの組成比が２になるように調
整したものが用いられる。
般に酸性フッ化カリウム（純度９９％以上）に無水のＨ
Ｆを反応させ、ＨＦ／ＫＦの組成比が２になるように調
整したものが用いられる。
【０００９】酸性フッ化カリウム中には、不純物として
のナトリウムが数１０００ｐｐｍ含まれており、通常は
特別に精製しないまま電解に用いられている。
のナトリウムが数１０００ｐｐｍ含まれており、通常は
特別に精製しないまま電解に用いられている。
【００１０】本発明者らは、陽極分極を防止するにあた
り、溶融塩中のナトリウム不純物の挙動に着目し、操業
条件との関係について検討を行ったところ、溶融塩中の
ナトリウム不純物が１００ｐｐｍ以下になると陽極分極
が長期にわたり発生しないことを確認した。
り、溶融塩中のナトリウム不純物の挙動に着目し、操業
条件との関係について検討を行ったところ、溶融塩中の
ナトリウム不純物が１００ｐｐｍ以下になると陽極分極
が長期にわたり発生しないことを確認した。
【００１１】溶融塩中のナトリウムの量が、１００ｐｐ
ｍ以下では、長期にわたって陽極分極の発生がなく、１
００ｐｐｍ以上においては、数十日の内に陽極分極が発
生する。
ｍ以下では、長期にわたって陽極分極の発生がなく、１
００ｐｐｍ以上においては、数十日の内に陽極分極が発
生する。
【００１２】溶融塩中のナトリウム不純物の濃度が低く
なることによる陽極分極が発生しない理由は、明確でな
いが、例えば、溶融塩中の別の不純物であるニッケル
は、陽極分極を防止する効果がある。これは陽極炭素表
面でフッ素と炭素が反応して生成する低表面エネルギー
のフッ化炭素を分解させるためといわれている。一方、
ナトリウムは、溶融塩中で金属イオンと反応し、Ｋ2Ｎ
ａＭＦ6（Ｍ：金属イオンを表し、Ｆｅ，Ｎｉ等であ
る）を形成し沈殿することから、ニッケルの陽極分極の
防止効果を妨害するためと推定される。
なることによる陽極分極が発生しない理由は、明確でな
いが、例えば、溶融塩中の別の不純物であるニッケル
は、陽極分極を防止する効果がある。これは陽極炭素表
面でフッ素と炭素が反応して生成する低表面エネルギー
のフッ化炭素を分解させるためといわれている。一方、
ナトリウムは、溶融塩中で金属イオンと反応し、Ｋ2Ｎ
ａＭＦ6（Ｍ：金属イオンを表し、Ｆｅ，Ｎｉ等であ
る）を形成し沈殿することから、ニッケルの陽極分極の
防止効果を妨害するためと推定される。
【００１３】溶融塩中のナトリウムは、ＦｅＦ3を添加
することにより、Ｋ2ＮａＦｅＦ6として沈殿させ、溶融
塩中より容易に分離することができる。電解槽の中で分
離操作を行うこともできるが、前もって別の槽で沈殿分
離するほうが電解槽内に沈殿物が堆積しないので操業上
有利である。
することにより、Ｋ2ＮａＦｅＦ6として沈殿させ、溶融
塩中より容易に分離することができる。電解槽の中で分
離操作を行うこともできるが、前もって別の槽で沈殿分
離するほうが電解槽内に沈殿物が堆積しないので操業上
有利である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００１５】実施例１〜３ 図１は、フッ素電解槽の概略図である。電解浴に用いる
溶融塩は、よく乾燥したＫＦ・ＨＦ（試薬特級：Ｎａ濃
度 １０ｐｐｍ以下）１２ｋｇを１０ｌの鉄製容器に入
れ、この中に無水ＨＦ３．１ｋｇをガス状で供給し、Ｈ
Ｆ濃度が４０．８％になるように調整した。
溶融塩は、よく乾燥したＫＦ・ＨＦ（試薬特級：Ｎａ濃
度 １０ｐｐｍ以下）１２ｋｇを１０ｌの鉄製容器に入
れ、この中に無水ＨＦ３．１ｋｇをガス状で供給し、Ｈ
Ｆ濃度が４０．８％になるように調整した。
【００１６】電解槽１は、ニッケル合金製（２００×２
００×２５０Ｈ）の容器を用い、電解槽１の中央部に炭
素製の陽極４（２０×１５０×５ｔ）を取り付け、その
両サイドに鉄製の陰極３（５０×１５０×２ｔ）を取り
付けた。陽極より発生するフッ素ガスと、陰極より発生
する水素ガスは、電解槽１内に取り付けられたスカート
２と呼ばれる仕切り板によって分離される。また、スカ
ートで分離された炭素陽極室には、炭素陽極４と同じ長
さのニッケル電極５（１０ｍｍφ）を取り付けた。電解
槽１は、９５℃に加温した恒温槽に入れ、電解浴が固ま
らないように保持した。
００×２５０Ｈ）の容器を用い、電解槽１の中央部に炭
素製の陽極４（２０×１５０×５ｔ）を取り付け、その
両サイドに鉄製の陰極３（５０×１５０×２ｔ）を取り
付けた。陽極より発生するフッ素ガスと、陰極より発生
する水素ガスは、電解槽１内に取り付けられたスカート
２と呼ばれる仕切り板によって分離される。また、スカ
ートで分離された炭素陽極室には、炭素陽極４と同じ長
さのニッケル電極５（１０ｍｍφ）を取り付けた。電解
槽１は、９５℃に加温した恒温槽に入れ、電解浴が固ま
らないように保持した。
【００１７】この電解槽１に溶融塩１３ｋｇを入れ、ニ
ッケル極５で脱水電解を行った後、炭素陽極４で電解を
開始し、陽極効果による電解電圧が上昇するまでの時間
を調べた。その結果を表１に示した。
ッケル極５で脱水電解を行った後、炭素陽極４で電解を
開始し、陽極効果による電解電圧が上昇するまでの時間
を調べた。その結果を表１に示した。
【００１８】実施例４〜５、比較例１〜３ 電解浴中にフッ化ナトリウム（ＮａＦ）を添加すること
以外は、実施例１〜３と同様にして電解を行い陽極効果
によって電解電圧が上昇するまでの時間を表１に示し
た。
以外は、実施例１〜３と同様にして電解を行い陽極効果
によって電解電圧が上昇するまでの時間を表１に示し
た。
【００１９】実施例６ 比較例１で陽極効果を生じた後、Ｎａ濃度が８ｐｐｍの
電解浴に入れ替え、同様にして電解を行い陽極効果によ
って電解電圧が上昇するまでの時間を表１に示した。
電解浴に入れ替え、同様にして電解を行い陽極効果によ
って電解電圧が上昇するまでの時間を表１に示した。
【００２０】比較例４ 実施例１の電解浴中にＮａＦを添加すること以外は、実
施例１と同様にして電解を行い陽極効果によって電解電
圧が上昇するまでの時間を表１に示した。
施例１と同様にして電解を行い陽極効果によって電解電
圧が上昇するまでの時間を表１に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】本発明の方法により、陽極効果を抑制す
ることができ、長時間にわたりフッ素の製造が可能とな
る。
ることができ、長時間にわたりフッ素の製造が可能とな
る。
【図１】フッ素製造における電解槽の概略図を示す。
１・・・電解槽 ２・・・スカート ３・・・鉄陰極 ４・・・炭素陽極 ５・・・ニッケル極
Claims (1)
- 【請求項１】 ＫＦ−ＨＦ系の溶融塩を電解してフッ素
を製造する方法において、溶融塩中のナトリウム（Ｎ
ａ）濃度が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とするフ
ッ素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311356A JP2002121691A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | フッ素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311356A JP2002121691A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | フッ素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002121691A true JP2002121691A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18791138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311356A Pending JP2002121691A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | フッ素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002121691A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115522218A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-27 | 中核四0四有限公司 | 一种制氟电解槽阳极效应抑制装置 |
| CN115537846A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-30 | 中核四0四有限公司 | 一种制氟电解槽阳极效应抑制方法 |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311356A patent/JP2002121691A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115522218A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-27 | 中核四0四有限公司 | 一种制氟电解槽阳极效应抑制装置 |
| CN115537846A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-30 | 中核四0四有限公司 | 一种制氟电解槽阳极效应抑制方法 |
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